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Overbeaming e overranging
Scritto da:
Jacopo Negri
,
21 September 2011
·
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Overbeaming tadioprotezione overranging TC
La geometria di costruzione del complesso tubo-detettori nelle MS comporta intrinsecamente un aumento della dose rispetto alle generazioni precedenti, per via dell’aumento dell’apertura dei collimatori lungo l’asse del paziente (asse z). Nelle SS si sfrutta (fig.3) tutto il fascio uscente dal tubo, anche la parte meno “penetrante”, per via dell’effetto anodico (o effetto heel) e della penombra: il segnale in uscita sarà comunque proporzionale all’assorbimento dei raggi x da parte del paziente. Lo stesso sfruttamento del fascio x si avrà con una due strati: fascio primario e penombra saranno equamente divisi fra i due detettori.
I primi problemi e le prime avvisaglie di un notevole incremento di dose negli esami TC si sono avuti con la nascita delle macchine a 4 strati (fig.4); in questo caso, per avere una distribuzione della dose divisa in parti uguali fra i diversi detettori, le case costruttrici si sono viste costrette a portare la penombra fuori dal campo utile di misurazione, questo per non avere un deterioramento del rapporto segnale/rumore e un numero di artefatti eccessivo.
Nelle 4 strati, quindi, non tutta la dose erogata contribuisce a formare l’immagine finale, ed una parte viene “sprecata”.
Questo fenomeno, chiamato overbeaming (OB), è meno importante se aumentiamo lo spessore di collimazione e diminuisce proporzionalmente al numero di detettori.
Es: se in una 4 strati (fig.5) adotto una collimazione di 4x5 mm, sprecherò circa il 5% della dose totale, se invece collimo a 4x1 mm, la dose sprecata sarà circa il 20%! Quindi, è importante ricordarsi che in tutte le macchine con numero di detettori inferiore a 16 bisogna usare collimazioni fini con molta attenzione e solo in casi strettamente necessari.
Considerando, inoltre, che la penombra dipende da caratteristiche costruttive del sistema tubo detettori, quali grandezza del fuoco, distanza fuoco-collimatori, distanza fuoco centro di rotazione, questa tende ad essere costante al variare del numero dei detettori e quindi è facile calcolare l’efficienza (ε) della dose al variare della collimazione con la formula:
dove M= numero di detettori, S= spessore di strato e P= penombra.
Con macchine ad alto numero di strati, l’efficienza è molto migliorata, la dose viene utilizzata quasi sempre con percentuali oltre il 90%, ma ad un prezzo: l’aumento della collimazione lungo l’asse z, che può arrivare ben oltre gli 8 cm. Se da un lato, quindi, l’overbeaming diventa pressoché insignificante, dall’altro bisogna cominciare a considerare un altro fenomeno: il cosiddetto overranging (OR).
L’overranging è un problema collegato alla ricostruzione delle immagini nelle acquisizioni volumetriche: in questo tipo di rielaborazioni, il Computer ha bisogno di dati provenienti dall’interazione fascio x-paziente prima e dopo la scansione, per poter effettuare delle interpolazioni lineari da cui ricavare poi le immagini.
Può portare ad un discreto aumento di dose (anche del 20-30%) specialmente in esami con pitch elevati effettuati su piccoli distretti corporei (con poche rotazioni) e con l’utilizzo di più volumetriche contigue; inoltre aumenta linearmente con il valore della collimazione e, in alcune macchine, con il valore dello spessore ricostruito.
Il pitch è il rapporto fra lo scorrimento del tavolo durante una singola rotazione (su 360°) diviso per il totale della collimazione
Figura 6 Variazioni della dose erogata in rapporto ai cambiamenti della collimazione.
Collimazioni inferiori ai 10mm non dovrebbero mai essere adottate
L’overranging ha importanti ricadute sul lavoro di tutti i giorni e può far sì che in pazienti su cui si voglia ridurre al minimo l’esposizione sia preferibile optare per scansioni di tipo sequenziale piuttosto che volumetrico.
In una macchina 16 strati con collimazione 16 × 1.5 il valore dell’overranging può salire da circa 12 mm con pitch 0.5 fino quasi 50 mm lavorando con pitch 1.5!!
Importante, quindi, scegliere con cura i parametri fondamentali in esami in cui i bordi del volume studiato sono vicini ad organi particolarmente radiosensibili: es. se in un esame del cranio in un paziente pediatrico l’acquisizione viene fatta in modalità volumetrica, è facile prevedere che anche la tiroide verrà irradiata direttamente dal fascio primario, con un vertiginoso aumento delle possibilità di sviluppare un tumore radioindotto.
Ricapitolando: l’overranging e l’overbeaming sono processi che portano entrambi ad un aumento di dose, ma agiscono in senso inverso; se diminuiamo la collimazione aumenta l’overbeaming ma diminuisce l’overranging e viceversa.
L’unica maniera per riuscire a scegliere i parametri di collimazione in maniera adeguata è riferirsi alle combinazioni fra nr di strati, spessore, tempo di rotazione e pitch, consigliati dal produttore per ogni macchina, rimane comunque una certezza: la collimazione minima non dovrebbe mai scendere al di sotto dei 10mm, se non in situazioni di estrema necessità, in quanto l’effetto netto fra OB e OR porta ad un notevole aumento della dose erogata.
Figura 7
Overranging e collimatori per limitarlo
Oltre i 10mm la diminuzione dell’Overbeaming è molto più importante dell’aumento dell’Overranging facendo diminuire la dose risultante, soprattutto per lunghezze di scansione superiori ai 10cm (fig.6).
Aumentando progressivamente la collimazione il DLP ricomincia molto lentamente a salire per il corrispondente aumento di importanza del fenomeno OR rispetto al fenomeno OB.
La buona notizia è che in alcune TC Multistrato di ultima generazione, il problema dell’Overranging è stato risolto abbinando ricostruzioni volumetriche di tipo cone-beam con collimatori “intelligenti”, che entrano in azione all’inizio ed alle fine delle scansioni (fig.7).
Infine, quando si programmano esami con organi particolarmente radiosensibili ai bordi delle zone oggetto di studio, è bene ricordare che i limiti dell’esame, come vengono mostrati a video, corrispondono in realtà al punto di mezzo della prima fetta—in partenza e dell’ultima fetta—all’arrivo, con un ulteriore incremento equivalente allo spessore dello strato impostato: es. in un esame di 400 mm con spessori di strato di 5 mm, la lunghezza totale della zona esaminata sarà in realtà di 405 mm.
Dose Lenght Product, il principale descrittore della dose erogata, vedi capitoli successivi
INDICE RADIOPROTEZIONE TC BLOG
I primi problemi e le prime avvisaglie di un notevole incremento di dose negli esami TC si sono avuti con la nascita delle macchine a 4 strati (fig.4); in questo caso, per avere una distribuzione della dose divisa in parti uguali fra i diversi detettori, le case costruttrici si sono viste costrette a portare la penombra fuori dal campo utile di misurazione, questo per non avere un deterioramento del rapporto segnale/rumore e un numero di artefatti eccessivo.
Nelle 4 strati, quindi, non tutta la dose erogata contribuisce a formare l’immagine finale, ed una parte viene “sprecata”.
Questo fenomeno, chiamato overbeaming (OB), è meno importante se aumentiamo lo spessore di collimazione e diminuisce proporzionalmente al numero di detettori.
Es: se in una 4 strati (fig.5) adotto una collimazione di 4x5 mm, sprecherò circa il 5% della dose totale, se invece collimo a 4x1 mm, la dose sprecata sarà circa il 20%! Quindi, è importante ricordarsi che in tutte le macchine con numero di detettori inferiore a 16 bisogna usare collimazioni fini con molta attenzione e solo in casi strettamente necessari.
Considerando, inoltre, che la penombra dipende da caratteristiche costruttive del sistema tubo detettori, quali grandezza del fuoco, distanza fuoco-collimatori, distanza fuoco centro di rotazione, questa tende ad essere costante al variare del numero dei detettori e quindi è facile calcolare l’efficienza (ε) della dose al variare della collimazione con la formula:
dove M= numero di detettori, S= spessore di strato e P= penombra.
Con macchine ad alto numero di strati, l’efficienza è molto migliorata, la dose viene utilizzata quasi sempre con percentuali oltre il 90%, ma ad un prezzo: l’aumento della collimazione lungo l’asse z, che può arrivare ben oltre gli 8 cm. Se da un lato, quindi, l’overbeaming diventa pressoché insignificante, dall’altro bisogna cominciare a considerare un altro fenomeno: il cosiddetto overranging (OR).
L’overranging è un problema collegato alla ricostruzione delle immagini nelle acquisizioni volumetriche: in questo tipo di rielaborazioni, il Computer ha bisogno di dati provenienti dall’interazione fascio x-paziente prima e dopo la scansione, per poter effettuare delle interpolazioni lineari da cui ricavare poi le immagini.
Può portare ad un discreto aumento di dose (anche del 20-30%) specialmente in esami con pitch elevati effettuati su piccoli distretti corporei (con poche rotazioni) e con l’utilizzo di più volumetriche contigue; inoltre aumenta linearmente con il valore della collimazione e, in alcune macchine, con il valore dello spessore ricostruito.
Il pitch è il rapporto fra lo scorrimento del tavolo durante una singola rotazione (su 360°) diviso per il totale della collimazione
Figura 6 Variazioni della dose erogata in rapporto ai cambiamenti della collimazione.
Collimazioni inferiori ai 10mm non dovrebbero mai essere adottate
L’overranging ha importanti ricadute sul lavoro di tutti i giorni e può far sì che in pazienti su cui si voglia ridurre al minimo l’esposizione sia preferibile optare per scansioni di tipo sequenziale piuttosto che volumetrico.
In una macchina 16 strati con collimazione 16 × 1.5 il valore dell’overranging può salire da circa 12 mm con pitch 0.5 fino quasi 50 mm lavorando con pitch 1.5!!
Importante, quindi, scegliere con cura i parametri fondamentali in esami in cui i bordi del volume studiato sono vicini ad organi particolarmente radiosensibili: es. se in un esame del cranio in un paziente pediatrico l’acquisizione viene fatta in modalità volumetrica, è facile prevedere che anche la tiroide verrà irradiata direttamente dal fascio primario, con un vertiginoso aumento delle possibilità di sviluppare un tumore radioindotto.
Ricapitolando: l’overranging e l’overbeaming sono processi che portano entrambi ad un aumento di dose, ma agiscono in senso inverso; se diminuiamo la collimazione aumenta l’overbeaming ma diminuisce l’overranging e viceversa.
L’unica maniera per riuscire a scegliere i parametri di collimazione in maniera adeguata è riferirsi alle combinazioni fra nr di strati, spessore, tempo di rotazione e pitch, consigliati dal produttore per ogni macchina, rimane comunque una certezza: la collimazione minima non dovrebbe mai scendere al di sotto dei 10mm, se non in situazioni di estrema necessità, in quanto l’effetto netto fra OB e OR porta ad un notevole aumento della dose erogata.
Figura 7
Overranging e collimatori per limitarlo
Oltre i 10mm la diminuzione dell’Overbeaming è molto più importante dell’aumento dell’Overranging facendo diminuire la dose risultante, soprattutto per lunghezze di scansione superiori ai 10cm (fig.6).
Aumentando progressivamente la collimazione il DLP ricomincia molto lentamente a salire per il corrispondente aumento di importanza del fenomeno OR rispetto al fenomeno OB.
La buona notizia è che in alcune TC Multistrato di ultima generazione, il problema dell’Overranging è stato risolto abbinando ricostruzioni volumetriche di tipo cone-beam con collimatori “intelligenti”, che entrano in azione all’inizio ed alle fine delle scansioni (fig.7).
Infine, quando si programmano esami con organi particolarmente radiosensibili ai bordi delle zone oggetto di studio, è bene ricordare che i limiti dell’esame, come vengono mostrati a video, corrispondono in realtà al punto di mezzo della prima fetta—in partenza e dell’ultima fetta—all’arrivo, con un ulteriore incremento equivalente allo spessore dello strato impostato: es. in un esame di 400 mm con spessori di strato di 5 mm, la lunghezza totale della zona esaminata sarà in realtà di 405 mm.
Dose Lenght Product, il principale descrittore della dose erogata, vedi capitoli successivi
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