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Motivação
Entendermos os fatores que afetam as
doses em Tomografia
Um estudo de TC deve ter a menor dose
possível mantendo a qualidade da imagem
necessária para o diagnóstico,
Deve-se ter atenção na otimização das dose
para que não seja necessário realizar outro
estudo do paciente aumentando assim a dose
recebida pelo paciente
Resumo
Um breve histórico
O que é a TC
O que é dose?
Parâmetros de aquisição
Modulação de dose e redução
Tomografia Computadorizada é um
exame de imagem muito difundido e
utilizado
Exame emprega altas doses de radiação
quando comparado a outros métodos
diagnósticos
Contribui excessivamente para o aumento
da dose coletiva
Motivação
Motivação
Motivação
Frequência de exames por ano
Número de procedimientos nos USA
2007: 68.7 mileones; 2008: 73.1 mileones; 2009: 77.5 mileones;
2010: 81.9 mileones; 2011: 85.3 mileones
Popularização
v
Princípios Físicos da
Tomografia Computadorizada
FERNANDO MECCA
Físico Médico - INCa
Porque utilizar a TC?
A radiografia convencional sofre uma sobreposição de
estruturas 3D em uma imagem 2D.
Embora a resolução (alto contraste) seja menor na TC, ela
apresenta ótima resolução de baixo contraste, permitindo
a detecção de suaves variações de tecido.
TC fornece a informação exata acerca da distribuição das
estruturas dentro do corpo.
Tomografia Vs. Radiografia
Tomografia Vs. Radiografia
Vantagens da Tomografia sobre
Radiografia
Distinguir estruturas de órgãos e tecidos com
pequenas diferenças de densidade em
especial entre os tecidos moles: 0,5%
radiografia: 2%
Imagem de um corte sem a superposição de
imagens das estruturas não pertencentes à
seção em estudo
As imagens das estruturas anatômicas
conservam as mesmas proporções, sem
distorções
Imagens digitais permitem medições
quantitativas das densidades dos tecidos e
dos tamanhos das estruturas
15
Tomografia Computadorizada
Modalidade de Imagem Digital
1- Plano coronal: x/z
2- Plano sagital: y/z
3 - Plano transversal: x/y
x
yz
voxel
pixel
16
Imagem de TC
Princípios de
Tomografia Computadorizada
•O que medimos em TC?
•Como medimos um objeto em TC?
•Como calculamos uma imagem em TC?
•O que é mostrado pela imagem?
O que se mede
na radiografia
convencional?
A quantidade de atenuação ao longo de um ‘raio’ é determinada pelo
coeficiente médio de atenuação ao longo do raio.
x1
12 3 4 5 6
x2 x3 x4 x5x6
l1x1+ 2x2+ 3x3+ 4x4+ 5x5médio = —————————————
l
19
O que se mede em TC?
• Os coeficiente de atenuação
linear médio, µ, entre o tubo e
os detectores, para os tecidos
atravessados pelo feixe.
• O coeficiente de atenuação
reflete o grau com que os a
intensidade dos raios-X é
reduzida pelo material.
Como se mede?• “Projeções” em todos
os ângulos em redor
do paciente.
– As amostras de µ em cada
detector gera uma projeção.
– O conjunto de todas as
projeções (vistas), em todos
os ângulos, serão utilizados
para a reconstrução da
imagem.
21
Como se mede?
Por dentro do gantry
22
Como se mede?
Perfil de Atenuação
Ate
nuaç
ão
Detector
Raio Soma
Medições de Transmissão
Raio
23
Projeção formada pelo arranjo
de detectores
Número Detector
Tubo de raios-X
Amplitude
do sinal
Paciente
Detectores
(centenas)
24
1a. série
Como se mede?
Raio Soma
Medições de Transmissão
Armazenamento dos dados
25
Como se mede?
Armazenamento dos dados1a. série2a. série
26
Como se mede?
Armazenamento dos dados1a. série2a. série3a. série
27
Como se mede?
Armazenamento dos dados1a. série2a. série
4a. série3a. série
28
O que é mostrado pela
imagem?
107
107
108
112
117
96 103
94
99
Voxel
Pixel
Janela
As imagens de TC podem ser mostradas com brilho ou
contraste arbitrário.
A exibição é definida usando o centro da janela (WL=level
window) e a largura da janela (WW = width window)
WL é o no de TC no cinza médio
WW é o no de UH do preto ao branco
A escolha do WL e WW é prescrita pela necessidade
clínica
Pode-se mudar a aparência da imagem variando a largura
e o nível da janela.
Janela
(-) (+)
31
Nível (ou o Centro) da Janela
No TC
A
W
L
C
W
L
B
W
L
32
Largura da Janela
No TC
WC
A B C
AW
L
BW
Janela
Janela
Dados de uma mesma imagem com diferentes
nível (WL) e largura de janela (WW)
35
Tomografia Computadorizada
36
Tomografia Computadorizada
37
Tomografia Computadorizada
Tomografia Helicoidal
Paciente é deslocado
continuamente através
do “gantry” enquanto
os dados são
adquiridos
simultaneamente.
Varredura Helicoidal: Definição
de passo
Passo = ——————————————————————————distância percorrida pela mesa durante uma rotação do tubo de 360° (d)
espessura nominal do corte (T)
Considerações para Tomografia
Multicortes
cone angle
fan angle
Z-axis
Dosimetria
FERNANDO MECCA
Físico Médico - INCa
CTDIw
CTDI100CTDIvol
DLP
MSAD
CTDI
Descritores de dose em TC
Geometria do feixe de TC
Distribuição das Doses
Índice de Dose em Tomografia Computadorizada
(CTDI) (mGy)
Dose Média em Múltiplos Cortes(MSAD) (mGy)
Índice Ponderado de Dose em Tomografia
Computadorizada (CTDIw) (mGy)
Índice volumétrico de Dose em Tomografia
Computadorizada (CTDIvol) (mGy)
Produto Dose-Comprimento
(DLP) (mGy.cm)
Descritores de dose em TC
CTDIÍndice de Dose em Tomografia Computadorizada
O CTDI é o valor equivalente da dose dentro do corte
irradiado que resultaria se o “ perfil de dose de
radiação” estivesse completamente concentrado em
um “perfil retangular” de largura igual a espessura
nominal de corte.
Dose de Média de Múltiplos Cortes -
MSAD
T = I
MSAD
2/
2/
)(1
I
I
N dzzDI
MSAD
Descritores de Dose
Quando T = I ou Passo = 1
Em axial
Em helicoidal:
I
TCTDIMSAD .
passo
CTDIMSAD
CTDIMSAD
Portaria 453 – Legislação Nacional em vigor
CTDI100,ar
dzzDT
CTDI )(1
corigidaleituraT
CâmaraCompCTDI
Dose
Médiaz
CTDI
T z
dzzDT
CTDI )(1
CTDI médio ponderado
(CTDI100,W)A = Área da seção do simulador
Ac = 1/3 A
Ap = 2/3 A
ApAc
CTDIw = 1/3 CTDIc + 2/3 CTDIp
ApAc
CTDIw = 1/3 CTDIc + 2/3 CTDIp
CTDIw = PH ou B CTDIar
PH ou B = fator de simulador H = cabeça B = tronco
PH ou B depende da geometria de irradiação,
- kV e espessura de corte
- distância foco-eixo de rotação
- formato do filtro moldado
Portanto, é típico de cada modelo de tomógrafo
CTDI médio ponderado
(CTDI100,W)
Distribuição das Doses
20 mGy
20 mGy
20 mGy 20 mGy10 mGy
40 mGy
40 mGy
40 mGy 40 mGy40 mGy
Fantoma de
cabeça
Fantoma de
corpo
Valores Típicos de CTDI100
CTDIvol
CTDIvol (CTDIw média ao longo do eixo z)
CTDIw ajustado para o passo ou incremento
da mesa
CTDIvol = CTDIw/passo - helicoidal
CTDIvol = CTDIw T/l - axial
T = espessura de corte e I = incremento da
mesa
Como o CTDIvol representa a
dose no paciente?
CTDIvol não é a dose absorvida pelo paciente
A relação entre os dois depende de muitos fatores incluindo
tamanho do paciente e a composição
Para um mesmo CTDIvol, um paciente pequeno receberá
uma dose absorvida maior que um paciente grande
What is Dose?
Por que utilizar o CTDIvol?
CTDIvol indica a quantidade de radiação utilizada para realizar o estudo
CTDIvol é um índice útil para comparação de protocolos e controlede qualidade
CTDIvol pode ser utilizado para comparar protodolos practices and scanners when related variables, such as resultant image quality, are also taken in account
What is Dose?
Como o CTDIvol está relacionado com a
dose absorvida pelo paciente?
Ambos paciente foram varridos pelo mesmo CTDIvol
Dose absorvida pelo paciente menor será maior
CTDIvol = 20 mGy CTDIvol = 20 mGy
120 kVp at 200
mAs
120 kVp at 200
mAs
32 cm
Phantom32 cm
Phantom
Pacientes menores com baixo CTDIvol
Dose absorvida será aproximadamente igual
CTDIvol = 10 mGy CTDIvol = 20 mGy
120 kVp at 100
mAs
120 kVp at 200
mAs
32 cm
Phantom32 cm
Phantom
Como o CTDIvol está relacionado com a
dose absorvida pelo paciente?
Produto Dose - Comprimento Produto Dose - Comprimento
DLP = CTDIvol x comprimento irradiado
DLP = dose média x comprimento irradiado
Produto Dose Comprimento (DLP)
O produto dose comprimento (DLP) é
também calculado pelo Tc
DLP é o produto do comprimento varrido
pelo CTDIvol
DLP tem como unidade mGy*cm
What is Dose?
Dosimetria Termoluminescente
Câmara de ionização
Filme radiográfico
Instrumentação para medidas de
dose em TC
no ar
no simulador TLD
Instrumentação para
medidas de dose em TC
Resumo - Aplicação dos Medidores
Descritores de dose em TC CTDI100,w (mGy) - dose absorvida
medida em um único corte que representa a dose
localizada em um exame de vários cortes
CTDIvol (mGy) - dose em órgão CTDIw média sobre o plano de corte e o eixo z
DLP (mGy) - ‘dose efetiva’ dose média x comprimento irradiadp;
‘risco’ em termos de toda a radiação cedida mas semconsiderar o fator de sensibilidade de cada órgão,individualmente.
Fatores de técnica x dose
FERNANDO MECCA
Físico Médico - INCa
Dose Absorvida
kV
mA
Tempo
Espaçamento / passo
Ângulo de varredura
Filtros de R-X
Modulação do mA
Colimadores
(Espessura de corte)
Dose Efetiva
Todos os fatores que
afetam a dose
absorvida
Comprimento de
investigação
Localização do corte
Fatores de Influência
na Dose
Fatores de Influência
na Dose x Qualidade da Imagem
Espessuras maiores
favorecem a resolução
de baixo contraste
Espessura de corte
Fatores de Influência
na Dose x Qualidade da Imagem
Espessuras menores,
maior resolução espacial
Espessura de corte
Dose para o Paciente com a
Espessura de Corte Espessura de corte: /2
Número de cortes: x2
Mesmo Comprimento de varredura
Doses:
para cortes bem colimados:
CTDIW = o mesmo
Dose no órgão o mesmo
DLP= o mesmo
Dose efetiva: o mesmo
L
T= 10
no. de cortes = n
T = 5
no. de cortes = 2n
mesmo mAs,
kV
(Uma prática comum é aumentar o mAs para os cortes de 5 mm para
compensar o aumento do ruído.)
L
Dose para o Paciente e Comprimento
de Varredura Comprimento de varredura X2
Mesma espessura de corte
Número de cortes: 2X
Doses
CTDIW = o mesmo
Dose no órgão = a mesma para os
todos órgãos envolvidos
DLP = x2
Dose efetiva aprox. x2
(depende dos órgãos envolvidos)
mesmo mAs, kV
Dose para o Paciente e Comprimento de Varredura (2)
mesmo mAs, kV
Número de cortes: /2
Dose absorvida= no local, pode
ser um pouco mais baixa ou
nenhuma
Dose no órgão =~ metade
CTDIv
DLP = metade
Dobro de mAsDobro do tempo
de exposição
O CTDI aumenta linearmente com o aumento do mAs
mAs = 2 x
•Dose absorvida =2x
•Dose no órgão = 2x
•DLP=2x
•Dose no órgão = 2x
Dose X mAs
Dose X kVp
Dose X kVp
Axial versus Helicoidal (passo = 1)
mesma espessura de
colimação de corte e mesmo
comprimento investigado
mesmo mAs / revolução
mesmo espaçamento entre planos de
varredura
(fp = 1, passo = 1)
mesmo número de revoluções ^
Efeito na Dose
Dose Médica no Órgão = ~ mesmo
Dose Efetiva = ~ mesmo
Helicoidal: passo 1 vs passo 2
mesma espessura de colimação de
corte e mesmo comprimento
investigado
mesmo mAs/revolução
dobra o passo, de 1 para 2
metade do número de revoluções
Efeito na Dose
Dose Média no Órgão = 1/2
Dose Efetiva ~ 1/2
Considerações para Tomografia
MulticortesPENUMBRA
O que nós Físicos podemos
fazer
Devemos avaliar os protocolos e avaliar a
possibilidade de redução de mAs
confrontando com a possível perda de
qualidade na imagem;
Reavaliar junto com os técnicos e médicos
as diferenças entre protocolos de adultos
e crianças;
O que nós Físicos podemos
fazer
Avaliarmos as doses de radiação e
compará-las aos níveis de referência já
existentes;
Avaliar as doses sempre observando a
qualidade da imagem obtida;
Ensino para técnicos, médicos e médicos
residentes.
É a combinação do número de canais e número de detectores associados com cada canal
A configuração dos detectores determinam a largura do feixe ou colimação (nt)
Para um selecionado número de detectores por canal, quanto menor a colimação total, usualmente CTDIvol maior do que para colimações maiores Examplo: em um 16 slice scanner com uma configuração por canal
1.25 mm, com colimação de 4x1.25mm pussui geralmente menor eficiência de dose do que uma colimação 16x1.25mm
Usuário deve monitorar os valores
CTDIvol quando mudam as configurações
dos detectores
Acquisition Parameter Settings
Configuração dos detectores
Acquisition Parameter Settings
Configuração dos detectores
Pitch
É o deslocamento da mesa por rotação do Gantry
dividido pela espessuta/colimação do feixe
Ao mudar o Pitch o usuário deve monitorar os outros
parâmetros. O TC pode ou não alterar outros
parâmtetros automaticamente para compensar o Pitch.
CTDIvol 1/Pitch: Hitachi, Toshiba (sem AEC)
CTDIvol independe do Pitch:
GE, Siemens, Philips, Neusoft, Toshiba (AEC)
Acquisition Parameter Settings
Pitch < 1
Beam Width has
some overlap at
each view angle
from rotation to
rotation
Pitch = 1
No overlap of Beam
Width at each view
angle and no view
angles not covered at
certain table positions
Pitch > 1
Some view angles are
not covered by the
beam width at certain
table positions
Acquisition Parameter Settings
Pitch
Parâmetros de aquisição: ResumoParâmetros Relação entre o CTDIvol
Scan Mode Afetam o CTDIvol
Table Feed/Increment Afeta o CTDIvol uma vez que influencia no Pitch
Detector
Configuration
Diminuindo a colimação tipicamente aumenta o
CTDIvol (mas nem sempre)
Pitch CTDIvol relacionado
Tempo de exposição
por rotação
CTDIvol relacionado
Corrente do Tubo CTDIvol Tube Current
Potencial do Tubo CTDIvol (kVp1/kVp2)n n ~ 2 to 3
Produto corrente
tempo
CTDIvol Tube Current Time Product
Effective Tube
Current Time Product
CTDIvol Effective Tube Current Time Product
Field of Measurement Changes in the Field of Measurement may affect
CTDIvol
Beam Shaping Filter Changes in the Beam Shaping Filter may affect
CTDIvol
Modulação de dose em
TC
Modulação e Redução de
dose
Muito TCs ajustam automaticamente os
parâmetros de técnica para uma desejável
qualidade da imagem ou uma dose
desejável
Modulação de dose e técnicas de redução
de doses variam de fabricante para
fabricante e entre modelos de Tcs
Controle Automático de Exposição (AEC)
Adapta automaticamente a corrente do tubo ou o Potencial de
acordo com a atenuação do paciente para uma específica qualidade
da imagem . O ajuste automático de corrente não deve ocorrer
quando a tensão aplicada ao tubo for alterada
CAE é programado para entregar uma qualidade de imagem
específica independente do tamanho do paciente . Isto tende a
incrementar o CTDIvol para pacientes maiores e diminuir para
pacientes pequenos
O Uso do CAE pode diminuir ou incrementar o
CTDIvol dependendo do tamanho do paciente,
área do corpo onde acontecerá a varredura e a
qualidade de imagem requisitada
Dose Modulation and
Reduction
"Image Quality Reference
Parameter”
Uma mudança na qualidade da imagem requisitada afetará o CTDIvol
Definindo este parâmetro para aumentar a qualidade da imagem (menor ruído) resultará em maior dose.
Definindo este parâmetro para reduzir a qualidade da imagem (maior ruído) resultará em menor dose.
Dose Modulation and
Reduction
Modulação de corrente angular
É um recurso do AEC que ajusta a corrente do tubo de acordo com o giro do tubo de raio- x em torno do paciente para compensar as mudanças de atenuação.
Esta modulação é utilizada como uma tentativa de entregar a mesma dose aos detectores independente do ângulo.
A utilização desta modulação pode diminuir ou
aumentar CTDIvol dependendo do tamanho do
paciente e a área do corpo scaneda e da
qualidade de imagem requizitada
Dose Modulation and
Reduction
Dose Modulation and
Reduction
Modulação de corrente angular
Modulação de corrente
Longitudinal É uma característica de AEC que ajusta a
corrente do tubo como alterações de
atenuação do paciente na direção
longitudinal
Um “escanograma” é utilizado para estimar a
atenuação paciente
Dose Modulation and
Reduction
A utilização desta modulação pode diminuir ou
aumentar CTDIvol dependendo do tamanho do
paciente e a área do corpo escaneda e da
qualidade de imagem requisitada
Dose Modulation and
Reduction
Modulação de corrente
Longitudinal
Angular e Longitudinal Modulação
É um recurso do CAE que incorpora as
propriedades de ambos sistemas de
modulação angular e longitudinal corrente
de modulação para ajustar a corrente do tubo
baseada na atenuação geral do paciente
Modulam a corrente do tubo nas (Z)
dimensões angulares ( XY ) e longitudinais
para se adaptar à forma do paciente
Dose Modulation and
Reduction
Dose Modulation and
Reduction
Angular e Longitudinal Modulação
“Organ-Based Tube Current
Modulation " É um sistema que permite que o CAE module a
corrente do tubo de forma a ser diminuída ou desligada sobre órgãos radiossensíveis na periferia do paciente , tais como os seios ou lentes oculares
Para manter a qualidade de imagem , a corrente do tubo pode precisar ser aumentada em outros ângulos de visão
A utilização deste sistema pode reduzir a dose
absorvida de órgãos na superfície do corpo,
mas pode aumentar a dose absorvida para
outros órgãos
Dose Modulation and
Reduction
Gantry Gantry
Conventional Organ-Based Modulation
Dose Modulation and
Reduction
“Organ-Based Tube Current Modulation "
Seleção automática de kVp É um controle automático de exposição que
seleciona o kVp de acordo com o diagnóstico
do paciente e tamanho para uma desejável
qualidade da imagem e baixo CTDIvol
O Uso do kVp automático intensiona
resuduzir o CTDIvol para uma qualidade da
imagem e determinado tipo de diagnóstico
Dose Modulation and
Reduction
Risco Associados a TC ?
Publicações Sobre o
Tema
Estimated Risks of Radiation-Induced Fatal
Cancer from Pediatric CT
David J. Brenner1, Carl D. Elliston1,
Eric J. Hall1 and Walter E. Berdon2
AJR 2001; 176:289-296
Artigo:
Estimativa dos Riscos de Mortalidade por Câncer induzido pela
Radiação em TC Pediátrico
• Curva (a)-modelo de
Extrapolação linear
• Curva (b) – modelo onde são
contabilizados possíveis
aumentos de probabilidade para
baixas doses
• Curva (c) – modelo onde são
considerados fatores de redução
de incidência até então
desconhecidos
EXISTE RISCO?
Apostila radioproteção e fundamentos
Luiz Tauhata et al
Existe Risco?
CT x Rx
Tipo de Exame Dose (mSv) Tipo de Exame Dose (mSv)Cabeça 2 Crânio 0,03Tórax 8 Tórax 0,02Abdomen 10 Abdomen 0,7Pelve 10 Pelve 0,7
Tomografia Computadorizada Raio X Convencional
• No USA aproximadamente 600.000 exames
abdominais são realizados em crianças com menos
de 15 anos, estima-se que aproximadamente 500
destas crianças morrerão de câncer devido a
radiação causada pela Tomografia Computadorizada
Estimated Risks of Radiation-Induced Fatal Cancer from
Pediatric CT
David J. Brenner1, Carl D. Elliston1, Eric J. Hall1 and Walter E.
Berdon2
AJR 2001; 176:289-296
EXISTE RISCO?
Artigo:
Exposição a Radiação e Qualidade da
Imagem em TC de Tórax
Publicações Sobre o Tema
Radiation Exposure and Image Quality in Chest CT Examinations
James G. Ravenel1, Ernest M. Scalzetti, Walter Huda and William Garrisi
AJR:177, August 2001
Estimativas dos Riscos Associados
mSv mrem
280 6,0 600 3,0
220 4,7 4700 2,4
160 3,4 340 1,7
120 2,6 260 1,3
80 1,7 170 0,9
40 0,9 90 0,4
Fator de
Técnica
(mAs)
Dose Efetiva
PacienteEstimativa de
Mortalidade
(por 10.000
pacientes)
Radiation Exposure and Image Quality in Chest CT Examinations
James G. Ravenel1, Ernest M. Scalzetti, Walter Huda and William Garrisi
AJR:177, August 2001
120 kVp
Estimativas dos Riscos
Associados
A melhor estimativa de risco de mortalidade por
câncer induzida pela radiação para população é
de 5% de risco por Sievert.
A dose efetiva de 6 mSv para uma tomografia
de tórax corresponde a um risco de mortalidade
por câncer de aproximadamente 3 para 10.000
pacientes.
Radiation Exposure and Image Quality in Chest CT Examinations
James G. Ravenel1, Ernest M. Scalzetti, Walter Huda and William Garrisi
AJR:177, August 2001
Os riscos de exames de tórax em TC podem ser
comparados com outros riscos cotidianos:
Uma dose efetiva de 6 mSv é comparada há um risco
de morte por câncer de pulmão após fumar
aproximadamente 100 maços de cigarro.
Risco de morte em um acidente automobilístico após
dirigir aproximadamente 8.000 km
Comparações entre Riscos
Radiation Exposure and Image Quality in Chest CT Examinations
James G. Ravenel1, Ernest M. Scalzetti, Walter Huda and William Garrisi
AJR:177, August 2001
Conclusão A partir dos resultados apresentados na literatura
não se pode descartar a possibilidade real de
indução de câncer pelas doses advindas da TC;
Os serviços devem ter um comprometimento com o
princípio ALARA
Sendo assim, para minimizar as doses de radiação
devem ser adotadas estratégias de otimização
Devem ser observados os níveis de referência já
estabelecidos
Strategies for CT Radiation Dose Optimization1
Kalra, MD, et all
(Radiology 2004;230:619-628.)
Referências Sugeridas
Radiation Exposure in Computed Tomography
Hans Dieter Nagel
Impact – www.impactscan.org
European Guidelines on Quality Criteria for CT (EUR 16262)
Computed Tomography – fundamentals, System
Tecnology, Image Quality, Aplications
Willi A. Kalender
