UNIVERSITÀ DI PISA
FACOLTÀ DI MEDICINA E CHIRURGIA
CORSO DI LAUREA IN TECNICHE DI RADIOLOGIA
MEDICA, PER IMMAGINI E RADIOTERAPIA
“Ottimizzazione della dose nello studio TC
pediatrico”
RELATORE
Chia.mo Prof. Davide Caramella
________________
CANDIDATO
Letizia Bonavita
_____________
ANNO ACCADEMICO 2010/2011
1
A mio padre
2
Indice
Capitolo 1. Introduzione
Pag 4
1.1 Le radiazioni ionizzanti in ambito medico
Capitolo 2. Evoluzione tecnologica e dose al paziente
Pag 6
Capitolo 3. Gli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti alle basse dose
Pag 8
Capitolo 4. Cenni sulle unità di misura e sui descrittori della dose in TC
Pag 11
Capitolo 5. I descrittori di dose in TC
Pag 12
Capitolo 6. Cenni sulle normative radio protezionistiche
Pag 14
Capitolo 7. La consapevolezza dell‟imaging
Pag 15
Capitolo 8. Rischi e consapevolezza dell‟imaging pediatrico: Image Gently
8.1. La comunicazione del rischio in radiologia
8.2. Image Gently ed altre iniziative internazionali
Capitolo 9. Il ruolo del tecnico nell‟ottimizzazione dell‟esame TC pediatrico
9.1. Le strategie per ridurre la dose
9.2. I parametri tecnici appropriati
Capitolo 10. Conclusioni
Pag 17
Pag 18
Pag 19
Pag 26
Pag 28
Pag 29
Pag 36
Bibliografia
Pag 38
Ringraziamenti
Pag 39
3
Capitolo 1. Introduzione
1.1.
Le radiazioni ionizzanti in ambito medico
Le radiazioni ionizzanti vengono ampiamente utilizzate in ambito medico sia a scopo
diagnostico che terapeutico. Nel primo caso, mediante tecniche quali la radiologia
tradizionale, la tomografia computerizzata (TC) e la tomografia ad emissione di positroni
(PET) è possibile ottenere informazioni cliniche di tipo anatomico, morfologico e
funzionale; mentre nel secondo l'impiego delle radiazioni ionizzanti è prevalentemente
indirizzato ai trattamenti di tipo radioterapico. Il progresso compiuto negli ultimi anni
nell'ambito della radiodiagnostica, ha messo a disposizione del clinico un‟ampia varietà di
indagini radiologiche sempre più diversificate e sofisticate, che non sempre sono state
utilizzate con razionalità ed appropriatezza. L‟utilizzo inappropriato di tali tecnologie può,
infatti esporre sia il paziente che gli operatori a rischi per la salute non trascurabili, oltre
che aumentare i costi connessi alle diverse procedure radiologiche (Picano, 2008). Tra le
principali procedure radiologiche la TC, grazie al suo ampio spettro di applicazioni
cliniche, rappresenta uno strumento indispensabile per l‟imaging diagnostico. Introdotta
nel 1972 da Hounsfield ha, da allora subito una rapida evoluzione che si è manifestata
attraverso un notevole aumento del suo utilizzo, come mostrato in figura 1.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
1980
1990
1998
2006
2010
Figura 1. Incremento del numero di esami TC eseguiti annualmente negli Stati Uniti con
una stima di 100 milioni di esami che potrebbero essere sostenuti nell’anno 2010. Adattata
da Brenner et al., 2007.
4
Dalle prime generazioni TC a singolo strato si è giunti alle attuali TC multistrato, in grado
di produrre, con tempi di acquisizione estremamente ridotti, immagini di alta qualità
dell‟intero distretto corporeo, fornendo informazioni anatomiche e funzionali fino a
qualche anno fa impensabili. Gli esami TC rappresentano attualmente circa l‟11% di tutte
le procedure diagnostiche radiologiche, ma contribuiscono al 67% della dose totale
ricevuta dal paziente. L‟aumento della dose radiologica è maggiormente evidente nel caso
del confronto tra TC multidetettore (MDCT) e TC a singolo detettore in cui la dose
radiante agli organi critici subisce un aumento di diversi punti percentuali (Romans, 2011).
Tale incremento è in parte dovuto ad alcune caratteristiche tecnologiche dei nuovi scanner
(tra cui overranging e sottili collimazioni), ma prevalentemente all‟utilizzo non corretto e
inappropriato di tali strumentazioni. Recentemente, spinti da sempre più numerose
pubblicazioni scientifiche (Tsalafoutas, 2010) e da notizie apparse sui mass media, sia gli
operatori sanitari dell‟area radiologica che le ditte produttrici di scanner tomografici, hanno
rivolto particolare attenzione alla creazione di dispositivi per la riduzione della dose
radiante negli esami TC al fine di minimizzare i rischi dei pazienti che si sottopongono a
tali procedure. Le radiazioni ionizzanti possono determinare danni ai tessuti e agli organi
irradiati e soprattutto innescare processi di carcinogenesi. Esse sono difatto classificate
cancerogeni di classe I in base alle deliberazioni ufficiali di organismi nazionali ed
internazionali di Radioprotezione. Le stime di rischio di cancro fatale, mostrate in figura 2,
fornite nel 2001 dalla Commissione Internazionale di Radioprotezione (ICRP) per quanto
riguarda l'esposizione radiologica associata ai test diagnostici, prevedono un rischio molto
limitato (prossimo a zero) per un'esposizione di 0,02 mSv, ad esempio una radiografia del
torace, un rischio minimo, da 1 su 100.000 - a 1 su 1.000.000, per un'esposizione a 0,07
mSv, ad esempio una radiografia al cranio, fino ad avere un rischio di 1 su 2.000 per
un'esposizione a 10 mSv, dose, ad esempio, di una scintigrafia cardiaca con Tecnezio.
5
Figura 2. Rappresentazione delle stime di rischio di cancro fatale nei più comuni esami
radiologici.
Nell‟estate del 2005, la commissione internazionale, Effetti Biologici delle Radiazioni
Ionizzanti BEIR VII, ha fornito l‟ultimo aggiornamento per quanto riguarda il rischio per
le esposizioni per le basse dosi, valutando tutte le evidenze epidemiologiche delle
popolazioni esposte (sopravvissuti di Hiroshima e Nagasaki, Chernobyl, lavoratori
professionalmente esposti e pazienti esposti). In base a questo aggiornamento e rispetto
alle stime fornite nel 2001 dall' ICRP, il rischio risulta raddoppiato. Uno studio recente ha
infatti riportato che circa l'1-3% dei casi di tumore fatali, nei paesi occidentali, possa
derivare dall'esposizione medica alle radiazioni ionizzanti (Berrington de Gonzalez A.,
Darby S., 2004). L‟utilizzo delle radiazioni ionizzanti deve pertanto essere volto a
minimizzare il danno ai tessuti biologici a fronte degli importanti benefici diagnostici e
terapeutici che tali procedure forniscono nel rispetto del principio ALARA (As Low As
Reasonably Achievable), criterio cardine della moderna diagnostica per immagini.
Capitolo 2. Evoluzione tecnologica e dose al paziente
Nonostante il numero degli esami che impiegano radiazioni ionizzanti sia cresciuto molto
negli ultimi anni, la dose per i singoli esami radiologici in generale è diminuita, sia grazie
all‟utilizzo di apparecchiature più sofisticate, sia ad una miglior competenza da parte degli
operatori. Le TC di ultima generazione, in particolare quella spirale e multistrato, hanno
significativamente migliorato l' efficacia diagnostica; infatti questi dispositivi, sempre più
6
sofisticati, hanno implementato il numero dei detettori di immagine, diminuito il tempo
necessario per la scansione e ridotto il problema dei movimenti volontari e involontari del
paziente.
Figura 3. L’immagine mostra le due diverse modalità di
acquisizione. In alto si evidenzia la tecnica sequenziale in
basso la tecnica spirale.
Questa evoluzione tecnologica, giustificata dal perfezionamento del sistema di imaging,
produce tuttavia un aumento della dose radiante giustificato dall‟aumento indesiderato
delle zone di penombra a causa di fattori geometrici dovuti alla sorgente radiante.
Figura 4. L'immagine mostra la modalità di acquisizione spirale della TC. A sinistra si
evidenzia la TC monostrato, a destra la TC multistrato.
Il problema della penombra, generata dalla collimazione del fascio e definito overbeaming,
determina un aumento della dose radiante poichè allarga le porzioni laterali del fascio, oltre
i detettori stessi, ed eroga quindi dose aggiuntiva senza apportare alcun contributo
diagnostico all'esame. Per ridurre il problema legato all‟overbeaming, la tecnologia si
avvale di strategie mediante le quali è possibile attenuare la sovraesposizione del paziente
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mediante l‟aumento della collimazione del fascio e del numero degli strati, in modo tale da
diminuire l‟ampiezza della zona di penombra. Un ulteriore aumento di dose radiante lo si
ha in seguito ad un altro fenomeno, chiamato overranging (conosciuto anche come
overscanning), che consiste nell‟allungamento della spirale di acquisizione oltre gli estremi
di scansione necessari per ottenere i dati spirali completi sull‟intero volume di indagine,
con conseguente spreco di dose radiante. L‟overranging è rilevante quando si acquisiscono
spirali brevi con alti pitch (il pitch è dato dal rapporto della velocità di scorrimento del
lettino per la rotazione tubo-detettori, il tutto diviso la collimazione totale del fascio),
perchè si determina l' aumento della dose radiante complessiva delle porzioni periferiche
della spirale che non contribuiscono alla generazione delle immagini nelle regioni esterne
al volume di scansione. Tale fenomeno risulta inoltre più accentuato in relazione alla
collimazione del fascio poichè maggiore è quest'ultima maggiore è il numero di regioni
corporee più estese irradiate ma non visualizzate. Nonostante il crescente interesse da parte
della comunità scientifica verso i rischi connessi all'esposizione alle radiazioni ionizzanti
in ambito medico ed il continuo aumento di pubblicazioni e lavori scientifici, gli obiettivi
tecnologici delle ditte produttrici di scanner non sono cambiati, spinti probabilmente da un
maggior interesse economico piuttosto che da un interesse di tipo radioprotezionistico nei
confronti del paziente e degli operatori sanitari. Dalla cosiddetta “slice war” si è giunti così
alla nuova “dose war”, ma occorre sottolineare che quanto detto finora deve essere
interpretato come una presa di consapevolezza dei rischi che le procedure radiologiche
comportano rispetto agli enormi ed indiscutibili benefici (Faggioni, 2010).
Capitolo 3. Gli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti alle basse dosi
Il termine radiazioni ionizzanti racchiude varie tipologie di radiazioni: particelle atomiche
neutre – neutroni- o cariche elettricamente – alfa, protoni e elettroni- e radiazioni
elettromagnetiche – raggi x o gamma, . Queste radiazioni sono in grado di ionizzare il
materiale irraggiato, cioè di porre in essere quel processo attraverso il quale atomi o
molecole perdono uno o più elettroni ed il cui risultato finale e quello della rottura di
legami molecolari. Gli effetti biologici delle radiazioni prodotti dall‟assorbimento
dell‟energia radiante e dalla sua distribuzione all‟interno della materia si classificano in
due gruppi: danni deterministici (reazioni tissutali) e danni stocastici (cancro ed difetti
ereditari) (Coccogle 1998).
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Gli effetti deterministici (detti anche graduati, non casuali o acuti) insorgono rapidamente
dopo l'esposizione, e provocano la morte cellulare. Generalmente è individuabile una dose
soglia, al di sotto della quale l‟effetto non si manifesta, strettamente connessa alla
sensibilità ed al volume dell‟organo o dei tessuti irradiati ed all‟effetto clinico d‟interesse.
Gli effetti cellulari più frequenti sono eritemi cutanei, particolari dermatiti, cataratta,
anemia e leucopenia. Nei casi più gravi si hanno emorragie delle mucose e del tratto
intestinale, perdita di capelli e peli. A seconda della letalità della soglia, gli effetti
deterministici regrediscono nel giro di alcune settimane, con sopravvivenza e guarigione
più o meno completa.
Gli effetti stocastici sono caratterizzati da periodi di latenza più lunghi, e in accordo con il
modello lineare senza dose soglia (LNT) non prevedono il superamento di una dose soglia,
il che significa che non esiste una dose al di sotto della quale non si abbia alcun tipo di
effetto biologico (ICRP 105 del 2007). Sono aspecifici, distribuiti casualmente tra
individui esposti alla medesima dose e sono a carattere probabilistico: la loro frequenza di
insorgenza è proporzionale alla dose assorbita, mentre l‟entità del danno è indipendente
dalla dose. Sono indistinguibili da effetti simili riscontrati nella popolazione ed indotti da
altri agenti cancerogeni, mutageni o teratogeni. I danni stocastici si dividono in due gruppi:
Somatici: insorgono nell‟individuo esposto e sono leucemie e tumori solidi; per questo
motivo l‟Agenzia Internazionale per la Ricerca su Cancro classifica le radiazioni ionizzanti
“certamente cancerogene per l‟uomo”;
Genetici: mutazioni geniche, aberrazioni cromosomiche e malattie ereditarie sulla
prima generazione e su quelle successive.(Coccogle 1998).
Effetti
Effetti
deterministici stocastici
Medio-alto
Basso
Livello Dose
Periodo
latenza
Dose soglia
Biologia
cellulare
Effetti clinici
di
Corto
Lungo
Sì
No
Morte cellulare Danno al DNA
Caduta
dell‟emopoiesi,
lesioni
della
pelle
Figura 5. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti.
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Il DNA rappresenta il target elettivo del danno indotto dall'esposizione alle radiazioni
ionizzanti. Il danno al DNA può avvenire a tre livelli come mostrato nella Figura 6:
nella cellula già differenziata di tipo somatico: quando la cellula sana si trasforma
in un‟ altra cellula che risulta alterata geneticamente, può determinare la
trasformazione neoplastica (effetto mutagenico e ed effetto oncogenico);
nella cellula embrionale: quando le alterazioni genetiche delle cellule embrionali si
formano,
possono
provocare
malformazioni,
aborti,
neonati
con
gravi
malformazioni (effetto teratogenico);
nella cellula germinale sessuale: i danni possono provocare sterilità sessuale,
malattie ereditarie più o meno gravi, morte del feto nei primissimi stadi di vita.
Figura 6: L’immagine rappresenta il meccanismo di azione indiretto e diretto delle
radiazioni ionizzanti. Nel meccanismo indiretto è un radicale libero che danneggia la
catena di DNA, mentre in quello diretto, il danno è provocato da ionizzazione e rilascio di
un elettrone.
Le cellule hanno la possibilità di limitare i danni da radiazione grazie all'intervento di
numerosi meccanismi, molti dei quali geneticamente determinati e probabilmente molti
altri ancora sconosciuti. Questi includono sia i sistemi di controllo dell'ossido riduzione
che sistemi enzimatici coinvolti nella riparazione del DNA.
Oggi è noto che i meccanismi di riparazione possono riparare e tollerare le alterazioni al
DNA fino ad un certo punto; esiste pertanto un limite all'efficienza della “macchina” di
riparazione. Quando gli errori causati dalle radiazioni o da composti chimici sono troppo
elevati si può verificare la morte della cellula oppure le mutazioni potranno portare alla
produzione di proteine alterate. In particolare, se i geni sono protoncogeni, c'è la possibilità
che la cellula subisca la trasformazione neoplastica (Coccogle 1998).
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Capitolo 4. Cenni sulle unità di misura e sui descrittori della dose in TC
La dose radiante in TC è ugualmente distribuita nel piano della scansione ed è
proporzionale alla corrente anodica e al quadrato della tensione. La corrente del tubo
radiogeno è misurata in mA e regola la quantità di fotoni che attraversa il paziente mentre
la tensione del tubo, espressa in kV, invece, rappresenta la differenza di potenziale tra
anodo e catodo del tubo radiogeno che accelera gli elettroni prodotti dal filamento
riscaldato verso l‟anodo e l‟interazione tra elettroni e anodo produce il fascio X che
possiede un‟energia variabile con continuità tra zero ed il picco di voltaggio del tubo (kVp)
(Faggioni et al. 2010). Le grandezze dosimetriche negli esami TC sono inoltre
rappresentate dalla dose assorbita, dalla dose equivalente e dalla dose efficace.
La dose assorbita (D) rappresenta l‟energia assorbita per unità di massa di materiale ed è
misurata in Gray ( Gy ); un Gray equivale ad un Joule di energia di radiazione assorbita da
un Kg di massa. La dose di radiazione ad un organo oppure la distribuzione di dose in un
organo determineranno il livello di rischio all‟organo stesso
D=dE/dm
La dose equivalente (H), espressa in Sievert (Sv) , rappresenta un modo per esprimere che
la distribuzione della dose non è omogenea e cerca di stimare un rischio approssimativo
rispetto al rischio reale
H= DxQf
dove D è la dose assorbita e Q è un fattore di qualità dipendente dal tipo di radiazione;
viene espresso quindi la diversità degli effetti biologici determinati da radiazioni di diverso
tipo e si può concludere che, a parità di dose assorbita, il danno biologico dipende dal tipo
di radiazione: maggiore è il numero di ionizzazioni prodotte per unità di percorso,
maggiore è il danno biologico. Il fattore Q dipende dalla natura (naturale o artificiale) e
dall‟energia della radiazione considerata ed è, inoltre, definito dal LET (Linear Energy
Transfer); in acqua nel punto considerato i raggi X hanno un fattore di qualità pari ad 1,
mentre le particelle ce l‟hanno di 20, per cui il danno biologico prodotto da queste
ultime risulterà maggiore rispetto a quello determinato dai raggi X.
La dose efficace (E) è una grandezza che consente di quantificare il danno provocato ai
tessuti in funzione della loro radiosensibilità, in base al valore della dose equivalente,
moltiplicandola per un fattore Wt , che tiene conto dei diversi tessuti che possono essere
irradiati
E=HxWt .
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Figura 7. Raccomandazioni per i fattori di ponderazione dei diversi tessuti (ICRP
103 del 2007)
Capitolo 5. I descrittori di dose in TC
Gli indicatori di dose principali sono il CTDI (Computed Tomography Dose Index) ed il
DLP (Dose Lenght Product).
Il CTDI rappresenta la dose media in un volume lungo l‟asse z di una singola scansione,
normalizzato per lo spessore dell‟immagine acquisita e matematicamente il CTDI può
essere espresso in questo modo:
CTDI=1/nT Z1D(z) dz
dove D(z) rappresenta il profilo di dose misurato in aria o in fantoccio dosimetrico lungo
l‟asse z; z1 e z2 gli estremi di inizio e fine scansione; n il numero degli strati acquisiti e T lo
spessore nominale del fascio che corrisponde al prodotto del numero dei canali per lo
spessore di questi.
Figura 8. Rappresentazione grafica del calcolo del CTDI.
Il CTDI può variare in base alla posizione del FOV, quindi è stato introdotto, per tener
conto di questa variazione, il CTDI pesato e definito dalla somma di 1/3 del valore del
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CTDI100 (CTDI100 =1/nT ∫+50mm-50mm D(z)dz) misurato al centro di un fantoccio e di 2/3 del
valore CTDI100 misurato alla periferia del fantoccio:
CTDIw=1/3 CTDIw,centro+2/3 CTDIw,periferia
Il CTDIw è il parametro di riferimento ai sensi del DLgs 187/2000 per le verifiche dei
livelli di dose in Italia (LDR o Livelli di Dose di Riferimento). IL CTDIvol tiene
conto,invece, del valore del pitch utilizzato nella scansione e fa una sorta di correzione:
CTDIvol=CTDIvol/Pitch
Il CTDIvol rappresenta la dose all‟intero volume di scansione per un particolare protocollo
di esame e per un definito fantoccio, e fornisce un valore per la valutazione dei vari
protocolli di uno specifico scanner e non un valore della dose erogata al paziente.
Il DLP (Dose Lenght Product) è il descrittore di dose che caratterizza l‟energia totale
assorbita al paziente durante un esame TC e che può essere utilizzato per effettuare
confronti di dose tra i diversi esami TC e le diverse apparecchiature. Il DLP è il prodotto
del valore del CTDIvol per la lunghezza della scansione (l):
DLP=CTDIvolX l.
Il valore del DLP viene riportato sulla consolle del tomografo per fornire al tecnico di
radiologia informazioni inerenti la dose erogata durante la scansione (Faggioni et al. 2010).
La dose efficace è un parametro che descrive il rischio prodotto dalla radiazione ionizzante
tenendo conto sia del tipo di radiazione, sia dell‟organo irradiato. Questa grandezza
permette di confrontare le diverse tecniche radiologiche e di informare il paziente sul
diverso rischio associato ad una radiografia e ad una TC del torace.
La stima della dose efficace richiede la conoscenza dei valori di sensibilità dei diversi
organi alle radiazioni ionizzanti ed informazioni sulle caratteristiche del fascio e sulla
filtrazione, fornite dai vari costruttori. Il calcolo della dose efficace richiede informazioni
precise sulle caratteristiche del tomografo, ma nonostante questo è possibile effettuare una
stima della dose efficace facendo riferimento ai coefficienti che consentono di valutare la
dose a partire dal DLP :
Dose efficace= DLP x k
dove k rappresenta un fattore di correzione che dipende dal distretto esaminato (Faggioni
et al. 2010).
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Figura 9. Nella tabella è riportata la relazione tra le più comuni indagini radiologiche e
viene indicata la corrispondenza al numero equivalente di radiografie del torace (Einstein
AJ 2007).
Capitolo 6. Cenni sulle normative radio protezionistiche
Lo scopo primario della radioprotezione è quello di fornire un adeguato standard di
protezione per l‟uomo e per l‟ambiente, valutando di volta in volta il giusto compromesso
tra rischi e benefici che la procedura comporta.
L'International Commission on Radiation Protection (ICRP) è un‟ istituzione
internazionale che si occupa di Radioprotezione e che ha il compito di stabilire i principi
fondamentali ai quali attenersi allo scopo di predisporre un sistema di protezione
radiologica efficace. Nel marzo del 2007 l‟ICRP, ha formulato i seguenti principi:
di giustificazione;
di ottimizzazione della protezione;
di applicazione dei limiti di dose;
Essi si applicano in uguale misura alle diverse situazioni in cui si trova ad operare l‟equipe
radiologica ed ha chiarito che quest‟ultimi debbano essere applicati sia alle sorgenti di
radiazione che agli individui. Il principio di giustificazione vieta l‟esposizione non
giustificata e tiene conto dell‟efficacia, dei vantaggi e dei rischi di tecniche alternative
disponibili. Il suo obiettivo è la valutazione del rapporto tra rischio e beneficio per la salute
del soggetto esposto e del personale sanitario coinvolto. Questo aspetto coinvolge
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soprattutto il medico prescrivente e il medico specialista esecutore dell‟esame radiologico:
entrambi hanno l‟obbligo di aggiornarsi in modo continuativo e periodico sui rischi
connessi all'esposizione alle radiazioni ionizzanti. Anche il tecnico di radiologia, d‟altra
parte, deve essere in grado di curare la metodologia di esecuzione in modo da garantire il
corretto livello diagnostico dell'esame. I principi di ottimizzazione e limitazione delle
dosi individuali sanciscono che tutte le dosi devono essere mantenute al livello più basso
ragionevolmente ottenibile e compatibile con il raggiungimento dell‟informazione
diagnostica richiesta, tenendo conto di fattori economici e sociali. Per tutte le esposizioni
mediche, a scopo terapeutico, lo specialista deve programmare individualmente
l‟esposizione dei volumi bersaglio, tenendo conto che le dosi ai volumi e ai tessuti vicini
devono essere le più basse ragionevolmente ottenibili e compatibili con il fine terapeutico.
Ai fini dell‟ottimizzazione dell‟esecuzione degli esami radiodiagnostici, si deve tener
conto pertanto dei Livelli Diagnostici di Riferimento (LDR) secondo le linee guida
indicate. L‟LDR corrisponde al 75-esimo percentile della distribuzione di dose osservato e
serve come limite di dose che non deve essere superato in condizioni normali (Rutger
2010). In linea con il principio ALARA (As Low As Reasonable Achieveble), la tendenza
nella radioprotezione dovrebbe essere quella di mantenere la dose al di sotto dei LDR,
senza nulla togliere al valore diagnostico dell‟esame. E‟ necessario ricordare che il decreto
legislativo 187/00 ha come scopo l‟ottimizzazione delle procedure e prevede l‟adozione di
un programma di garanzia della qualità che tiene conto non soltanto del ruolo del medico
specialista, ma anche di quello del tecnico di radiologia al quale possono essere affidati la
misura ed il controllo delle attrezzature per garantire prestazioni efficienti. I controlli di
qualità devono essere eseguiti in relazione al carico di lavoro, alla complessità delle
apparecchiature e vengono riportati sul manuale delle attrezzature radiologiche. Il tecnico
di radiologia ha comunque il ruolo fondamentale di segnalare malfunzionamenti al
responsabile dell‟impianto.
Capitolo 7. La consapevolezza dell’imaging
Numerosi studi hanno dimostrato una preoccupante conoscenza radio protezionistica
ridotta da parte di medici di base e di medici specialisti nell‟area radiologica per quanto
riguarda le metodiche radiologiche più comuni che prevedono, per l‟appunto, l‟utilizzo
delle radiazioni ionizzanti. Uno studio condotto nel 2004 dimostrò l‟incapacità, da parte di
medici del reparto di medicina d‟urgenza e di radiologi, di associare il valore corretto della
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dose efficace di un esame TC rispetto a quella di una radiografia del torace e l‟assenza
della comunicazione ai pazienti sui possibili rischi che comportava la scansione TC (Lee et
al. 2004). L‟anno successivo venne pubblicato un articolo sull‟ International Journal of
Cardiology che sosteneva che la maggior parte dei medici che prescrivono
quotidianamente esami radiologici, non conoscono i rischi ad essi associati (Correia et al,
2005). Nel febbraio 2010, la FDA (Food and Drug Administration), sulla base di
documentati casi di sovraesposizione verificatisi in vari centri americani, ha lanciato
un‟iniziativa che ha come obiettivo la riduzione degli eccessi della dose nelle varie
procedure radiologiche e la sensibilizzazione degli operatori dell‟equipe radiologica sulla
radioprotezione del paziente (U. S. Food and Drug Administration, 2010). Il metodo più
efficace per contenere la dose in TC è, quindi, rappresentato dalla capacità del medico
radiologo di ricorrere alle procedure radiologiche solo in assenza di alternative possibili,
ma spesso questo non avviene per timori di ordine medico legale. L‟appropriatezza di un
esame, secondo le linee guida internazionali, viene rappresentata in Figura 10, da una
bilancia sui cui due piatti si pongono un cerchio, che rappresenta il beneficio, ed un
triangolo, che rappresenta il rischio (triangolo, dove i tre angoli rappresentano i tre tipi di
rischio, acuto, subacuto e cronico che si manifestano, rispettivamente, immediatamente
dopo l'esposizione radiologica, a distanza di pochi giorni o settimane ed infine dopo anni
dalla stessa). In base a questo criterio gli esami possono essere classificati in base alla loro
appropriatezza.
Figura 10. Rischi vs Benefici Il codice dell’appropriatezza
16
Capitolo 8. Rischi e consapevolezza dell’imaging pediatrico: Image
Gently.
La conoscenza su dosi e rischi biologici rappresenta una priorità medica, economica e
sociale (PicanoE., 2004 a; Hampton T., 2006) dovuta, come mostrato precedentemente, al
notevole incremento di esami che utilizzano radiazioni ionizzanti registrato negli ultimi
anni. Allarmanti sono infatti, alcuni dati provenienti dagli Stati Uniti sul numero di CT
effettuate su bambini: solo per citare un esempio, nel 2000 circa 3 milioni di CT erano fatte
in bambini al di sotto dei 15 anni (Mettler FA et al., 2000) ed è stato predetto che circa
1100 morti per tumore saranno attribuibili alle CT pediatriche (Brenner DJ,2001). Diventa
così preoccupante il rischio di cancro associato all‟esposizione medica radiologica in
questi piccoli pazienti. I bambini, se esposti alle stesse dosi di un adulto, hanno un rischio
di sviluppare cancro 10 o 15 volte maggiore rispetto ad un adulto di 50 anni poiché
presentano una minore attenuazione della radiazione e soprattutto perché hanno tessuti con
Rischio stimato, % per Sv
una più rapida divisione cellulare ed una maggiore aspettativa di vita (Hall 2002).
Maschi
Femmine
Età di esposizione
Figura 11: Stima di rischio in funzione dell’età e sesso
Sempre maggiore è il numero di esami TC eseguiti su soggetti pediatrici senza rispettare i
criteri di appropriatezza. Numerosi studi (Pierobon 2011) indicano che circa 1/3 degli
esami eseguiti annualmente risultano parzialmente o totalmente inappropriati. Negli Stati
Uniti, ogni anno, circa 1 milione di bambini viene sottoposto ad esami TC ingiustificati;
tale situazione è con ogni probabilità riproducibile anche in Europa.
Il rischio della TC non deve essere considerato nei soli pazienti pediatrici asintomatici, ma
anche nei piccoli pazienti con precedente diagnosi di malattia; in questi casi occorre quanto
meno valutare il reale beneficio di frequenti e ravvicinati controlli mediante indagine TC.
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Le immagini diagnostiche contribuiscono all‟identificazione della malattia, alla cura ed al
follow-up dei bambini e degli adolescenti, ma in molti casi una piccola parte del potenziale
detrimento, determinata dall‟esposizione radiante, può essere attribuita alle procedure di
imaging diagnostico. Alcuni radiologi pediatrici sostengono che molti degli esami TC sono
inappropriati e potrebbero essere eseguiti con metodiche alternative o annullati del tutto.
(Pierobon 2011). Le indicazioni alle indagini TC pediatriche risultano appropriate se
confinate alle patologie traumatiche, alle patologie neoplastiche oppure ad altre particolari
situazioni e devono essere richiesti con consultazione del medico radiologo per una
valutazione dei rischi e benefici derivanti da questo tipo di esame. La giustificazione a
questo tipo di indagini, implica l‟impossibilità di ottenere gli stessi risultati con altre
metodiche di studio anche se queste ultime potrebbero determinare un rischio minore al
paziente. L‟ACR (American College of Radiology) Appropriateness criteria ed il Royal
College of Radiologists hanno fornito delle linee guida per l‟imaging alle quali far
riferimento per il trattamento delle più comuni patologie pediatriche:
-Esami in bambini con epilessia;
-Esami a bambini con semplice mal di testa, con età al di sotto dei sei anni e sospetto di
sinusite;
-Esami al distretto cervicale in bambini con torcicollo o piccolo trauma;
-Studi dello scafoide in bambini al di sotto dei 6 anni;
-Radiografia all‟osso nasale in bambini con età inferiore ai 3 anni.
Gli esami radiologici inappropriati vengono richiesti probabilmente per tutelarsi da
problemi medico legali che però non sono delle valide giustificazioni mediche nella
richiesta di esami radiologici che non rispettano i 3 principi della radioprotezione (ICRP
2011).
8.1. La comunicazione del rischio in radiologia
La comunicazione del rischio in radiologia viene resa difficile dall‟utilizzo di terminologie
poco comprensibili dai pazienti e da alcune figure professionali. La comunicazione del
rischio di una procedura radiologica viene seguita secondo tre diverse strategie (Picano
2004):
-
non viene detto in nessun modo il rischio che la metodica radiologica comporta
(come nel caso della TC di cui non si rende noto degli effetti a lungo termine
come l‟induzione di tumori radio-indotti),
18
-
vengono sottostimati i rischi delle metodiche che utilizzano le radiazioni
ionizzanti fornendo al paziente informazioni parziali o del tutto errate
-
sono mostrati con molta attenzione al paziente i rischi connessi ad una
determinata procedura cercando di adottare un linguaggio consono e
comprensibile.
Recentemente, le linee guida della Commissione Europea e lo United Kingdom College of
Radiology hanno consigliato di esprimere il rischio in termini di equivalenti di radiografie,
hanno classificato il rischio per ogni metodica e ogni procedura radiologica viene
rappresentata con un numero di icone che raffigurano sostanze radioattive in base alla loro
pericolosità (Figura 12).
Symbol
None
Typical effective dose
(mSv)*
Examples
0
US, MRI
<1
CXR, XR limb, XR pelvis,
mammography
1-5
IVU, XR lumbar spine, NM (eg.
bone), CT head and neck
5-10
CT chest or abdomen, NM (eg.
cardiac)
>10
Extensive CT studies, some NM
studies (eg, some PET-CT)
Figura 12: Adattata dalle linee guida del UK College of Radiology.
8.2. Image Gently ed altre iniziative internazionali
Le strategie mondiali per la protezione dei bambini dalle radiazioni ionizzanti
rappresentano una sfida a livello internazionale. Agenzie, società scientifiche e altri tipi di
gruppi hanno infatti ottenuto un rapido ed esteso cambiamento sul modo di lavorare da
parte dei professionisti della Radiologia (Goske 2011).
Image Gently è una campagna sociale di marketing lanciata nel 2007 da un insieme di
organizzazioni tra le quali l‟ American Society of Radiologic Technologists, Society for
Pediatric Radiology, American College of Radiology e l‟ American Association of
Physicist in Medicine, che sostengono la necessità di aumentare la consapevolezza in
radiologia, di diffondere il materiale educativo, di promuovere la radioprotezione dei
bambini e di lavorare insieme per raggiungere gli obiettivi sopra menzionati.
19
Figura 13. Logo di Image Gently (Sidhu 2009)
Questo gruppo ha fondato l‟Alliance for Radiation Safety in Pediatric Imaging che ad oggi
è rappresentata da 65 membri e a cui si sono unite moltissime associazioni radiologiche
internazionali che hanno posto anch‟esse particolare attenzione alla tutela dei bambini in
ambito medico.(Goske 2011). Questa iniziativa fa riferimento al principio ALARA, sia che
si tratti di bambini, sia di adulti. La campagna “Image Genlty” nasce dalla collaborazione
di diverse organizzazioni ed è volta alla salvaguardia della salute dei bambini mediante la
riduzione della dose radiologica ed allo stesso tempo, offre una elevata qualità delle
immagini. Il suo obiettivo è quello di far conoscere al personale operante nel reparto di
radiologia, al paziente e alla famiglia i rischi connessi all‟esposizione radiologica. Il
messaggio della campagna mira a far si che l‟operatore, esecutore dell‟esame, utilizzi tutti
gli strumenti a sua disposizione per la riduzione della dose (kV e mA adeguati,
acquisizione di una sola fase nel caso sia sufficiente e limitazione della regione di
scansione alla sola area di interesse) (Goske 2008). (Figura 14).
Figura 14. Il messaggio della campagna originale.
Informazioni relative a questa campagna sono consultabili dalla rete in modalità open
source collegandosi al portale internet www.imagegently.com, nel quale i membri
dell‟alleanza provvedono ad aggiornare le informazioni sui rischi indotti dall‟esposizione
radiologica ed a fornire protocolli di ottimizzazione della dose, rivolti prevalentemente a
pazienti pediatrici. I protocolli di ottimizzazione sono universali e indipendenti dalla ditta
produttrice, dall‟età dell‟apparecchiatura e dal numero dei detettori. I dati che si ritrovano
in essi sono stati estrapolati dalle simulazioni eseguite, con apparecchiature diverse, su
fantocci pediatrici che rappresentano i distretti testa, torace e addome (Goske 2008).
20
Figura 15 . Diversi tipi di fantocci utilizzati per il calcolo dosimetrico.
La campagna di “Image Gently”, inoltre, educa radiologi e tecnici ad eseguire scansioni
TC adattandole alle dimensioni del paziente con cui si trovano a lavorare perché proprio
con questo si evidenzia la loro professionalità. Nel sito è inoltre possibile partecipare a
forum di discussione che rendono possibile uno scambio di opinioni circa il metodo
migliore da adottare per ridurre la dose in TC. Il sito www.imagegenlty.org è una risorsa
per radiologi, tecnici di radiologia, fisici e genitori e contiene diversi link che forniscono
informazioni sulla storia e sulla fondazione dell‟organizzazione internazionale con una
lista delle varie alleanze che sostengono questa campagna:
Figura 16. Lista delle Organizzazioni dell’Alleanza.
21
Sulla home page è possibile aprire un pledge cliccando sul logo della campagna, dove ci si
può iscrivere per condividere gli obiettivi di image gently nel caso in cui ci si trovi di
fronte ad un esame da eseguire ad un bambino. Coloro che ne vogliono far parte, devono
riconoscere che tutti i membri dell‟equipe radiologica assumano un ruolo importante nella
cura del piccolo paziente, devono comunicare e diffondere il messaggio della campagna
allo staff con cui lavorano, devono far riferimento ai protocolli raccomandati che sono
pubblicati sul sito stesso e devono rendere partecipi i genitori sulla procedura d‟indagine.
Figura 17. Il pledge di Image Gently.
Altre pagine del sito contengono istruzioni per tecnici di radiologia, fisici e medici. Per i
tecnici di radiologia esistono dei corsi online da seguire che spiegano i motivi per i quali
sono chiamati a tutelare i bambini dalle esposizioni radianti determinate da esami
radiologici di diverse modalità (come la TC), sia dal punto di vista biologico, sia da quello
tecnico e fisico, mostrano le modalità per ridurre la dose di esposizione negli esami TC
pediatrici di diversi distretti anatomici come il cranio, il torace e l‟ addome e ricordano il
comportamento da adottare per garantire la radioprotezione del bambino facendo sempre
riferimento al principio ALARA.
22
Figura 18. Moduli di educazione per i Tecnici di Radiologia.
C‟è poi un link dedicato ai fisici che mostra le loro responsabilità ed il loro ruolo
nell‟equipe radiologica; questi sono deputati, infatti, a stabilire la qualità delle immagini e
le tecniche di esecuzione per ridurre la dose di esposizione fornendo delle guide con
protocolli ottimizzati secondo le piccole dimensioni dei bambini assicurando un uso
corretto delle radiazioni ionizzanti. Il sito educa, inoltre, i medici radiologi a scegliere altre
procedure che possono sostituire esami ionizzanti per rispondere al quesito clinico,
ricorrendo, per esempio, a modalità d‟indagine come la Risonanza Magnetica oppure
immagini ecografiche che per la formazione delle immagini utilizzano rispettivamente un
campo magnetico statico con impulsi a radiofrequenza oppure ultrasuoni; queste metodiche
d‟indagine non determinano, infatti, danni biologici importanti come quelli provocati dai
raggi X. Nel sito sono state pubblicate delle brochure anche per i genitori per informarli
sugli esami che sono stati prescritti ai propri figli, su che cosa sono i raggi X, sulle
modalità d‟indagine di TC e Medicina Nucleare, sui rischi delle radiazioni mediche, sulle
possibilità di minimizzare i rischi in studi pediatrici e sulle eventuali alternative alle
indagini mediche che utilizzano le radiazioni ionizzanti:
23
Figura 19. Brochure informative sulle indagini TC rivolte ai genitori.
E‟ inoltre possibile consultare il sito e saperne di più sugli altri tipi di esami radiologici
come la fluoroscopia, la medicina nucleare, radiologia interventistica e esami odontoiatrici
e sulle mansioni che spettano ad ogni membro dell‟equipe. Tutto questo si può leggere con
le diverse lingue internazionali proprio per diffondere i principi cardine di Image Gently.
Il successo della campagna ha incoraggiato tutte le associazioni che ne fanno parte a
continuare a lavorare in maniera “gentile”. I risultati ottenuti sono molto positivi, tanto che
l‟alleanza ha pianificato una serie di azioni volte a estendere e continuare a sostenere la
campagna “Image Genlty”. Tra queste vi sono quelle che promuovono il dialogo tra gli
operatori sanitari (tecnici, fisici e radiologi) e le industrie produttrici, (Goske 2008) per una
sempre più intensa collaborazione mirata alla salvaguardia dei piccoli pazienti, e quelle che
mirano alla divulgazione della campagna stessa mediante la traduzione in lingue come il
cinese, il tedesco, il coreano, il portoghese, lo spagnolo e il turco, dei principali protocolli
di riduzione della dose (Goske 2010).
Negli ultimi anni è stata posta una forte attenzione alla radiologia interventistica pediatrica
sulla base dei risultati positivi ottenuti con la campagna di “Image Gently” così, nel 2008,
l‟alleanza ha sviluppato una nuova campagna volta alla consapevolezza non solo della TC,
ma appunto anche nell‟interventistica, con l‟acquisizione in fluoroscopia solo al momento
dell‟esame (Sidhu 2009).
Esistono, però, altri gruppi internazionali attivi che hanno lavorato per molti anni su questa
stessa iniziativa. Sulla base dei dati del rapporto del BEIR VII e sui dati dosimetrici delle
varie procedure radiologiche alcuni ricercatori americani hanno prodotto un software in
Internet (www.xrayrisk.com) , accessibile a tutti, che permette di calcolare la dose efficace
24
determinata dalle varie esposizioni a cui siamo stati sottoposti e la conseguente percentuale
di rischio di andare incontro ad un tumore radio indotto.
Figura 20: X-ray risk radiation calculator
Sul sito vengono presentate in modo semplice e comprensibile le modalità di calcolo e la
sezione che consente, se introdotti i dati come l‟età in cui è avvenuta l‟esposizione, il tipo
di indagine radiologica, la dose espressa in mSv, di conoscere la stima dei rischi associati.
Il MASACRR (Mothers against silence about CT radiation risk) è, invece, un gruppo di
genitori che vogliono farsi sentire per informare sui rischi che le radiazioni ionizzanti
possono determinare ai bambini se sottoposti ad alcuni tipi di indagini come la TC. I
genitori di questa associazione non si oppongono all‟utilizzo della TC, ma agli esami
pediatrici ingiustificati e alla mancata calibrazione delle apparecchiature rispetto all‟altezza
e al peso dei pazienti che espongono i bambini a dosi di radiazioni elevate.
Le problematiche relative ai danni che possono indurre alcuni tipi di esposizioni
radiologiche come la TC sono state dimostrate prevalentemente negli adulti e da poco si è
posta una particolare attenzione nella scelta di protocolli con parametri adeguati per ridurre
la dose anche per i pazienti più grandi. Una campagna che si sta diffondendo è “Image
Wisely”, finalizzata a ridurre la dose di esposizione delle pratiche radiologiche e a non
eseguire le procedure non necessarie. A differenza di “Image Gently”, in “Image Wisely” è
stato adottato un altro tipo di logo che identifica un gufo; nonostante abbia gli stessi
obiettivi di “Image Gently”, “Image Wisely” non ha avuto lo stesso successo.
25
Figura 21. Logo della campagna di divulgazione sulla riduzione della dose nell’adulto
“Image Wisely”.
Capitolo 9. Il ruolo del tecnico nell’ottimizzazione dell’esame TC
pediatrico
Il Tecnico di Radiologia deve avere conoscenze tecniche sull‟esame che deve eseguire,
tenendo in considerazione, soprattutto, la dose radiante erogata e i conseguenti rischi per i
pazienti. Il tecnico è responsabile dell‟esecuzione dell‟esame e deve quindi mettere in atto
tutte le procedure possibili per ottimizzare e limitare la dose radiante erogata. Al termine
dell‟esame deve produrre e consegnare al medico radiologo un‟immagine sufficientemente
diagnostica che consenta una corretta refertazione. Deve quindi porre particolare
attenzione alla quantità di dose erogata che se in eccesso può esporre il paziente ad un
rischio ingiustificato e se invece è in difetto può produrre un‟immagine non adeguata, con
conseguente ripetizione dell‟esame stesso.
Particolare attenzione deve essere posta nell‟identificazione di pazienti più radiosensibili di
altri (per esempio bambini e donne in età fertile), ed il riconoscimento dell‟acquisizione di
parti del corpo nei quali possono trovarsi tessuti maggiormente radiosensibili (feto, tiroide,
mammelle, tratto gastrointestinale, gonadi e cristallino) che potrebbero essere irradiati. In
tali pazienti radiosensibili i tecnici devono adottare tecniche di acquisizione che limitino al
minimo la regione corporea da esaminare, evitando di irradiare organi limitrofi, sempre
confrontandosi con gli altri membri dell‟equipe radiologica (medico radiologo, fisico
sanitario, specialist della ditta produttrice) Tale attenzione è particolarmente importante, in
quanto, la dose erogata negli esami TC è decisamente superiore a quella di altre procedure
radiologiche come ad esempio la radiologia convenzionale (Amis 2007).
Uno dei compiti del tecnico di radiologia, è quello di esporre adulti e bambini a dosi
quanto più basse possibili, facendo sempre riferimento al principio ALARA (As Low As
Reasonably Achievable.
26
Il Tecnico di Radiologia viene considerato, inoltre, l‟ultimo “gatekeeper” ovvero è
l‟esperto della Radiologia che si trova a svolgere il suo lavoro alla fine di tutte le azioni
eseguite dalle altre figure professionali dell‟equipe radiologica ed è responsabile, quindi,
della radioprotezione del paziente. Un altro aspetto molto importante da tenere presente è
la necessità di formazioni più adeguate, e si deve considerare anche il bisogno di continui
aggiornamenti sulle nuove tecnologie e sulle nuove apparecchiature con le quali il TSRM è
quotidianamente in rapporto perché molto spesso le strumentazioni di diverso tipo hanno
linguaggi differenti.
La preparazione del paziente è una delle mansioni che spettano al tecnico; questa ha la
stessa importanza della ottimizzazione della dose in TC, soprattutto quando si devono
trattare dei bambini. Quando si deve esaminare un piccolo paziente, gli elementi da
considerare, quindi, sono:
-la preparazione psicologica dei bambini e dei loro genitori;
-la necessità di ricorrere alla sedazione o più in generale all‟anestesia;
-preparazione al mezzo di contrasto orale;
-preparazione al mezzo di contrasto per via endovenosa.
La preparazione psicologica dei bambini consta nell‟informarlo sui passaggi da fare
durante l‟esame con simulazioni e con forme di ludoterapia e nel permettere al genitore
(meglio il padre) di stare vicino al bambino prima, durante e dopo l‟esame. La
preparazione del bambino prima dell‟inizio dell‟esame è un passaggio necessario ma molto
complesso che può rappresentare un prerequisito per un ottenere un buon risultato. Tutto
questo aiuta a ridurre l‟ansia del bambino e influenza positivamente il suo stato d‟animo,
ma soprattutto permette di ottenere un buon esame TC senza dover ricorrere all‟anestesia.
Negli ultimi anni, si è posta una elevata attenzione all‟approccio iniziale che gli operatori
devono avere quando devono eseguire esami a pazienti pediatrici, facilmente
impressionabili. Alla Fondazione Stella Maris di Calambrone (Pisa), è stata infatti costruita
una prima TC giocattolo per aiutare i piccoli pazienti ad avere confidenza con lo strumento
al fine di affrontare senza paura l‟esame di TC in caso di bisogno. Si tratta di un prototipo
tomografico chiamato “Zero Tesla”, un giocattolo simile a quelli presenti in alcuni centri di
ricerca ed ospedali pediatrici d‟ Europa e degli Stati Uniti che si trova nel laboratorio di
Risonanza Magnetica dell‟Istituto di ricovero e di cura a carattere scientifico (IRCCS)
Stella Maris di Calambrone dove ogni anno vengono eseguiti a scopo clinico e di ricerca,
moltissimi esami in bambini tra i 3-5 anni, per lo più in narcosi (http://www.intoscana.it).
27
Figura 22. TC dedicata ai bambini con adesivi attaccati al gantry.
9.1. Le strategie per ridurre la dose
Le modalità per ridurre la dose sono garantite da due componenti importanti: la selezione
dei pazienti e i parametri tecnici appropriati che minimizzano la dose senza compromettere
la qualità delle immagini. Il primo approccio che ci deve essere per eseguire un esame TC
è minimizzare la dose di esposizione nei bambini stabilendo che l‟esame TC sia il metodo
migliore per ottenere una risposta che soddisfi il quesito clinico.
Un aspetto che svolge un ruolo molto importante nella dosimetria di un esame TC è il
corretto allineamento del paziente all‟interno del gantry perché altrimenti si potrebbe
andare incontro ad una diminuzione della qualità dell‟ immagine ed in presenza di sistemi
di regolazione automatica della dose, ciò viene compensato con un incremento della dose
erogata. Questo fenomeno è amplificato nei moderni scanner che sono caratterizzati da un
sistema di filtraggio dei raggi X la cui funzione è quella di adattare l‟intensità del fascio dei
raggi X ala geometria del distretto corporeo diminuendo il numero dei fotoni diretti verso
le porzioni periferiche rispetto alla parte centrale più spessa. Il medico deve, poi, limitare
la scansione alla regione d‟interesse per evitare di irradiare, per esempio, le gonadi o altri
distretti anatomici che sono radiosensibili più di altri. Un‟ altra considerazione importante
è quella di ridurre il numero delle fasi da acquisire in un esame diagnostico perché
aumentando il numero delle fasi (arteriosa, venosa o tardiva), aumenta anche la dose di
esposizione (Romans 2011).
28
Selezione dei pazienti
Parametri tecnici appropriati
Avere la conferma che l‟esame TC Selezionare i limiti della regione
sia necessario
d‟interesse
Considerare modalità alternative
Ridurre le fasi multiple per un esame
diagnostico
Modulare i mA in base alla taglia del
paziente
Modulare i mA in base alla regione da
studiare
Modulare i mA in base alle indicazioni
cliniche
Aumentare il Pitch
Limitare l‟acquisizione di fette si
spessore ridotto
Considerare la radioprotezione del
paziente
Figura 23. La riduzione della dose in TC ed alcune modalità da adottare per minimizzare
la dose al paziente che viene esposto.
9.2. I parametri tecnici appropriati
Una serie di fattori contribuiscono alla dose totale in un esame di TC. Alcuni di questi,
dipendono dai parametri tecnici impostati prima dell‟esecuzione dell‟esame e che, quindi,
sono sotto il controllo dell‟operatore (pitch, tensione, corrente, centraggio del paziente,
collimazione) ed altri che dipendono, invece, dalle caratteristiche del paziente (età, sesso,
peso, altezza). I parametri, a loro volta, possono avere un‟influenza diretta sulla dose
erogata come la corrente e la tensione oppure ce ne sono alcuni che, nonostante abbiano
un‟azione diretta, possono esercitare un‟azione indiretta modificando la qualità
dell‟immagine ottenuta (filtri di ricostruzione, finestra di visualizzazione…) (Faggioni
2010).
Recenti studi (Goske et al. 2010), hanno dimostrato che gli esami di TC eseguiti ai
bambini, vengono acquisiti con gli stessi parametri degli adulti e questo non è accettabile
perché i dati che il tecnico imposta, devono essere adattati alle piccole dimensioni dei
bambini. Questi studi hanno sottolineato che i bambini erano esposti ad alte dosi e che,
molto spesso, non fossero necessarie. Nella maggior parte degli esami TC eseguiti in
bambini con età inferiore a 9 anni, vengono utilizzati valori di mA paragonabili a quelli
impostati nei protocolli degli adulti portandoli da valori accettabili (40-100) a valori
superiori a 150 mA. Questo vuol dire che si ha un numero di fotoni molto più elevato e
quindi una maggiore interazione dei fotoni X con conseguente aumento della dose.
29
Un altro dato allarmante, scoperto in questi ultimi anni, ha permesso di sapere che le
immagini “extra” contribuiscono enormemente alla dose totale di radiazione in uno studio
TC. Le immagini “extra” sono ottenute dall‟acquisizione della regione intorno a quella
d‟interesse, ma che non danno nessuna informazione diagnostica. La scansione limitata al
distretto anatomico da studiare, contribuisce alla riduzione di radiazioni non necessarie
poiché la dose di radiazione è direttamente proporzionale al volume di scansione. Le
“extra” immagini rappresentano, infatti, il 10% della dose di radiazione di un esame TC. E‟
importante, quindi, che i radiologi e i tecnici stabiliscano l‟estensione della regione da
acquisire data l‟associazione con la dose radiante che è, infatti, cumulativa. La dose
cumulativa è determinata, infatti, dall‟assorbimento della dose totale di più esposizioni
ionizzanti da parte dei tessuti di un distretto anatomico.
Esistono, inoltre, diversi metodi per ottimizzare la dose radiante; tutte le strategie che
possono essere adottate devono però non alterare la qualità delle immagini, che devono
rispondere al quesito clinico. Il tecnico di radiologia assume un ruolo da protagonista nella
scelta dei parametri tecnici che soddisfino quanto detto fin‟ora; per fare questo può:
Modulare i mA: I mA costituiscono il numero dei fotoni X caratteristici che
aumentano in maniera direttamente proporzionale alla corrente applicata al tubo
radiogeno. La relazione tra i mA e la dose è lineare. Se i mA sono raddoppiati,
anche la dose è il doppio mentre se i mA sono dimezzati, anche la dose è la metà. I
mA devono essere modulati in base alle dimensioni del paziente, più bassi per un
bambino, poco più alti per un adulto. I mA devono essere scelti, inoltre, in base alla
regione da studiare. Diminuire i mA al di sotto di una certa soglia, però, comporta
una riduzione del rapporto segnale- rumore (rapporto della quantità di informazione
contenuta nell‟immagine fisica in relazione del rumore intrinseco in essa)
dell‟immagine perché si ha un numero inferiore di fotoni X che determinano le
immagini. C‟è inoltre una riduzione della risoluzione spaziale dell‟immagine
ovvero la minima distanza tra due punti nello spazio per la quale essi vengono
visualizzati come distinti. In alcuni casi, la minore qualità dell‟immagine viene
accettata per la diagnosi, in altri, invece, non si riesce a rispondere al quesito
clinico. La corrente del tubo viene modulata, quindi, in base alle dimensioni del
paziente, alla regione da acquisire e alle indicazioni cliniche (Rutger 2010);
Ridurre i kVp: aumentare la differenza di potenziale applicata al tubo radiogeno,
vuol dire aumentare la dose di radiazione e la penetrazione dei raggi X attraverso il
corpo. In generale, si dovrebbe evitare di ricorrere al di sopra dei 120 kVp. Un
30
aumento dei kVp può essere accompagnato da una riduzione dei mAs per
compensare l‟aumento della dose (Rutger 2010). A causa delle piccole dimensioni
dei bambini, è possibile ridurre i kVp conservando o migliorando la qualità
diagnostica dell‟immagine con una riduzione della dose radiante. Per la maggior
parte dei piccoli pazienti, 80- 100 kVp sono sufficienti, soprattutto in quelli con un
peso corporeo <45 kg. Negli adolescenti, vengono utilizzati 100 kVp per TC torace
e 120 kVp per l‟addome. Gli esami TC con elevato contrasto intrinseco, come la
TC del torace, richiedono bassi kVp. L‟uso di bassi kVp è associato ad una
riduzione relativa delle radiazioni secondarie (fotoni X che hanno una più bassa
energia rispetto a quella assorbita dalle interazioni degli stessi fotoni con la
materia), che hanno un ruolo importante nella dose totale che riceve il paziente
(Romans 2011);
Scan field of view (SFOV): Lo SFOV è un parametro di acquisizione che
corrisponde al diametro massimo della circonferenza sottoposta a scansione. Lo
scan FOV deve essere adattato, quanto più possibile, alle dimensioni del bambino e
al distretto anatomico che si deve studiare. Limitare lo scan FOV significa, infatti,
avere una elevata risoluzione spaziale perché le dimensioni dei pixel diminuiscono
con un FOV più piccolo (Romans 2011). I pixel sono le unità elementari della
matrice dell‟immagine digitale di TC, a ciascuno dei quali viene associato un
valore binario che esprime una tonalità di grigio, a sua volta corrispondente ad una
data densità in scala Hounsfield;
Collimazione: La collimazione nominale del fascio corrisponde al prodotto nel
numero dei canali DAS (Data Acquisition System) per lo spessore di ciascuno di
essi. I bambini
hanno dimensioni ridotte rispetto agli adulti, per questo è
necessario che le immagini acquisite siano ad elevata risoluzione spaziale,
soprattutto rispetto all‟asse z del paziente; questo è possibile scegliendo spessori di
acquisizioni fini per ottenere voxel con risoluzione isotropica ovvero con le stesse
dimensioni in tutte le direzioni. Aumentare il numero delle fette di acquisizione,
però, comporta più rumore nell‟immagine ed un aumento della dose a causa delle
sottili collimazioni dei nuovi scanner che influenzano negativamente con l‟effetto
dell‟overbeaming;
31
Figura 24.Rappresentazione della geometria del fascio di raggi X in condizioni reali (a) ed
in condizioni ideali (b) dove l’area di colore grigio rappresenta il fascio principale mentre
quella di colore chiaro la penombra.
Pitch: corrisponde al prodotto del tempo di rotazione del complesso tubo- detettori,
per la velocità di scorrimento del lettino, diviso il numero dei canali che moltiplica
l‟ampiezza di ogni detettore (pitch=v t/N d dove v è la velocità di scorrimento del
lettino, t è il tempo di rotazione del complesso tubo-detettori, N è il numero dei
canali e d è l‟ampiezza di ogni detettore). L‟ aumento di questo parametro tecnico,
può portare a ridurre i tempi di acquisizione e ad una riduzione della dose al
paziente. Nei moderni MDCT, variare questo parametro, non è uno dei migliori
metodi da adottare nel ridurre la dose perché all‟aumentare del pitch, si ha un
grande contributo di dose causato dall‟overranging. C‟è un'altra considerazione da
fare, all‟aumentare del pitch, si ha una riduzione della risoluzione spaziale. In
alcuni scanner, inoltre, se il pitch è più elevato, si ha un‟ aumento dei mAs erogati
(Romans 2011);
Figura 25. Rappresentazione del pitch.
La rotazione del tubo: questo parametro è il tempo necessario al complesso tubo
detettori per fare una rotazione intera intorno al paziente. Gli attuali scanner
32
MDCT, hanno un tempo di rotazione del complesso tubo-detettori di 0,3- 0,5 sec
con una riduzione notevole dei tempi di acquisizione di un esame TC. E‟ un
enorme vantaggio quando c‟è un bambino perché si ha una riduzione degli artefatti
da movimento e di quelli causati dalla respirazione senza necessariamente ricorrere
all‟ anestesia. C‟è, però, da considerare un aumento del rumore nell‟immagine a
causa di un numero inferiore di sezioni anatomiche che possono essere ricostruite.
In generale, in termini di qualità dell‟immagine, la rotazione del tubo a 0,5 può
essere accettabile;
Modulazione delle dose radiante: I moderni scanner MDCT, sono caratterizzati da
sistemi di regolazione automatica (AEC) ovvero c‟è una modulazione automatica
della corrente del tubo in base al diverso livello di attenuazione del fascio di raggi
X che incontra durante il suo percorso. In questo modo, è garantito lo stesso livello
di rumore in tutte le immagini acquisite durante l‟intera scansione, tenendo in
considerazione sia delle dimensioni del paziente che dell‟attenuazione dei vari
tessuti attraversati, ottenendo una riduzione della dose radiante al paziente. I
sistemi di regolazione automatica dei mA possono essere di tre tipi: in base alle
dimensioni dei pazienti (patient size based), lungo l‟asse longitudinale (Z- axis
modulation) e modulazione angolare (rotation modulation) (Rutger 2011). Nella
patient size modulation la corrente del tubo viene modulata in base alle dimensioni
del paziente ottenute con l‟acquisizione dello scanogramma e per ciascuna classe
dimensionale dei pazienti, viene scelto un appropriato valore di mA che si utilizza
per l‟intera scansione. La Z axis modulation,invece, è legata alla differente
attenuazione del fascio che distretti anatomici diversi possono determinare. Per
ottimizzare la dose erogata durante la scansione, la TC si basa su una mappa di
attenuazione misurata lungo l‟asse longitudinale del paziente durante l‟esecuzione
di uno scanogramma che rappresenta una fase importante per la corretta scelta dei
mA da utilizzare nella successiva acquisizione. La rotation modulation o XY
modulation,modula la corrente del tubo a seconda dell‟angolo di proiezione, in
modo da ridurre i raggi emessi in ciascuna rotazione del tubo (Smart mA). Lo Smart
mA è basato sulla misurazione delle densità delle strutture d‟interesse in modo da
ottenere valori di assorbimento ottenuti dai due scanogrammi eseguiti prima della
scansione. Esiste un sistema di smart mA online ovvero l‟apparecchiatura adatta i
mAs in tempo reale durante la rotazione. Si preferisce ricorrere alla modulazione
dei mAs, in maniera oculata nei bambini, perché uno studio tedesco ha dimostrato
33
che la correzione dei parametri di acquisizione nelle apparecchiature GE e Toshiba
erano minori rispetto a Siemens e Philips, se si modificavano i valori di mA per lo
scout, determinando un aumento della dose di esposizione in queste ultime
macchine.
Figura 26. Modulazione dei mAs in una TC dell’addome. Lo scanogramma mostra la
variazione dei mA nelle diverse parti del corpo sul piano frontale e laterale.
La ricostruzione delle immagini: l‟ottimizzazione della dose nei bambini si ha con
l‟acquisizione di dati TC piuttosto rumorosi (Rutger 2010). La scelta di filtri di
ricostruzione e di adeguate finestre di visualizzazione, sono strumenti che il tecnico di
radiologia ha per ridurre indirettamente la dose al paziente. I filtri di ricostruzione sono
degli algoritmi matematici in grado di determinare effetti diversi sulla qualità
dell‟immagine; alcuni filtri sono in grado di aumentare la risoluzione spaziale
dell‟immagine, ma si ha più rumore (sharpening filter), altri invece riducono il rumore
a discapito della risoluzione spaziale (smoothing filter). Anche la finestra di
visualizzazione, ovvero l‟intervallo di livelli di grigio con cui una determinata
immagine viene visualizzata, può esercitare un'azione indiretta sulla dose erogata in un
esame TC. Infatti, la percezione del rumore dell'immagine dipende strettamente dal
numero dei livelli di grigio con cui essa viene osservata così un'ampia finestra tende a
ridurre tale percezione, anche se a discapito di una minore risoluzione di contrasto. Per
poter utilizzare finestre di visualizzazione più ampie, allo scopo di ridurre la dose,
occorre un sufficiente rapporto contrasto/rumore intrinseco dei tessuti esaminati.
Altri aspetti tecnici che non si devono trascurare sono, per alcuni tipi di esami, come la TC
dell‟addome, l‟utilizzo di mezzo di contrasto orale per una buona valutazione clinica. E‟
importante considerare la necessità del mezzo di contrasto perché modifica drasticamente
la dose al paziente in quanto migliora il contrasto tra le strutture adottando tecniche a bassi
34
kV. In base all‟età del bambino, il mezzo di contrasto iodato della TC deve essere diluito,
così come nel caso di quello baritato; quest‟ ultimo viene somministrato per via orale
oppure attraverso un tubo naso- gastrico nelle 24h prima dell‟esecuzione dell‟esame. E‟
necessario ricorrere al mezzo di contrasto orale per un‟adeguata opacizzazione delle anse
intestinali e della parte prossimale del colon per trovare un riscontro diagnostico nella
seconda fase dell‟esame. Il fattore di diluizione è molto più elevato nei bambini perché
evidenzia meglio il contrasto tra le strutture utilizzando bassi kVp. Per alcuni tipi di esami,
è richiesto inoltre l‟utilizzo del mezzo di contrasto endovenoso, che viene iniettato,
appunto, per endovena con un iniettore automatico. Il mezzo di contrasto più usato è non
ionico, a bassa osmolarità con una concentrazione tra 240 e 400 mg I/ml. La
concentrazione generale è di 2 mg/kg, ma per una TC del torace, del collo e dell‟ encefalo
si somministrano 1,5 mg/ml, assumendo che il paziente non abbia problemi renali. Nei
bambini, il tempo di circolo varia molto quindi non è del tutto facile trovare un tempo di
scansione adeguato per individuare la fase arteriosa, venosa e/o tardiva giusta. Di solito, il
flusso di iniezione è di 0,5 mg/sec soprattutto nei bambini con età inferiore ai 12 anni
(Rutger 2010).
Figura 27: In alto tre diversi algoritmi di ricostruzione (standard, edge enhancement e
smoothing); in basso invece si trovano tre diverse finestre di visualizzazione (tessuti molli,
parenchima polmonare e osso).
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Capitolo 10. Conclusioni
Il presente lavoro mette in risalto un particolare aspetto del rischio clinico che per troppo
tempo, nei bambini è stato sottostimato. Le dosi erogate nelle principali procedure
radiologiche effettuate nei piccoli pazienti sono elevate e superiori alle linee guida riportate
dalle normative comunitarie. La TC è associata ad una dose relativamente elevata di
radiazioni che può determinare dei rischi non trascurabili; al fronte di un esame TC
indicato e giustificato, però, il rischio viene meno rispetto al potenziale beneficio che la
metodica può determinare al piccolo paziente (Romans 2011). A causa dell‟aumento degli
esami TC pediatrici, della maggiore sensibilità dei bambini e della dose cumulativa , le
società internazionali hanno cercato di sensibilizzare gli operatori sanitari al problema in
questione. Uno dei principali obiettivi che pediatri e radiologi si stanno ponendo negli
ultimi anni con l‟avvento delle MDCT è, infatti, quello di ridurre la dose ed i rischi
associati alle esposizioni ionizzanti, eseguendo solo gli esami giustificati alla scansione e
utilizzando parametri adattati all‟età e alle dimensioni dei bambini (Rutger 2010). Una così
larga adesione ha avuto, infatti, la campagna di “Image Gently” che è una coalizione di
agenzie e società mediche che hanno lavorato e continuano a operare insieme per il
comune obiettivo di promuovere la radioprotezione dei bambini sottoposti alle procedure
radiologiche. Nei vari punti che stanno alla base dell‟ alleanza,si trovano strategie di
ottimizzazione della dose come, ad esempio, la selezione degli esami TC che devono
essere giustificati e rispondere ad un particolare quesito clinico e l‟adozione di protocolli
che devono essere validati dalla taratura delle macchine con fantocci pediatrici.
“Image Gently” è stata, ed è, in grado di difendere la tutela della salute dei bambini e di
rendere pubblici dei problemi internazionali come l‟aumento della dose di esposizione ,
informando i genitori e tutta la popolazione con tecniche sociali di marketing e alleanze
con venditori, agenzie ed organizzazioni no-profit.
La campagna informativa promuove, inoltre, studi diagnostici alternativi come, ad
esempio, l‟ecografia o la RM, che potrebbero minimizzare il rischio radiologico.
La Campagna di Image Gently ha sensibilizzato fortemente medici, radiologi, tecnici e
fisici, modificando la quotidiana pratica clinica. Nel maggio del 2011 è stato, così,
pubblicato un aggiornamento dell‟ICRP sulla protezione radiologica nella diagnostica e
nella radiologia interventistica pediatrica che sostiene la necessità di operare con
appropriatezza e consapevolezza da parte dell‟equipe radiologica.
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In conclusione, la problematica relativa alla dose radiante nelle TC pediatriche deve essere
affrontata in tre direzioni:
1) l‟appropriatezza diagnostica;
2) l‟ottimizzazione delle apparecchiature TC;
3) una corretta informazione sui rischi e sui benefici che un esame TC comporta.
I tecnici di radiologia devono, quindi, collaborare ed interagire attivamente con i medici
radiologi per ottimizzare l‟esecuzione degli esami TC, minimizzando la dose radiante
somministrata al piccolo paziente compatibilmente con il quesito diagnostico (principio
ALARA: As Low As Reasonably Achievable) e in accordo con l‟equipe radiologica.
Figura 28. One size does not fit all: una dimensione non sempre è adatta per tutti; questa è
uno dei punti cardine di Image Gently.
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Ringraziamenti
Grazie al Prof. Davide Caramella che mi ha seguito in questi mesi di intenso lavoro.
Grazie alla Dott.ssa Maria Giovanna Neri che ha dedicato molta parte del suo tempo alla
correzione della mia tesi e che continuamente mi ha fornito dei consigli importanti per
l‟estensione della stessa.
Grazie al tecnico Dott. Fabio Paolicchi che mi ha fornito una grandissima quantità di
materiale, articoli e pubblicazioni scientifiche, anche recenti.
Grazie alla mia famiglia che mi ha permesso di continuare gli studi e di raggiungere il mio
obiettivo, sostenendomi sempre nei momenti più difficili.
Grazie ai miei amici (Stefano, Sara, Piergiorgio, Cristina, Marzia, Anna, Daniele, Alfredo)
che in questi anni mi sono stati sempre vicino.
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