Patient radiation dose in the 2-phase computed tomography imaging of parathyroid glands
Authors: Δημητρούκας Χρήστος 
Published: May 2023

Αρχικά πραγματοποιήθηκε έλεγχος σε μεγάλο δείγμα 573 ενήλικων ασθενών οι οποίοι υποβλήθηκαν σε έντεκα κοινές εξετάσεις υπολογιστικής τομογραφίας (ΥΤ) σε δύο διαφορετικούς τομογράφους, έναν με 16 σειρές ανιχνευτών (GE Light Speed) και έναν με 80 σειρές ανιχνευτών (Toshiba Aquilion Prime), για την αξιολόγηση της ακτινικής δόσης των ασθενών. Καταγράφηκαν οι δοσιμετρικοί δείκτες CTDIvol και DLP, καθώς και τα δημογραφικά δεδομένα των ασθενών, αλλά και τεχνικά δεδομένα. Τα 75α εκατοστημόρια της κατανομής των τιμών CTDIvol και DLP προτάθηκαν ως τοπικά διαγνωστικά επίπεδα αναφοράς (ΤΔΕΑ) και συγκρίθηκαν με τα αντίστοιχα εθνικά διαγνωστικά επίπεδα αναφοράς (ΕΔΕΑ) και διεθνείς τιμές. Όλες οι τιμές δόσης βασίζονται στο ομοίωμα σώματος 32-cm, εκτός από τις εξετάσεις κεφαλής, παραρρινίων κόλπων και ακουστικών πόρων στο σύστημα Toshiba, καθώς και τις εξετάσεις κεφαλής και τραχήλου στο σύστημα GE, όπου χρησιμοποιείται το ομοίωμα κεφαλής 16-cm. Καταγράφηκε μείωση έως 67% και 64% (Mann-Whitney τεστ, p<0,05) για τις μέσες τιμές CTDIvol και DLP, αντίστοιχα, που ελήφθησαν με το σύστημα Toshiba σε σύγκριση με το σύστημα GE. Τα ΤΔΕΑ για το Toshiba ήταν χαμηλότερα έως 71% και 68% σε σύγκριση με τα αντίστοιχα ΕΔΕΑ, όσον αφορά τις τιμές CTDIvol και DLP, αντίστοιχα. Για το GE, τα ΤΔΕΑ σχετικά με τις τιμές CTDIvol ήταν χαμηλότερα έως 39% σε σύγκριση με τα αντίστοιχα ΕΔΕΑ, εκτός από την εξέταση της βάσης του κρανίου όπου αναδείχτηκε υπέρβαση κατά 112%, καθώς και για τις εξετάσεις κεφαλής και οσφυϊκής μοίρας της σπονδυλικής στήλης (ΟΜΣΣ) που η υπέρβαση έφτασε το 10%, όσον αφορά τις τιμές DLP. Η ενεργός δόση (ΕΔ) υπολογίστηκε επίσης με βάση τις καταγεγραμμένες τιμές DLP και κατάλληλους συντελεστές μετατροπής. Εστιάζοντας στην περιοχή του τραχήλου, οι μέσες ΕΔ ήταν 2,95 mSv για το σύστημα GE και 2,02 mSv για το σύστημα Toshiba, αντίστοιχα. Αυτές οι τιμές ήταν χαμηλότερες από τις αναφερθείσες στις περισσότερες από τις διεθνείς δημοσιευμένες μελέτες. Μια ακόλουθη μελέτη είχε στόχο να αξιολογήσει την ακτινική επιβάρυνση κατά τη διάρκεια πέντε εξετάσεων (εγκεφάλου, καρωτίδων, θωρακικής αορτής, κοιλιακής αορτής, πνευμονικών αρτηριών) αγγειογραφιών υπολογιστικής τομογραφίας (ΑΥΤ) που πραγματοποιήθηκαν με τα προαναφερθέντα συστήματα και τον καθορισμό ΤΔΕΑ. Και πάλι καταγράφηκαν αναδρομικά (για 240 ενήλικες ασθενείς) οι δείκτες CTDIvol και DLP καθώς και τα τεχνικά δεδομένα ανά εξέταση, όπως και τα δημογραφικά και ανατομικά δεδομένα των ασθενών και η ΕΔ υπολογίστηκε με βάση τις τιμές DLP και κατάλληλους συντελεστές μετατροπής. Τα 75α εκατοστημόρια της κατανομής των τιμών CTDIvol και DLP προτάθηκαν ως ΤΔΕΑ και οι ευρεθείσες τιμές δόσης συγκρίθηκαν με αντίστοιχα διεθνή δεδομένα. Για το σύστημα Toshiba, τα ΤΔΕΑ 6,5 mGy και 280 mGycm για τις καρωτίδες, όσον αφορά τις τιμές CTDIvol και DLP, αντίστοιχα. Η μέση τιμή ΕΔ ήταν 2,5 mSv. Οι πολύ μειωμένες τιμές CTDIvol και DLP που λήφθηκαν με το σύστημα Toshiba σε σύγκριση με GE αποδόθηκαν στην εφαρμογή τεχνολογιών εξοικονόμησης δόσης, όπως η μειωμένη τάση της λυχνίας και ο επαναληπτικός αλγόριθμος ανακατασκευής. Οι τιμές ΤΔΕΑ και ΕΔ του συστήματος Toshiba ήταν συγκρίσιμες ή χαμηλότερες από αυτές που αναφέρθηκαν στις περισσότερες από τις προηγούμενες δημοσιευμένες μελέτες. Αναδείχτηκαν σημαντικές διακυμάνσεις στις δόσεις ασθενών κατά τις εξετάσεις ΑΥΤ, λόγω τεχνικών διαφορών μεταξύ των χρησιμοποιούμενων τομογράφων, των παραμέτρων σάρωσης και των πρωτοκόλλων ΑΥΤ που χρησιμοποιούνται στα διάφορα τμήματα ΥΤ. Αυτές οι δυο εισαγωγικές μελέτες επικεντρώθηκαν στην περιοχή του τραχήλου, δηλαδή στις τυπικές εξετάσεις τραχήλου (μια φάση) και στις ΑΥΤ καρωτίδων (δυο φάσεις), αντίστοιχα. Οι έρευνες της ακτινικής δόσης ασθενών μπορούν να συμβάλουν στη βελτιστοποίηση της ακτινοπροστασίας για τους ασθενείς, υπογραμμίζοντας την ανάγκη αύξησης της ευαισθητοποίησης και της γνώσης των επιπέδων δόσης ακτινοβολίας κατά τις κοινές εξετάσεις ΥΤ ή ΑΥΤ. Στη συνέχεια αξιολογήθηκε η δόση ακτινοβολίας του ασθενούς από τα δυο πρωτόκολλα δύο φάσεων απεικόνισης παραθυρεοειδών για τους δύο προαναφερθέντες τομογράφους, σε 214 ασθενείς με πρωτοπαθή υπερπαραθυρεοειδισμό και συγκρίθηκε με αυτή που αναφέρθηκε από άλλα παρόμοια, προηγούμενα δημοσιευμένα πρωτόκολλα. Χρησιμοποιήθηκε το τυπικό πρωτόκολλο «τραχήλου» ή ένα τροποποιημένο πρωτόκολλο «παραθυρεοειδούς». Η δόση του ασθενούς αξιολογήθηκε και πάλι με όρους CTDIvol, DLP και ΕΔ ανά πρωτόκολλο σάρωσης και ανά σύστημα ΥΤ. Τα CTDIvol και το DLP καταγράφηκαν αναδρομικά, ενώ η ΕΔ υπολογίστηκε με βάση το DLP και κατάλληλο συντελεστή μετατροπής. Πραγματοποιήθηκαν συγκρίσεις της δόσης μεταξύ των δύο πρωτοκόλλων και των δύο διαθέσιμων τομογράφων, καθώς και με αντίστοιχες δημοσιευμένες τιμές. Μια σημαντικά χαμηλότερη δόση (40,2–43,2%) προέκυψε για το σύστημα Toshiba, συγκριτικά με το σύστημα GE (p<0,0001). Το πρωτόκολλο «παραθυρεοειδούς» είχε ως αποτέλεσμα 6,5–9,6% χαμηλότερη δόση από το τυπικό πρωτόκολλο «τραχήλου». Σε σύγκριση με τη βιβλιογραφία, παρατηρήθηκε η χαμηλότερη τιμή ΕΔ (3,6 mSv), καθώς αυτό το πρωτόκολλο συνίσταται σε μειωμένη τάση λυχνίας (100 kVp), μειωμένο μήκος σάρωσης για την προ σκιαγραφικού φάση και στην εφαρμογή ενός επαναληπτικού αλγόριθμου ανακατασκευής.Ο στόχος της επόμενης μελέτης ήταν να εκτιμηθεί η απορροφούμενη (ισοδύναμη) δόση των οργάνων από την ΥΤ δύο φάσεων των παραθυρεοειδών αδένων και η ΕΔ με βάση τρεις διαφορετικές μεθόδους και να συγκριθούν οι τιμές δόσης με αυτές που αναφέρονται σε άλλα δημοσιευμένα πρωτόκολλα. Τα CTDIvol, DLP και η αντίστοιχη διάρκεια σάρωσης κατά τη διάρκεια κάθε φάσης του τροποποιημένου πρωτοκόλλου παραθυρεοειδούς καταγράφηκαν για 76 ασθενείς. Ένας ή δυο συντελεστές μετατροπής (k-factor) για την περιοχή του τραχήλου και του θώρακα χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση της ΕΔ με χρήση του DLP. Το λογισμικό VirtualDoseCT, βασισμένο σε προσομοίωση Monte Carlo, χρησιμοποιήθηκε επίσης για την εκτίμηση της απορροφούμενης δόσης των οργάνων και της ΕΔ. Η ΥΤ παραθυρεοειδών σε δύο φάσεις οδήγησε σε μέση ΕΔ 3,93 mSv, 4,29 mSv και 4,21 mSv σύμφωνα με τις μεθόδους ενός k-factor, δύο k-factors και VirtualDoseCT, αντίστοιχα. Η μέθοδος των δύο k-factors οδήγησε σε μια ελαφρά υπερεκτίμηση 1,9% στη συνολική ΕΔ σε σύγκριση με το VirtualDoseCT. Δεν βρέθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά στις τιμές ΕΔ μεταξύ αυτών των μεθόδων (Wilcoxon τεστ, p>0,05), εκτός από τις γυναίκες ασθενείς στην προ σκιαγραφικού φάση. Τα όργανα εντός του πεδίου σάρωσης έλαβαν τις ακόλουθες δόσεις: θύμος αδένας 23,3 mGy, πνεύμονες 11,5 mGy, οισοφάγος 9,2 mGy, θυρεοειδής 6,9 mGy και μαστοί 6,3 mGy. Η ΕΔ και οι δόσεις οργάνων ήταν σημαντικά χαμηλότερες στην προ σκιαγραφικού φάση σε σχέση με την αρτηριακή φάση (Wilcoxon τεστ, p<0,001). Παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ ανδρών και γυναικών ασθενών για την προ σκιαγραφικού φάση (Mann-Whitney τεστ, p<0,05), όσον αφορά τις τιμές ΕΔ που λήφθηκαν με τη μέθοδο των δύο k-factors και το λογισμικό VirtualDoseCT. Η μέθοδος των δύο k-factors μπορεί να θεωρηθεί ασφαλής για την εκτίμηση της ΕΔ στην κλινική πράξη, όταν δεν υπάρχει διαθέσιμο κατάλληλο λογισμικό. Στη βιβλιογραφία βρέθηκε ένα ευρύ φάσμα τιμών ΕΔ, κυρίως ανάλογα με τις παραμέτρους του πρωτοκόλλου σάρωσης και τη μέθοδο υπολογισμού. Στο Νοσοκομείο μας η ΕΔ μειώνεται χαμηλώνοντας την τάση της λυχνίας, το μήκος σάρωσης και τον αριθμό των φάσεων.Η επόμενη μελέτη είχε σκοπό να αναδειχτεί η επίδραση του φαινομένου overranging στην απορροφώμενη δόση οργάνων (ΟΔ) στα ακτινο-ευαίσθητα όργανα και την ΕΔ μέω χρήσης κατάλληλου λογισμικού Monte Carlo (VirtualDoseCT) και να προταθούν μέθοδοι περιορισμού του. Οι δείκτες CTDIvol, και DLP ανά εξέταση, δημογραφικά, ανατομικά και τεχνικά δεδομένα, καταγράφηκαν αναδρομικά για τους ίδιους 76 ασθενείς. Οι ΟΔ και ΕΔ υπολογίστηκαν χωριστά για τα δυο φύλα, τις δυο φάσεις και συνολικά, με και χωρίς το overranging, για τον υπολογιστικό τομογράφο Toshiba Aquilion Prime. Μια στατιστικά σημαντική μείωση 30% (Wilcoxon test p<0.0001) βρέθηκε χωρίς το overranging (3.2 vs 4.2 mSv). Σημαντική μείωση βρέθηκε επίσης στη συνολική ΟΔ για τις γυναίκες (εκτός του θυρεοειδή), άνδρες και το συνολικό δείγμα (Wilcoxon test, p<0.05). οι ποσοστιαίες διαφορές στη συνολική ΟΔ μεταξύ των δυο μεθόδων βρέθηκαν 2.1% για θυρεοειδή, 14.1% για οισοφάγο, 14.6% για θύμο αδένα, 19.0% για φακούς οφθαλμών, 26.3% για πνεύμονες, και 83.5% για μαστούς. Μη σημαντική μείωση 4.6% (Mann-Whitney test, p=0.259) βρέθηκε για τη συνολική ΕΔ για τους άνδρες συγκριτικά με τις γυναίκες (3.12 vs 3.26 mSv). Επίσης, σημαντική μείωση βρέθηκε στις συνολικές ΟΔς μεταξύ αντρών-γυναικών σε θυρεοειδή, οισοφάγο και φακούς οφθαλμών (Mann-Whitney test, p<0.0001), όχι όμως για τους μαστούς (Mann-Whitney test, p=0.061), και μη στατιστικά σημαντική αύξηση για πνεύμονες και θύμο (Mann-Whitney test, p>0.05). Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν ότι το overranging πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό τεχνικών βελτιστοποίησης δόσης, αφού τόσο η ΕΔ όσο και οι ΟΔ ακτινο-ευαίσθητων οργάνων που περικλείονται ή γειτνιάζουν με τον όγκο σάρωσης μπορούν να μειωθούν σημαντικά. Ο σκοπός της τελικής μελέτης ήταν η λεπτομερής ανασκόπηση της βιβλιογραφίας και η σύγκριση των διαφορετικών πρωτοκόλλων πολυτομικής ΥΤ που χρησιμοποιούνται για την απεικόνιση των παραθυρεοειδών. Αυτό πραγματοποιήθηκε λαμβάνοντας υπόψη τις κλινικές και τεχνικές παραμέτρους των εφαρμοζόμενων πρωτοκόλλων, τη διαγνωστική ακρίβεια και την ακτινική δόση του ασθενούς. Έγινε εκτεταμένη συζήτηση σχετικά με την βιβλιογραφική ασυμφωνία για τον κατάλληλο αριθμό και συνδυασμό φάσεων, αλλά και των εφαρμοζόμενων κλινικών και τεχνικών παραμέτρων σε σχέση με τους εκ διαμέτρου αντίθετους στόχους, αφενός για υψηλή ποιότητα εικόνας και αφετέρου για χαμηλή δόση ακτινοβολίας ασθενών.