lab n°3 garantia de calidad en radiodiagnostico-traducido

7/23/2019 lab n°3 garantia de calidad en radiodiagnostico-traducido

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DOSIS DE RADIACIÓN Y CALIDAD DE IMAGEN PARA PEDIATRÍA EN SISTEMAS DE CARDIOLOGÍA INTERVENCIONISTA. ENCUESTA

NACIONAL EN CHILE.

Calidad imagen y dosis de radiación para protocolos pediátricos en los cinco sistemas de fluoroscopia de rayos x usados para

procedimientos de Cardiología Intervencionista existentes en Chile que han sido evaluados. El aire en la superficie entrada KERMA

(ESAK) y calidad de la imagen utilizando un objeto de prueba (TO) y fantomas de polymetil metacrilato (PMMA) que han sido

medidos por los espesores de paciente pediátrico típico (4-16 cm de PMMA). Las imágenes del modo de fluoroscopia (bajo (FL),

media y alta) y cine (CI) han sido archivados en formato DICOM. La relación señal-ruido (SNR), figura de mérito (FOM) y el contraste

de alta resolución espacial (HCSR) han sido calculados a partir de las imágenes. La relación entre el valor máximo y mínimo de ESAK

por frame para un modo de fluoroscopia dado entre los rangos de cinco sistemas de 2 a 5 y de 14 a 38 para el modo de CI. SNR, FOM

y HCSR mostraron una gran variabilidad de los modos de adquisición diferentes (AMs) y espesor PMMA. En un futuro próximo, es

urgente para actualizar la legislación chilena sobre protección contra la radiación para incorporar los programas de garantía de

calidad que permitirán evaluar y optimizar los sistemas de rayos x utilizados en aplicaciones médicas. Los incrementos en las dosis

por frame al aumentar espesor del fantoma y cuando es usado en CI carreras en lugar de carreras FL pueden ser considerados por el

cardiólogo en el buen manejo de dosis a los pacientes les permiten a seleccionar la mejor imagen AM durante los procedimientos

clínicos.

INTRODUCCION

En el año 2000, el informe del Comité científico de las Naciones Unidad sobre los efectos de las radiaciones atómicas indicó que los

procedimientos de Cardiología Intervencionista (IC) son actualmente una de las principales fuentes de radiación artificial a la

población mundial. Las dosis de radiación para los pacientes pediátricos sometidos a estos procedimientos de CI deben ser

evaluadas, y los aspectos de protección radiológica (PR) requieren atención especial debido a su mayor radiosensibilidad, que da

una mayor probabilidad de cáncer en comparación con pacientes adultos. A diferencia de los países europeos (que sigue la Directiva

97/43/EURATOM), Chile aún no incorpora en su legislación PR la implementación de los programas de aseguramiento de la calidad,

incluyendo la caracterización y puesta en marcha de sistemas de fluoroscopia de rayos x utilizados en pediatría procedimientos de

CI.

La población de Chile es actualmente ~ 17 millones, con 22,3% de esta población son niños de 0-14 años de edad. Hay sólo cinco

hospitales que realizan procedimientos de CI pediátricos, cardiólogos pediátricos intervencionistas aproximadamente significando

10 para todo el país.

La caracterización de sistemas de fluoroscopia de rayos x en términos de calidad de imagen y dosis, con espesores diferentes

polimetil metacrilato (PMMA) y objetos de prueba (TOs), nos permite saber- información básica sobre rangos de dosis (o dosis por

frame) y calidad para diferentes ajustes, modos de adquisición (AMs) o modos de funcionamiento y campo de vistas (campo de

imagen) disponibles de la imagen. Esta información permitirá cardiólogo tener suficientes elementos de juicio para optimizar sus

procedimientos. Todavía hay un número limitado de documentos reportando información que es principalmente de los sistemas

utilizados en cardiología para pacientes adultos.

Este trabajo ha sido realizado con el apoyo de la Agencia Internacional de Energía Atómica (IAEA) a través del programa de

fortalecimiento de la protección radiológica de pacientes en exposiciones médicas (TSA3), RLA/9/057, durante el 2008. La primera

acción fue un estudio piloto para implementar la metodología para sistemas de fluoroscopia de rayos x usados para procedimientos

de CI pediátrica. Los resultados de este estudio corresponden a la caracterización de todos los cinco tipos de sistemas de

fluoroscopia de rayos x en Chile que se dedican a procedimientos de CI pediátrica.

MATERIALES Y METODOS

Se evaluaron cinco sistemas de rayos x y algunas de sus características son mostrados en la tabla 1 El protocolo de caracterizaciónaplicado fue propuesto por los programas de investigación europeos DIMOND y SENTINEL. Los PMMA de 25 cm x 25 cmx 0,5 cm (o

1-2 cm) que se utilizaron para construir espesores de 4, 8, 12 y 16 cm simulando a los pacientes pediátricos. La relación aproximada

entre la pared del pecho del paciente espesor y PMMA puede considerarse aproximadamente 1,5. Un Leeds TOR 18-FG fue usado

para evaluar la calidad de la imagen. Esta prueba arregla 18 círculos de bajo contraste, cada uno con diferente espesor de metal con

una disminución exponencial. Un standart de la barra patrón metal también estaba disponible para analizar la resolución espacial,

con 21 serie de barras en los que la resolución de alto contraste va desde 0,5 hasta 5 línea-pares/mm. Durante las mediciones, la

colocaron en el isocentro y en medio del espesor PMMA para simular las condiciones clínicas. El detector de imagen (intensificador

de imágenes (II) o detector plano (FD)) siempre se mantuvo 6 cm desde el lado de la parada de los PMMA, al igual que en las

condiciones clínicas.



Un detector de estado sólido Unfors Xi (modelos 8201010-A) con una sonda de medición (modelo 82020030-AXi) en contacto con las

placas PMMA fueron utilizados para medir el incidente aéreo KERMA (IAK) para los sistemas de fluoroscopia de rayos x. La sonda fue

colocada dentro del haz de radiación, pero no en la zona de control automático de exposición (CAE). Con el fin de estimar la entrada

aire superficial KERMA (ESAK) o dosis a los pacientes, los valores IAK fueron multiplicados por el factor de retrodispersión de 1,3. El

sistema de dosimetría (detector de estado sólido) fue debidamente calibrados, trazables a laboratorios de calibración oficial. Los

AMs se configuraron de 10 a 30 tonos s⁻¹ y forma s⁻¹ 25 a 30 impulsos para fluoroscopia y modos de cine (CI), respectivamente. Cada

sistema de rayos x fue evaluada con su protocolo más comúnmente usado..

Hay tres modos de fluoroscopia: baja (FL), media (FL) y de alta dosis (FH) y un modo cine estaban disponibles en todos los sistemas

evaluados. Durante los experimentos, el FOV tan cerca de 22 cm como sea posible (el diámetro de II) y la diagonal para FDs fue

utilizado. En la práctica, los valores utilizados para campo de imagen variaron de 22 a 23 cm. El tamaño de la matriz utilizado para el

archivo de imágenes (formato DICOM) era el standart en cardiología: 512 x 512 y 8bits.El software Osiris versión 4,18 fue usado

para realizar análisis de calidad de imagen. La evaluación numérica de la calidad de imagen siempre se realizó en tres diferentes

imágenes de la serie (números 10, 12 y 15). El uso de primera calidad de la imagen hasta que el CAE estabilice la técnica radiográfica.

El valor de incertidumbre se obtuvo mediante el cálculo del valor medio de los tres medios y valor promedio de las tres desviaciones

estándar.

Los parámetros numéricos utilizados para evaluar la calidad de imagen fueron:

(1) la señal a ruido (SNR), parámetro para la evaluación de la sensibilidad de bajo contraste:

Donde

BG es el valor del background, radiación de fondo, en nuestro caso, seleccione el valor medio del contenido del

pixel en la región de interés en un ROI rectangular cerca número 1, el 2 de ROI que tiene el mismo tamaño que el

ROI 1 dentro de la número 1 del círculo del círculo (figura 1).

ROI es el valor medio del contenido del pixel en la región de interés de un rectángulo.

STD corresponde a la desviación estándar de el pixel contenido en la selección de ROIs, dentro y fuera de círculo

número 1.ROI dentro el número 1 del círculo seleccionado ( figura 1).



(2)La resolución espacial de alto contraste (HCSR), para la evaluación de resolución espacial:

Donde:

STD ₁ es la desviación estándar de el pixel contenido en el ROI 3 (figura 1), dentro del séptimo grupo (con el fin

de seguir la misma metodología aplicada en nuestros trabajos anteriores y para facilitar la comparación entre los

resultados) en la red central de la TO.

STD₂ es la desviación estándar del pixel contenido en el ROI 4 (figura 1), seleccionado en la periferia de los

grupos de alto contraste y representante del ruido en esta área.

(3) La figura de merito (FOM), relativa a la dosis necesaria para obtener una cierta calidad de imagen para la

evaluación de bajo contraste (ESAK):

Donde

•ESAK, es el punto donde el eje del haz de rayos x introduce el PMMA.

RESULTADOS

La tabla 2 muestra los valores ESAK de las AMs evaluados junto con los parámetros radiográficos más relevantes para los

sistemas evaluados. La figura 2 muestra la relación entre ESAKs por marco cuando aumentando de 4 a 16 el grosor de

PMMA para los diferentes factores de AMs.El incremento de ESAK por frame se se muestra en la figura 3, cuando se

adquieren imágenes en los modos de CI y FL. Estas mediciones de dosis fueron hechas para todos los espesores fantasmas

utilizados durante los experimentos. La tabla 3 muestra algunos valores de parámetro numérico utilizado para evaluar la

calidad de imagen para todos los sistemas de rayos x caracterizado. La figura 4 muestra los valores del parámetro de calidad

de imagen para la sensibilidad de bajo contraste (SNR) para todos los sistemas de fluoroscopia de rayos x en modo de CI

para 4, 8, 12 y 16 cm de PMMA.La figura 5 muestra las imágenes para con los valores numéricos del parámetro SNR,

medido dentro y fuera del círculo 1, para los cinco sistemas de rayos x evaluado. Estas imágenes fueron adquiridas en el

modo de CI y de 4 cm de PMMA.

La figura 6 muestra el parámetro HCSR y su degradación en cuanto al grosor de los aumentos del fantoma, para todos los

sistemas de fluoroscopia de rayos x en el modo de CI. La figura 7 muestra las imágenes DICOM de dos sistemas de

fluoroscopia de rayos x que mostraban mayor y menor valores de parámetros numéricos para medir la degradación de la

resolución de alto contraste dentro del grupo 7 de las barras del patrón. Estas imágenes corresponden a la configuración

experimental en el modo de CI de 16 cm de PMMA. La figura 8 muestra algunos de los resultados de la FOM de cinco

sistemas de fluoroscopia de rayos x medidos para el modo de CI y todos los espesores de fantoma (de 4 a 16 cm de PMMA).

DISCUSIÓN

Como la tabla 2 muestra, una gran variabilidad en ESAK en cada fantoma para los mismos AMs y espesores PMMA

observados. Por ejemplo, la relación entre el máximo y el valor mínimo de ESAK en cada fantoma de un modo

determinado de fluoroscopia (FL, FM o FH) entre las gamas de cinco sistemas de 2 a 5 y de 14 a 38 para el modo de

CI. Se hace lógico que algunos centros utilizan 38 veces mayor dosis que otros, para obtener imágenes que deben

ofrecer información de diagnóstico similar. Estas diferencias en los valores de dosis de entrada no parecen

provenir de las diferentes tecnologías de imagen (II o FD). O el fabricante o la edad de los sistemas de fluoroscopia

de rayos x, (el uso de diferentes curvas CAE, el número de pulsaciones por segundo), preselección del potencial de

tubo, tiempo de pulso, filtro actual y agregado del tubo, etc. El efecto sobre los valores de la dosis de algunos

factores tales como el paciente tamaño (grandes pacientes requieren una dosis más alta para obtener imágenes de

diagnósticos suficientes carreras en lugar de CI carreras, requiere un cierto nivel de calidad de imagen en

fluoroscopia) y FOV (el uso de formatos de imagen más pequeños del detector puede aumentar la ESAK) están

bien.





Estos factores son raramente sabidos por cardiólogos porque ellos dependen de los algorithmos del CAE y el ajuste

inicial de los sistemas. Aprender la influencia de estos factores ha sido recomendado por las directrices de la

Comisión Europea sobre educación y capacitación en RP para exposiciones médicas (anexo para Radiología

intervencionista). En el Proyecto RLA/9/057, la AIEA considera realizar cursos de capacitación en relaciones

públicas y calidad aseguramiento por cardiólogos intervencionistas, incluyendo estos aspectos de gestión de dosisal paciente. Figura 2 y 3 muestran el efecto del tamaño del paciente y la dosis a los pacientes (ESAK en este caso).

Nota que algunos de los sistemas mantienen un factor de aumento razonable de determinados modos de

funcionamiento, tales como al pasar de 4 a 16 cm de PMMA (de 8 a 14), pero el aumento es mucho mayor (hasta

un factor de 28) en otros modos de operación. Obviamente esto debe optimizarse. Consideraciones similares

pueden ser forma dibujada en la figura 3. Para algunos de los sistemas, CI modo requiere 38-63 más

dosis/armazón en modo baja fluoroscopia (para 16 y 4 cm de PMMA, respectivamente). Otro sistema de trabajo

con aumentar factores de sólo 2-6 cuando se comparan CI y el modo baja fluoroscopia.





No se consideró la influencia de los diferentes aumentos (FOV) porque todos los sistemas se caracterizaron

mediante FOV valores que van desde 22 a 23 cm. Los factores de aumento en ESAK por frame dado el tamaño del

paciente, espesor de PMMA en nuestras mediciones, de 4 a 16 cm, oscilan entre 6,5 (Toshiba reconstruido) a 28,2(Siemens Axiom Artis BC). Usando FL carreras en lugar de carreras CI disminuye la dosis por frame en un factor de

1.9 (General Electric Advantx; 16 cm de PMMA) y 63 (Toshiba reconstruido; 4 cm de PMMA).Por lo tanto, es

evidente que es necesario evaluar los sistemas de rayos x para los diferentes grosores que se van a utilizar. Valores

de ESAK y calidad de imagen para sólo un único espesor no son suficientes para caracterizar un sistema de

fluoroscopia de Cardiología, especialmente cuando el sistema se utiliza para aplicaciones pediátricas.



Los parámetros utilizados para evaluar la calidad de la imagen de los sistemas, SNR y HCSR, también muestran,

como valores de ESAK, una gran variabilidad de un determinado AM y un grosor PMMA (cuadro 3). Una limitación

de este estudio fue sólo tres de los sistemas permitiendo imágenes de archivo de pistas de fluoroscopia. Para los

modos diferentes de fluoroscopia y espesores de fantomas, los valores de SNR y HCSR fueron de 2,1 0,1 desde 2,5

0.1 y 6,5 0.3 a 29,2 0.6, respectivamente. En el caso de modo de CI, estos valor eran de 3,8 0,4 a 29,2 6.5 para el

SNR y de 0,2 0,6 a 19,3 1.7 para el HCSR. La figura 4 ilustra la influencia del grosor del PMMA por el SNR de la CI

AM. Los valores más altos para el SNR se obtuvieron para el sistema Toshiba reconstruido para el grosor, mientras

que los valores más bajos corresponden a la GE 4 y 8 cm (PMMA) y Philips (12 de 16 cm y PMMA). Estos resultados

se pueden confirmar visualmente en la figura 5. Debe ser observado que el SNR más alto corresponden a las más

altas dosis de entrada (Toshiba reconstruido).La pregunta es si estos valores SNR particularmente altos son

necesarios cuando el resto de los sistemas son de valores mucho más bajos. Esto parece indicar que una

optimización podría llevarse a cabo mediante la reducción de las dosis de entrada en el sistema Toshiba

reconstruido.



Del mismo modo, los peores valores de la SNR para este sistema podrían ser una consecuencia de sus bajos valores

de las dosis de entrada (tabla 2). Los valores de FOM, parámetro se define como una estrategia de optimización o

"punto final de la optimización" por Samei et al. Figura 8 muestra que este parámetro disminuye con el incremento

de espesores PMMA para los cinco sistemas evaluados. El sistema de Siemens Axiom Artis BC mostró los valores

más altos de este parámetro para todos los espesores de fantomas (excepto de 16 cm para PMMA), seguido por el

sistema de GE.

La evaluación numérica de la HCSR se muestra en la figura 6. El sistema Toshiba reconstruida también muestra los

valores más altos de la HCSR para todos los espesores (excepto 16 cm de PMMA). Los peores valores pertenecen al

sistema de GE. Figura7 ilustra estas diferencias de espesor de 16 cm PMMA. En un sistema, es aceptable tener

diferentes niveles de calidad de imagen y ajustes de dosis para permitir cardiólogos mejorar la calidad de algunos

procedimientos, sino las razones de tales diferencias importantes que se encuentran en el presente estudio para el

mismo modo de operación, mismo grosor de fantoma y para el mismo campo de visión, y debe ser cuestionado.

Sin embargo, en encuestas recientes de la Unión Europea, se encontraron valores muy diferentes en términos de

calidad de imagen y dosis. En el futuro cercano es urgente para actualizar la legislación chilena en PR para

incorporar programas de aseguramiento de la calidad, que permitirán evaluar y optimizar el sistema de rayos x

utilizado en aplicaciones médicas.

Finalmente, como estrategias de reducción de dosis en pediatría pacientes sometidos a procedimientos IC, puedeser: sistema de rayos x deberá ser operado a la menor dosis fluoroscópica, debe utilizarse fluoroscopia pulsada, a

la menor tasa de pulso que produce una calidad de imagen adecuada. Debe tenerse cuidado para utilizar la menor

cantidad de tiempo de fluoroscopia y adquirir el menor número de imágenes fluoroscópicas coherentes con la

consecución del procedimiento clínico. La fuente a distancia detector de imagen debe ser minimizada. Ampliación

de imagen ("zoom") debe usarse solamente cuando es esencial clínicamente. Los ángulos del C-brazo deben

variar de vez en cuando si esto no interfiera con la realización del procedimiento clínico, con el fin de minimizar la

dosis en la piel.

CONCLUSIONES

Todos sistemas de fluoroscopia de rayos x pediátrica existente en Chile fueron caracterizados en términos de dosisy calidad de imagen en espesores de fantoma que van desde 4 hasta 16 cm de PMMA. Los valores de dosis y

parámetros numéricos utilizados para evaluar la calidad de imagen (SNR, FOM y HCSR) de los sistemas

demostraron una gran variabilidad para los diferentes grosores de AMs y PMMA. Incrementos en las dosis cada

fotograma al aumentar espesor fantasma y cuando usando CI se ejecuta en lugar de FL funcionamientos pueden

ser considerados por el cardiólogo en el buen manejo de dosis a los pacientes.

FINANCIACIÓN

El presente trabajo se ha realizado como parte de la protección radiológica fortalecimiento de pacientes y en

programa de exposiciones médicas (TSA3), RLA/9/057 del organismo internacional de energía atómica. MSc. C.U.

reconoce el apoyo de la dirección de investigación de la Universidad de Tarapacá, a través de investigación seniorNº 7713-10

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