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RELAZIONI A INVITO
Mammografia: nuove tecniche e ricadute dosimetriche. G. Gennaro, Padova
Valutazione e ottimizzazione della dose al paziente nelle procedure di TC: stato dell’arte.
O. Rampado, Torino
Diversi punti di vista: l’ottimizzazione delle procedure interventistiche.
M. D’Amico - P. Isoardi - P. Muratore, Torino
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RELAZIONI LIBERE
Caratterizzazione fisica di un nuovo algoritmo CT iterativo operante nello spazio dei sinogrammi.
C. Ghetti, Parma
Sistemi di modulazione in TC: riduzione della dose. G. Lucconi, Bologna
Sistemi di modulazione della dose in MSCT: valutazione della qualità delle immagini per l’ottimizzazione
dei protocolli clinici. L. Pierotti, Bologna
L’impiego dei nuovi sistemi di mappaggio elettroanatomico riduce la dose al paziente nelle procedure di
ablazione a radiofrequenza? A. Radice, Milano/Monza
Studio dei parametri di acquisizione per l’ottimizzazione delle esposizioni su un sistema CT dotato di
algoritmo di ricostruzione iterativo delle immagini. F. Bonutti, Udine
Dose locale alla cute in pazienti sottoposti a procedure di radiologia interventistica usando un sistema
basato su rivelatori MOSFET. M. D. Falco, Roma
Un programma regionale per i controlli di qualità nello screening mammografico. G. Gennaro, Padova
Ottimizzazione delle dosi in radiologia interventistica per procedure di coronarografia (CA) e
angioplastica coronarica (PTCA). M. Parisotto, Milano
Stima della dose ed accuratezza diagnostica in esami di tomosintesi del torace per lo screening del
tumore polmonare. S. Chauvie, Cuneo
Dose al paziente nelle procedure interventistiche in Italia. A. Trianni, Udine
Dose cumulativa e stima del rischio radioindotto da imaging medico in pazienti sottoposti a riparazione
endovascolare di aneurisma aortico. D. Lizio, Novara
Esposizione alle radiazioni da TC multistrato nel bambino: risultati della prima indagine nazionale italiana.
D. A. Origgi, Milano
Risultati finali della prima indagine nazionale SIRM sulla dose al paziente adulto in esami con
Multislice CT. F. Palorini, Milano
Procedure radiodiagnostiche in età pediatrica: studio di percorsi diagnostici e di modelli organizzativi
per l’ottimizzazione dell’utilizzo della Tomografia Computerizzata (TC) e la limitazione delle esposizioni
ingiustificate alle radiazioni. A. Torresin, Milano
Dose efficace complessiva alla popolazione derivante dalle principali categorie di esami diagnostici a
raggi-X: uno studio in Valle d’Aosta nel periodo 2005-2009. A. Peruzzo Cornetto, Aosta
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Differenze negli indici di dose con e senza algoritmo di ricostruzione iterativo in TC e resoconto
sull’innovativo sistema Dose-Check. F. Bonutti, Udine
Rischio di tumori radio-indotti nella colonografia di screening. L. G. Moro, Pavia
Confronto tra SAFIRE e Filtered Back Projection: valutazione della riduzione della dose e della qualità delle
immagini CT. F. Zito, Milano
Valutazione dell’algoritmo iterativo di ricostruzione e della modulazione dei mA di una CT 128 strati su
fantoccio e immagini cliniche. S. Maggi, Ancona
Riduzione di dose in TC a 80 e 100 kVp senza perdita di qualità dell’immagine. F. Zucconi, Milano
Sviluppo di una applicazione Monte Carlo per il calcolo della dose negli scanner CT Multi Detettore.
G. Feliciani, Bologna
Stime di dose assorbita agli organi nell’embolizzazione delle arterie uterine: risultati preliminari.
E. Bolla, Castelfranco Veneto (TV)
Dose in ingresso e dose efficace in bambini sottoposti a procedure neuroangiografiche.
C. Carapelli, Torino
Metodi di valutazione dell’accuratezza del CTDI nominale in CardioCT. S. Strocchi, Varese
Procedure di ottimizzazione URO-CT in termini di dose e mezzo di contrasto. E. Roberto, Cuneo
Valutazione della dose efficace al paziente in procedure interventistiche con GAFCHROMIC XR-RV3®.
C. Stancampiano, Catania
Fantoccio Ibrido - Perspex - Acqua per Dosimetria su CT. E. Cefalì, Reggio Calabria
Confronto quantitativo fra immagini TC ricostruite con filtered back-projection (FBP) e immagini a dose
ridotta ricostruite con SAFIRE. M. Poli, Candiolo (TO)
Caratterizzazione dell’algoritmo di ricostruzione iterativo ASIR in vari distretti corporei: considerazioni
sulla qualità dell’immagine e sulla riduzione di dose. A. Ciarmatori, Modena/Bologna
Utilizzo di un metodo statistico per la definizione della “Low Contrast Detectability” applicato al confronto
di due diverse tecniche per la ricostruzione iterativa di immagini in tomografia computerizzata.
G. Rinaldin, Milano
Caratterizzazione multi-parametrica dell’algoritmo ASIR per la ricostruzione iterativa di immagini TC.
G. Rinaldin, Milano
Ricostruzioni Iteratice in MDCT: caratterizzazione fisica di due diversi sistemi. L. Berta, Brescia/Milano
Misura del Computed Tomography Dose Index su scansioni cliniche. D. Trevisan, Trento
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Ottimizzazione della dose nelle CT pediatriche. C. Ghetti, Parma
Valutazione delle caratteristiche radiografiche di impianti polimerici con ricoprimenti osteointegrabili
tramite fantoccio tessuto-equivalente. G. Miori, Trento
Un semplice fantoccio per investigare la rilevabilità dei noduli polmonari in TC a bassissima dose.
A. Bellini, Genova
Analisi delle prestazioni di un sensore a Pixel Attivi (APS) come elemento sensibile di un Dosimetro attivo
in tempo reale per radiologia interventistica. A. Pentiricci, Città di Castello (PG)
Una rete regionale per l’ictus. M. Pacilio, Roma
Simulazione virtuale di apparecchiature radiologiche digitali con metodi analitici e tecnologia CUDA.
E. Gallio, Torino
Proposta di livelli di riferimento nazionali per le procedure di cardiologia interventistica. R. Padovani, Udine
Ricostruzione della macchia focale attraverso l’analisi della penombra circolare. G. Di Domenico, Ferrara
Sviluppo di uno strumento software per l’analisi delle immagini TC del fantoccio Catphan. M. Serafini, Modena
Prove di accettazione per mini arco a C con detettore digitale dedicato ad interventi ambulatoriali in
ambito ortopedico. S. Farnedi, Ravenna
Qualità delle immagini e dosimetria in un sistema per tomosintesi della mammella. R. Soavi, Bologna
Caratterizzazione di lesioni epatiche acquisite con tecnica dual-energy CT: può la ricostruzione iterativa
migliorarne la riconoscibilità? L. Berta, Brescia/Milano
Imaging pesato in diffusione del carcinoma prostatico: analisi quantitativa del coefficiente di diffusione
apparente e della curtosi. M. Esposito, Firenze
Omogeneità di risposta dei rivelatori in radiologia digitale: analisi retrospettiva su quattro diversi
apparecchi. A. Valentini, Trento
Confronto tra diversi strumenti di analisi per controlli di qualità in tomografia computerizzata. G. Lucconi, Bologna
Studio dosimetrico su esami di mammografia digitale combinati con esami di tomosintesi: una prima
valutazione del beneficio e del danno correlato. F. Bonfantini, Milano
Osservabili dosimetriche utilizzabili in dispositivi basati su sensori a pixel attivi per applicazioni in
Radiologia Interventistica. L. Bissi, Perugia
Procedure di accettazione di un tomografo RM aperto a basso campo G-Scan. A. Poggiu, Sassari
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Confronto tra metaboliti encefalici in pazienti SLA con differente esordio e soggetti sani utilizzando
la MRS. S. Sirgiovanni, Torino
Stima della dose e qualità dell’immagine in esami di tomosintesi del torace per lo screening del tumore
polmonare. E. Roberto, Cuneo
TC iterativa: studio in fantoccio della soglia di contrasto della qualità dell’immagine. S. Pini, Firenze
Stime individuali di dose ghiandolare media e densità mammaria, due metodi a confronto. F. Cavagnetto, Genova
Considerazioni sull’applicazione pratica del metodo ‘Size-Specific Dose Estimation’ (SSDE) proposto in
AAPM Report 204. C. Fulcheri, Firenze
Software per il monitoraggio di parametri di qualità non dosimetrici in radiologia: valutazione e
validazione iniziale. F. Ria, Milano
Performance di differenti mammografi digitali: conversione diretta e indiretta a confronto. R. Rosasco, Genova
Valutazione delle prestazioni di diversi mammografi da impiegare in un programma di screening
mammografico. O. Ferrando, La Spezia
Confronto quantitativo tra diversi fantocci CDMAM. V. Ravaglia, Lucca
Ottimizzazione dell’imaging mammografico con tecnologie DR e CR: confronto di parametri fisici e curve
contrasto dettaglio. R. Bona, Sassari
MRS: normativa encefalica in pazienti pediatrici. S. Sirgiovanni, Torino
Gestione via web dei controlli di qualità sui monitor di refertazione primaria del Dipartimento di
Diagnostica per Immagini dell’AUSL Valle d’Aosta. S. Aimonetto, Aosta
Controlli di qualità in radiografia digitale diretta: “One Shot”. A. Turra, Ferrara
Studio e caratterizzazione fisica di un sistema per radiografia digitale ai fosfori fotostimolabili: l’esperienza
del Policlinico di Messina. I. Ielo, Messina
Misure di concentrazione di colina e citrato tramite spettroscopia RM (MRS) in fantoccio. M. Parisotto, Milano
Dosimetria del paziente normotipo per i principali esami di radiologia convenzionale effettuati nelle
strutture di radiodiagnostica dell’Azienda USL di Modena. G. Venturi, Modena
Valutazione della dose agli organi negli esami di tomosintesi toracica: risultati preliminari. M. Biondi, Siena/Firenze
Studio di fattibilità relativo all’installazione di un sistema multicentrico per il monitoraggio e il report della
dose agli organi in tomografia computerizzata. M. Maddalo, Milano
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Un sistema per la verifica dei livelli dose erogata in radiologia interventistica guidata da fluoroscopia.
M. Parisotto, Milano
Livelli espositivi possibili nella ripetizione di CT diagnostiche. L. Riccardi, Padova
Studio dosimetrico preliminare nella diagnostica per immagini con il DoseWatchTM presso l’A.O.E.
Cannizzaro di Catania. M. G. Sabini, Catania
Sistema di gestione della dose direttamente integrato nel RIS. A. Nitrosi, Reggio Emilia
Utilizzo di un software per la valutazione dosimetrica in radiologia digitale: confronto con gli LDR, calcolo
della dose efficace e gestione delle irradiazioni anomale. F. Ria, Milano
Un progetto per l’archiviazione di informazioni dosimetriche associate ad esami CT in un PACS regionale. M. Pacilio, Roma
DOSE WATCH - Un progetto AIFM-GE. P. Bregant, Trieste
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Mammografia: nuove tecniche e ricadute dosimetriche
Gisella Gennaro
Istituto Oncologico Veneto (IOV), IRCCS, Padova
La mammografia è la tecnica di imaging ancora oggi ritenuta più efficace per la diagnosi precoce del tumore della
mammella, ed è l’unica ad aver dimostrato la sua efficacia in ambito di screening in termini di riduzione della
mortalità. Nell’ultimo decennio, l’imaging mammografico ha visto la progressiva introduzione di tecnologie
digitali, e la mammografia digitale sta via via sostituendo la mammografia su pellicola. L’ “equivalenza” 1 della
mammografia digitale rispetto a quella su pellicola è stata dimostrata da vari trial clinici, dai quali è anche emerso
che la mammografia digitale mostra dei vantaggi diagnostici per le mammelle dense, cioè per le mammelle in cui la
componente fibroghiandolare sia rilevante. Tuttavia, il passaggio dalla mammografia su film alla mammografia
digitale non ha permesso di superare il limite principale della mammografia, che è comune a tutto l’imaging
proiettivo; infatti, quando il fascio di raggi-X attraversa la mammella per produrre un’immagine mammografica, le
strutture anatomiche della mammella si sovrappongono lungo il percorso dei fotoni-X e vengono proiettate su un
piano, producendo una “mappa di assorbimento”. L’effetto della sovrapposizione dei tessuti che compongono la
mammella, talvolta riferito come “rumore anatomico” o “rumore strutturale” è quello nascondere eventuali lesioni
maligne, limitando la sensibilità della mammografia, nonché quello di creare dei “falsi segnali”, riducendo anche la
specificità della mammografia. L’effetto negativo della sovrapposizione dei tessuti sulle performance diagnostiche
della mammografia è tanto maggiore quanto più la mammella è densa e il contrasto tra lesioni patologiche e
strutture sane basso.
Le nuove tecniche di imaging, quali la tomosintesi e la “spectral mammography”, con o senza mezzo di contrasto,
sono state sviluppate con l’obiettivo di superare il limite intrenseco della mammografia, generato dal rumore
anatomico. La tomosintesi è una tecnica quasi-3D che per definizione dovrebbe eliminare, o almeno ridurre
drasticamente, l’effetto della sovrapposizione precedentemente descritto, mentre la spectral mammography è una
tecnica sottrattiva che punta ad aumentare il contrasto delle lesioni riducendo il contrasto del background
circostante.
Tomosintesi
La tomosintesi della mammella viene descritta come l’applicazione digitale di tecniche radiografiche ideate nei
primi decenni del 1900 e chiamate con nomi diversi quali “laminografia”, “planigrafia”, “stratigrafia”, oppure
come una tomografia computerizzata (CT) a piccolo angolo. In tomosintesi, la mammella viene posizionata e
compressa, esattamente come per una mammografia, ma il gantry è svincolato dalla posizione ortogonale al
rivelatore, e viene fatto ruotare entro un angolo che va dagli 11° ai 50° a seconda del costruttore, all’interno del
quale vengono acquisite proiezioni multiple a bassa dose e con diversa angolazione tubo-rivelatore. Anche il
numero di proiezioni varia a seconda della ditta costruttrice, da un minimo di 9 ad un massimo di 25.
L’angolazione diversa tra le esposizioni ha lo scopo di “disaccoppiare” eventuali strutture sovrapposte nella
proiezione ortogonale. Le esposizioni a bassa dose alimentano un algoritmo di ricostruzione del volume della
mammella nella direzione perpendicolare al rivelatore d’immagine e la successiva estrazione di piani tomografici
paralleli al rivelatore (detti comunemente slices, prendendo il termine a prestito dalla CT), nei quali eventuali
strutture patologiche appaiono risultano chiaramente visibili, avendo “ripulito” il background circostante rispetto ad
una mammografia. Gli algoritmi di ricostruzione applicati variano a seconda del costruttore, vanno dalla classica
filtered backprojection ai più recenti algoritmi iterativi (algebrici o statistici), e l’intervallo di campionamento tra
piani tomografici adiacenti è tipicamente di 0.5-1 mm. Le immagini ricostruite di tomosintesi possono essere
valutate dal radiologo tramite scrolling manuale lungo l’asse z o in modalità cine-loop, per individuare il piano o i
1
Nel linguaggio statistico l’equivalenza tra due tecniche di imaging viene più frequentemente detta “non-inferiorità”, ovvero
per poter sostituire una tecnica consolidata con una nuova, è necessario dimostrare che quest’ultima è “non-inferiore” a quella
normalmente impiegata.
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piani in cui l’eventuale lesione è “a fuoco”. L’interpretazione della tomosintesi da parte dei radiologi è risultata
“non-traumatica”, in quanto le immagini risultano molto simili a quelle mammografiche sia dal punto di vista
geometrico che dell’aspetto generale, ma più “pulite”. La semeiotica delle lesioni, ovvero le caratteristiche che
sbilanciano la decisione del medico a favore della benignità o della malignità, è pressoché invariata rispetto a
quella mammografica.
Nonostante la fattibilità della tomosintesi sia stata provata già alla fine degli anni ’90, i primi articoli che portano i
risultati di studi clinici retrospettivi realizzati generalmente con apparecchiature per tomosintesi prototipali e
casistica clinica fortemente arricchita di cancri, hanno cominciato ad essere pubblicati a partire dal 2007. Solo
recentemente sono stati pubblicati i primi risultati di due studi clinici prospettici condotti su popolazione di
screening. Anche se è difficile sintetizzare i risultati di studi clinici che differiscono per disegno, popolazione,
numero di radiologi coinvolti, modalità di valutazione delle immagini, possiamo dire che ci sono due possibili
ambiti di applicazione della tomosintesi, l’attività di screening (dove l’imaging serve per isolare dalla maggioranza
dei casi negativi un piccolo sottoinsieme che necessità di approfondimento ed eventuale trattamento) e quella detta
“diagnostica” (dove modalità di imaging diverse vengono utilizzate con una certa sequenza per fornire
un’informazione integrale che contribuisca a rinforzare il più possibile l’ipotesi diagnostica), e che esistono due
filoni principali di ricerca, uno che tenta di capire se la tomosintesi potrà un giorno sostituire completamente la
mammografia, l’altro che cerca di valutare i benefici dell’aggiunta della tomosintesi alla mammografia. Al
momento questa seconda linea ha ricevuto la spinta maggiore, ed entrambi i trial prospettici su popolazione di
screening hanno trovato che aggiungendo sistematicamente alla mammografia anche la tomosintesi si hanno sia un
aumento del numero di cancri trovati (detection rate) che una riduzione del tasso di richiami (recall rate).
Spectral mammography
Il nome della tecnica è legato alle scelte fatte da alcuni costruttori, ma più in generale le tecniche spettrali
appartengono all’insieme delle tecniche di imaging sottrattive. E’ possibile, pur mantenendo la geometria di
acquisizione della mammografia proiettiva, sottrarre due immagini ottenute “in condizioni diverse” per ottenere
un’immagine “ibrida”, ripulita del rumore anatomico, nella quale una eventuale lesione risulti più facilmente
visibile. Naturalmente il basso contrasto intrinseco dei tessuti che compongono la mammella e la prospettiva di
applicazione alla caratterizzazione di lesioni la cui presenza è nota, ha spinto verso l’uso di un mezzo di contrasto
per ottenere un ulteriore beneficio dalla tecnica sottrattiva.
Pensando di usare un mezzo di contrasto, la tecnica concettualmente più semplice è la sottrazione temporale: (1)
scout view senza mezzo di contrasto; (2) iniezione del mezzo di contrasto; (3) sequenza di proiezioni successive
distribuite nel tempo; (4) sottrazione della scout view dalle immagini successive. La fattibilità della mammografia
con mezzo di contrasto e sottrazione temporale è stata dimostrata su casistica selezionata e lesioni di grandi
dimensioni, ma la sua applicabilità su larga scale è ostacolata da problemi di ordine “geometrico”. La sottrazione
temporale potrebbe infatti essere una soluzione interessante se la “geometria” della mammella compressa prima e
dopo l’iniezione del mezzo di contrasto potesse rimanere esattamente la stessa; purtroppo, l’acquisizione della serie
temporale dopo l’iniezione del mezzo di contrasto richiede necessariamente il riposizionamento della mammella,
nonché la riduzione della forza di compressione rispetto a quella normalmente applicata per una mammografia, per
permettere al mezzo di contrasto di raggiungere la lesione. Le inevitabili variazioni nel riposizionamento possono
compromettere il risultato della sottrazione nel caso di lesioni relativamente piccole.
A causa di queste limitazioni pratiche, i costruttori che hanno sviluppato questo tipo di applicazione della
mammografia digitale, hanno scelto la sottrazione “spettrale”, detta a volte anche “dual-energy”. In questo caso la
sottrazione non avviene rispetto alla variabile tempo ma rispetto allo spettro dei fotoni-X. Le tecniche di dualenergy sono usate anche per altre modalità di imaging, in CT, in radiologia, in densitometria ossea. La
mammografia spettrale consiste nell’acquisizione quasi-simultanea di due immagini una ottenuta con uno spettro “a
bassa energia”, l’altra con uno spettro “ad alta energia”, opportunamente filtrato per shiftare l’energia media del
fascio oltre il picco di assorbimento del mezzo di contrasto (typ. iodio, con picco di assorbimento a 33 keV).
Entrambe le immagini vengono acquisite dopo l’iniezione del mezzo di contrasto, in rapida sequenza, e mantendo
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le condizioni geometriche invariate. Dal punto di vista dell’operatore (tecnico di radiologia), non c’è alcuna
differenza percepibile tra acquisire una normale mammografia o una mammografia spettrale. Il radiologo valuta
normalmente l’immagine a bassa energia, del tutto simile ad una mammografia standard, e l’immagine ibrida
ottenuta dalla sottrazione, per interpretare la natura della lesione.
Gli studi clinici finora pubblicati hanno mostrato dei vantaggi eclatanti della mammografia spettrale rispetto alla
mammografia standard, e che l’aggiunta dell’informazione spettrale a quella mammografica è significativamente
migliore dell’informazione dell’ecografia in aggiunta alla mammografia. Un altro studio recente di confronto tra
mammografia spettrale e risonanza magnetica della mammella ha ribadito la fattibilità e semplicità di esecuzione
dell’esame, ed ha trovato che, rispetto alla risonanza, la mammografia spettrale ha sensibilità inferiore nel trovare
cancri multifocali, ma maggiore specificità. La mammografia spettrale sembra quindi una tecnica semplice e
promettente, in grado di poter competere in futuro, entro limiti ancora da stabilire, con la risonanza magnetica della
mammella, che negli ultimi anni ha ricevuto un interesse considerevole, e per la quale le indicazioni cliniche sono
state già stabilite (valutazione preoperatoria, terapia neoadiuvante, rottura protesi, pazienti ad alto rischio genetico,
ecc.), ma i cui costi rimangono elevati e la disponibilità di apparecchiature limitata.
Tecniche di dual-energy con un’unica acquisizione possono essere impiegate con un rivelatore a conteggio di
fotoni. Se la fluenza del fascio lo permette, è possibile settare due soglie energetiche, una per l’immagine a bassa
energia e una per quella ad alta energia. Si pensa di usare questa tecnica per riconoscere le cisti (che in genere
contengono liquido) nelle mammelle dense, senza dover ricorrere all’ecografia; tuttavia, non ci sono ancora
risultati clinici statisticamente rilevanti.
Aspetti dosimetrici
Le stime dosimetriche associate all’uso delle tecniche avanzate precedentemente, che costituiscono un’evoluzione
della mammografia digitale, dipendono in modo sostanziale dalle modalità di impiego clinico. Dal punto di vista
metodologico, il parametro di stima della dose assorbita dalla mammella è la dose ghiandolare media (indicata con
gli acronimi AGD o MGD), che si ottiene dalla moltiplicazione del kerma in aria in ingresso alla mammella per un
certo numero di fattori che tengono conto dei fasci-X utilizzati, della geometria e delle caratteristiche della
mammella stessa (spessore e composizione). I fattori moltiplicativi vengono calcolati con tecniche Monte Carlo e
su pubblicazioni diverse si possono trovare alcune differenze, a seconda del modello utilizzato.
Per quanto riguarda la tomosintesi, il confronto con la mammografia viene fatto per proiezione, ovvero, a parità di
posizionamento della mammella (cranio-caudale, medio-laterale obliqua, ecc), si valuta la dose della sequenza di
proiezioni di tomosintesi verso la dose della proiezione mammografica. Mentre gli studi iniziali con prototipi erano
stati disegnati tenendo il “margine di dose” il più ampio possibile (in genere la dose per un’acquisizione di
tomosintesi era dello stesso ordine della dose di una mammografia standard in due proiezioni), le apparecchiature
commerciali sono state sviluppate cercando di mantenere per quanto possibile il rapporto 1:1 della dose per
tomosintesi rispetto a quella mammografica. Tuttavia, come precedentemente detto, se usare la tomosintesi al posto
della mammografia o in aggiunta alla mammografia è ancora oggetto di discussione; se raddoppiare l’intero esame
o combinare parti dell’uno o dell’altro è pure un interrogativo aperto. E’ evidente che queste decisioni sono
dominanti rispetto a qualunque considerazione tecnica associata a possibili fattori correttivi legati alla geometria di
acquisizione della singola proiezione di tomosintesi. Per fare un esempio, se si decidesse che i benefici trovati nello
screening aggiungendo alla mammografia la tomosintesi, significherebbe sul piano dosimetrico più che raddoppiare
la dose alla popolazione. L’accettabilità di una tale decisione dovrebbe essere valutata con studi costo-beneficio ed
analisi dei rischi opportunamente disegnati. Possiamo dire che l’atteggiamento “conservativo” finora tenuto nei
confronti di queste nuove tecniche, va comunque nella direzione di un aumento della dose; si fanno più esami e
quindi, anche con l’ipotesi più ottimistica che sia la tomosintesi che la spectral mammography lavorino alla stessa
dose per proiezione, la dose complessiva è inevitabilmente destinata ad aumentare.
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E’ importante sottolineare come, sia in mammografia che con le nuove tecniche da essa derivate, l’incertezza
principale nella stima della AGD riguarda le caratteristiche di assorbimento della mammella. Mentre lo spessore
della mammella compressa può essere misurato, anche se con un certo livello di approssimazione, la composizione
della mammella può soltanto essere ipotizzata. La composizione o “densità” della mammella viene espressa come
percentuale di componente ghiandolare, complementare alla componente adiposa, che insieme costituiscono il
modello di assorbimento della mammella. Fino a tempi abbastanza recenti, era universalmente accettato che la
composizione 50% ghiandolare – 50% adiposa fosse quella più probabile e comune, ovvero che lo “standard”
corrispondesse alla mammella 50/50. Tale convinzione era basata sulla distribuzione percepita delle zone “bianche
e nere” ottenuta dalla valutazione visiva delle immagini mammografiche. Più recentemente, la mammografia
digitale ha permesso di determinare con strumenti software, e in modo più accurato la composizione della
mammella, mostrando come la composizione standard sia ben al di sotto del 50% di tessuto ghiandolare previsto
dai modelli, con valori medi che vanno dal 15% al 20%. La misura quantitativa della densità della mammella è in
questo momento uno degli argomenti di punta della mammografia digitale, dal momento che alcuni studi
epidemiologici hanno dimostrato una correlazione tra la densità della mammella e il rischio di cancro. Senza
dubbio la misura quantitativa della densità della mammella può migliorare le stime dosimetriche della
mammografia digitale e delle tecniche avanzate ad essa associate.
References:
[1] J M Park et al., Breast tomosynthesis: present considerations and future applications, Radiographics (2007) 27,
S231.
[2] P Skaane et al., Comparison of digital mammography plus tomosynthesis in a population-based screening
program, Radiology (2013) 1, 47.
[3] S Ciatto et al., Integration of 3D mammography with tomosynthesis for population breast-cancer screening
(STORM): a prospective comparison study, Lancet Oncol (2013) 14, 583.
[4] C Dromain et al., Contrast-enhanced digital mammography, Eur J Radiol (2009) 69, 34.
[5] C Dromain et al., Dual energy contrast-enhanced digital mammography: initial clinical results of a multireader,
multicase study, Breast Cancer Research (2012) 14, R94.
[6] M S Jochelson et al., Bilateral contrast-enhanced dual-energy digital mammography: feasibility and comparison
with conventional digital mammography and MR imaging in women with known breast carcinoma, Radiology
(2013) 266, 743.
[7] I Sechopoulos et al., Computation of the glandular radiation dose in digital tomosynthesis of the breast, Med
Phys (2007) 34, 221.
[8] D R Dance et al., Estimation of mean glandular dose for breast tomosynthesis: factors for use in the UK,
European and IAEA breast dosimetry protocol, Phys Med Biol (2011) 56, 453.
[9] X Li et al., A parametrization method and application in breast tomosynthesis dosimetry, Med Phys (2013)
40:(9):092105. doi: 10.1118/1.4818059.
[10] M J Yaffe et al., The myth of the 50-50 breast, Med Phys (2009) 36, 5137.
[11] O Alonzo-Proulx et al., Volumetric breast density characteristics as determined from digital mammograms,
Phys Med Biol (2012) 57, 7443.
[12] Boyd et al., Breast tissue composition and susceptibility to breast cancer, J Natl Cancer Inst (2010) 102, 1224.
[13] V L Seewaldt, Destiny from density, Nature (2012) 490, 490.
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Valutazione e ottimizzazione della dose al Paziente nelle procedure TC: stato dell'arte
O. Rampado1
(1) A.O. Città della Salute e della Scienza di Torino, Corso Bramante 88, 10126 Torino
Introduzione
E’ noto che la tomografia computerizzata è stato oggetto negli ultimi anni di un’evoluzione tecnologica che ha
rivoluzionato le sue potenzialità diagnostiche e il suo effettivo utilizzo. Parallelamente al notevole incremento del
numero di esami effettuati ed alla possibilità di acquisire studi dinamici non realizzabili in precedenza è cresciuta
l’attenzione alle problematiche di radioprotezione del paziente, in particolare alla valutazione della dose come
requisito fondamentale nell’implementazione dei principi di giustificazione e di ottimizzazione.
Dal punto di vista dosimetrico si è assistito ad una progressiva difficoltà nell’adattare l’indice dosimetrico di
riferimento (CTDI, computed tomography dose index) alle nuove caratteristiche tecnologiche di acquisizione. Il
CTDI è stato infatti ideato per i primi tomografi assiali, ma l’evoluzione delle acquisizioni spirali e multibanco ha
evidenziato alcune sue importanti limitazioni e inadeguatezze. Negli ultimi anni sono stati quindi proposti approcci
alternativi per la dosimetria TC, che verranno di seguito citati.
Relativamente all’ottimizzazione, si è assistito da un lato ad una crescente consapevolezza degli operatori nella
scelta dei parametri di acquisizione e dall’altro alla realizzazione da parte delle case produttrici di numerosi
strumenti dedicati alla riduzione della dose. Dopo aver infatti realizzato tomografi sempre più performanti in
termini di rapidità di acquisizione (incremento del numero di strati, riduzione dei tempi di rotazione, utilizzo di più
tubi o macchie focali) la ricerca si è concentrata sulla possibilità di ottenere immagini di qualità adeguata a basse
dosi per il paziente. E’ sufficiente dare un’occhiata alle pagine commerciali dei produttori per osservare che la dose
è attualmente uno dei più importanti elementi di concorrenza. Anche gli attuali tubi radiogeni, i sistemi di
collimazione e di rivelazione sono stati progettati e realizzati con l’intento di migliorare il rapporto tra qualità di
immagine e dose.
L’obiettivo dell’ottimizzazione da parte degli operatori che utilizzano tomografi di ultima generazione si sposta
quindi sulla capacità di utilizzare al meglio gli strumenti di riduzione della dose proposti, in particolare i sistemi di
modulazione della corrente anodica e gli algoritmi iterativi.
Evoluzione degli indici di dose di tomografia computerizzata
L’indice di dose CTDI è stato introdotto più di trent’anni fa per fornire un’indicazione della dose assorbita dai
tessuti del paziente sottoposti a scansione, attraverso una valutazione semplice in condizioni standard e ripetibili. Si
basa su di una misura effettuata con una singola scansione in assiale con lettino fermo, con un dosimetro in grado
di integrare su di una lunghezza di 10 cm (CTDI100) in modo da considerare sia i contributi del fascio primario che
quelli della radiazione diffusa. La valutazione può essere fatta in aria (CTDIair) o in fantoccio (CTDIw). Per
adattarlo alla scansione spirale è stato ideato il CTDIvol, che considera il parametro pitch (rapporto tra
l’avanzamento del lettino per rotazione e spessore dello strato irradiato) per arrivare ad una stima più verosimile
della dose media assorbita dai tessuti scansionati. Il CTDIvol viene comunque calcolato a partire dal CTDIw. Per i
tomografi attuali il CTDI soffre per le seguenti criticità:
1) le collimazioni per i tomografi multibanco attuali forniscono spessori di strati irradiati di diversi cm, per cui la
lunghezza di integrazione di 10 cm implica una consistente sottostima del contributo di radiazione diffusa;
2) molti protocolli di acquisizione sono esclusivamente spirali e non offrono la possibilità di effettuare la misura in
condizioni analoghe con scansione assiale;
3) per la modalità di acquisizione cone beam in cui si ha l’intero volume acquisito in singola rotazione, è possibile
che le dimensioni del volume irradiato siano addirittura superiori ai 10 cm pensati per la valutazione del CTDI e in
ogni caso il contributo della radiazione diffusa deve essere considerato per queste modalità in modo diverso
rispetto alla situazione della scansione assiale.
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Queste importanti limitazioni dell’indice dosimetrico hanno portato i vari organismi a pensare ad un approccio
alternativo per la valutazione di un indice dosimetrico per la TC. In particolare il task group 111 dell’AAPM ha
pubblicato nel 2010 un report che presenta una metodologia universale di valutazione di dose in TC [1]. Vengono
introdotte nuove grandezze, quali la dose cumulativa e la dose all’equilibrio. Per la modalità spirale si considera
l’utilizzo di un dosimetro puntuale all’interno di un fantoccio ed una misura effettuata nelle reali condizioni di
acquisizione, per cui con il progressivo spostamento del lettino si avranno nel punto di misura prima i contributi di
radiazione diffusa dalla parte di fantoccio “a monte” del dosimetro, poi l’irradiazione al fascio primario e poi
ancora i contributi successivi di radiazione diffusa. La grandezza così misurata è detta dose cumulativa. Il suo
valore dipende oltre che dall’intensità del fascio e dalla sua collimazione, anche dalla lunghezza del volume
esaminato e del fantoccio considerato. Si dimostra che all’aumentare dell’estensione della scansione si raggiunge
un valore di equilibrio, tale che i contributi di radiazione diffusa delle regioni ai margini del volume diventano
sostanzialmente ininfluenti. Il valore di dose cumulativa così misurato viene detto dose all’equilibrio e rappresenta
una stima della dose assorbita al centro del volume esaminato. Nel caso di acquisizione cone beam, il valore di
dose puntuale misurato al centro del volume per la singola rotazione è considerato un buon indicatore dosimetrico.
In pratica in questo caso dose cumulativa e dose all’equilibrio coincidono, non avendo la variabilità di estensione
del volume esaminato che si ha per la scansione spirale. Per valutare invece un indice di dose estensivo che tenga
conto dell’estensione del volume esaminato, al posto del DLP viene proposta l’energia impartita, come prodotto del
volume considerato per la dose media planare nel punto di equilibrio, espresso in joule (Gy cm3). L’approccio
AAPM ha sicuramente il vantaggio di definire condizioni di misura corrispondenti alle reali modalità di
acquisizione e valori di dose rappresentativi, d’altra parte presenta alcune criticità operative per l’adozione di
fantocci di dimensioni elevate. Nella pratica è verosimile la possibilità di adottare dei fattori correttivi standard che
permettano di calcolare la dose all’equilibrio sulla base delle misure effettuate con un singolo fantoccio
tradizionale, e studi recenti confermano la consistenza di questo approccio [2].
Anche l’IEC [3] ha considerato il problema e nella sua ultima norma relativa alla tomografia computerizzata ha
posto un valore soglia sull’estensione dello strato irradiato oltre il quale occorre ridefinire il CTDI. In pratica fino a
4 cm si dispone di utilizzare il CTDI tradizionale, mentre oltre i 4 cm si considera una conversione di un valore di
CTDI misurato in condizioni di riferimento con spessori inferiori. Tipicamente considerando come spessore di
riferimento 2 cm, le misure per spessori superiori saranno convertite considerando il rapporto dei CTDI in aria per i
due spessori. In caso di dimensioni superiori ai 10 cm, le misure in aria possono essere effettuate integrando i dati
ottenuti dalla camera con spostamenti successivi di 10 cm in modo da coprire tutta l’estensione del fascio. Lo
stesso approccio è stato adottato dall’IAEA [4].
In sintesi allo stato attuale convivono diverse soluzioni al problema delle inadeguatezze del CTDI tradizionale. E’
verosimile che in termini di controlli di qualità e forse per la valutazione degli LDR ci si riferisca anche in futuro
all’approccio definito dall’IEC, adottato anche dai costruttori per l’indicazione da fornire contestualmente alla
scansione e in generale più semplice in quanto più vicino alla metodica tradizionale. E’ altrettanto vero che per
considerazioni sull’ottimizzazione e sulla stima del rischio le valutazioni effettuate con il metodo AAPM potranno
fornire dati più accurati e più rappresentativi delle reali condizioni di irradiazione del paziente.
Verso valutazioni di dose più “personali”
Gli indici dosimetrici precedentemente descritti si riferiscono sempre a fantocci standard e sono quindi solo in parte
rappresentativi della dose effettivamente assorbita dal paziente. In particolare, nelle situazioni in cui le dimensioni
differiscono considerevolmente dallo standard adottato, come nel caso dei pazienti pediatrici o di quelli obesi, le
dosi assorbite possono differire da quelle degli indici anche di un fattore 2 o 3. Per questo motivo l’AAPM ha
sviluppato un metodo di calcolo per permettere una stima della dose assorbita più vicina alla realtà anche per i
pazienti citati [5], con la definizione di una grandezza dosimetrica opportuna detta Size Specific Dose Estimate
(SSDE). Secondo quanto riportato la stima della reale dose assorbita può essere realizzata a partire dall’indicazione
di CTDI a disposizione ed almeno uno degli spessori del distretto anatomico esaminato (antero posteriore e/o
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laterale). Il documento non si propone tuttavia di fornire indicazioni relativamente alla dose agli organi o dose
efficace, grandezza che non è da intendere come valutazione relativa al singolo e per la quale esistono software di
calcolo e valori tabulati con recenti simulazioni Monte Carlo.
A seguito degli incidenti di sovraesposizione verificatisi negli Stati Uniti, l’FDA ha inoltre sottolineato
l’importanza di considerare il picco di dose alla cute (PSD, peak skin dose) anche per alcuni esami tomografici
dinamici, come già invece avviene per le procedure interventistiche. Nelle acquisizioni di TC perfusionale o in
fluoroscopia TC i valori raggiunti di dose alla cute possono infatti raggiungere le soglie per l’insorgenza di effetti
deterministici, e il valore di indice dosimetrico CTDI è in genere significativamente diverso dal valore attendibile
di PSD. In queste situazioni può quindi essere utile una dosimetria in vivo o una valutazione su fantoccio in
condizioni che simulino la procedura clinica operativa.
Ottimizzazione in TC
Fino ad una decina di anni fa, l’ottimizzazione dei protocolli di acquisizione in TC ruotava principalmente intorno
alla ponderazione dei diversi parametri di acquisizione, con considerazioni relative alla loro influenza
prevalentemente sulla dose, sulla qualità di immagine, sul tempo di acquisizione come sintetizzato nella tabella
seguente:
Parametro
Grandezza influenzate
kV
Contrasto, rumore, dose
mA
Dose, rumore
Tempo rotazione
Tempo totale di scansione, risoluzione,
rumore, dose
Spessore strato
Dose, rumore, effetto volume parziale
Collimazione
Tempo totale di scansione, minimo
spessore ricostruibile, dose
(overbeaming)
Pitch
Tempo totale di scansione, dose,
rumore
Kernel
Rumore (spettro), risoluzione spaziale
Considerazioni importanti
Possibilità riduzione dose e mdc per
kV <120 e pazienti magri o pediatrici
(ottimizzando mA e bolus tracking) ,
attenzione alla
calibrazione dello scanner
Limiti imposti dal generatore
Artefatti movimento, tempistica di
mdc, valori massimi mA compatibili
con carico anodico
Obiettivi di rumore diversi per
spessori diversi!
Esigenza effettiva di spessori sottili,
possibili artefatti cone beam,
efficienza geometrica
Pitch>1 possono determinare
incremento spessore effettivo e
incremento valori mA verso max
Scelta non sempre ovvia, possibilità
di valutazione in post processing
Tabella 1: Parametri di definizione dei protocolli TC e considerazioni sulle conseguenze associate alle
possibili scelte.
In particolare si osserva che molti studi hanno verificato la possibilità di ridurre la dose al paziente o la quantità di
mezzo di contrasto con valori di kV minori di 120, con selezione basata sull’indice di massa corporea o sullo
spessore laterale.
Allo stato attuale si può invece considerare che una notevole riduzione della dose può essere ottenuta con due
sistemi implementati sui tomografi più recenti, costituiti dalla modulazione della corrente anodica e dall’utilizzo di
algoritmi di ricostruzione iterativi.
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I sistemi di modulazione della corrente sono costituiti da dispositivi basati in parte su algoritmi di calcolo e in parte
su sistemi retroazionati finalizzati a regolare la corrente dei tubi radiogeni nel corso delle scansioni, al fine di
ottenere una qualità di immagine costante indipendentemente dalle dimensioni del paziente e dalla conformazione
anatomica del distretto esaminato, riducendo la dose assorbita al minimo indispensabile. Le variazioni di corrente
possono essere basate sulla differenza di attenuazione del fascio esistente lungo l’asse cranio caudale, nel piano
trasversale o in entrambe le direzioni. Le case costruttrici hanno proposto soluzioni diverse al problema, a partire
dalla grandezza utilizzata per definire la qualità di immagine desiderata, per la quale si possono distinguere due
approcci diversi: in un caso si ha l’indicazione di un livello di rumore auspicato per le immagini da acquisire e
nell’altro si ha l’impostazione di un valore di prodotto dose tempo (mAs) effettivo che è quello che si indicherebbe
per un paziente di dimensioni standard.
La presenza della modulazione automatica altera tutte le relazioni note tra la dose ed altri parametri di esposizione
che si avrebbero con corrente anodica costante, per cui è importante considerare il comportamento del sistema
quando vengano modificati altri parametri di scansione quali ad esempio i kV, il pitch factor o la combinazione dei
detettori del rivelatore multibanco. Queste informazioni sono essenziali per l’adozione di strategie di
ottimizzazione che tengano conto di tutte le possibili variabili. Per le acquisizioni cardiache esistono sistemi di
modulazione dedicati che variano la corrente in funzione del ciclo cardiaco con dispositivi di gating. Importante
sottolineare che un utilizzo improprio della modulazione può portare anche ad un aumento della dose al paziente,
come si è osservato per esempio nell’incidente avvenuto in una clinica americana con sovraesposizioni nel corso di
esami cerebrali perfusionali, con conseguente alopecia dei pazienti esaminati.
L’ultimo fronte della riduzione della dose è costituito dall’adozione degli algoritmi iterativi, che consentono di
ridurre il rumore nelle immagini ottenute o in alternativa di ridurre la dose a parità di rumore rispetto alla tecnica di
ricostruzione classica con retroproiezione. Tutte le case mettono oggi a disposizione questi algoritmi, con diversi
livelli di prestazioni in termini di qualità di immagine e tempi di elaborazione.
Un aspetto critico dell’impiego degli algoritmi iterativi è costituito dall’alterazione del “pattern” di rumore ottenuto
nelle immagini che utilizzano questi metodi. Le valutazioni quantitative effettuate evidenziano una diversa
distribuzione del Noise Power Spectrum con uno spostamento verso le frequenze più basse. Sull’immagine clinica
questo si traduce in una lieve alterazione dei bordi delle strutture a basso contrasto, come per es. le lesioni epatiche,
che conferiscono all’immagine una connotazione definita in termini colloquiali con gli operatori radiologi con vari
aggettivi come per es. “plasticosa” o “pixellata”. Per superare questo elemento di criticità i vari costruttori offrono
la possibilità di mediare i due metodi di ricostruzione, realizzando immagini il cui valore dei singoli voxel è
ottenuto attraverso una combinazione lineare dei valori ottenuti con retroproiezione e con algoritmo iterativo. Il
peso relativo attribuito ai due metodi varierà da un centro all’altro in base anche alle preferenze dei singoli
radiologi. Dal punto di vista operativo il protocollo di acquisizione dovrà contenere quindi un’informazione
aggiuntiva relativa proprio all’influenza della componente ottenuta con algoritmo iterativo. Anche se questo fattore
può essere variato in fase di post ricostruzione, la sua definizione a priori è importante per definire correttamente il
livello di rumore desiderato e di conseguenza la dose al paziente risultante. Un possibile approccio per una corretta
implementazione può essere definito attraverso i seguenti passi:
1) è utile una caratterizzazione con misure in fantoccio (geometrico o antropomorfo) per verificare l’andamento del
rumore in funzione dei parametri selezionabili, con l’analisi degli spettri di rumore;
2) sperimentare per date patologie livelli crescenti di peso dell’immagine con algoritmo iterativo e selezionare
quello soddisfacente (effettuabile con post ricostruzioni);
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3) ridurre gradualmente la dose tendendo ai livelli di rumore precedentemente utilizzati con retroproiezione filtrata.
Tra i possibili metodi di riduzione della dose è da citare anche l’impiego di schermature in particolare quelle
costituite da protezioni al bismuto posizionabili su organi critici (seno, tiroide, cristallino) anche all’interno del
volume scansionato. Gli studi effettuati hanno dimostrato la possibilità di risparmi di dose dell’ordine del 50% per
tiroide e cristallino e del 30-40% per il seno. A fronte di alcuni vantaggi associati all’adozione di questi dispositivi
(utilizzo diretto da parte degli operatori, percezione di protezione da parte del paziente, risparmio di dose per gli
organi critici con un discreto mantenimento della qualità per le altre strutture) sono da evidenziare anche alcune
criticità, quali ad es. l’influenza relativa di alcuni artefatti e l’incremento del rumore, le precauzioni igieniche da
adottare e le attenzioni da porre in presenza di modulazione della corrente anodica. Sulla base di queste
considerazioni l’AAPM sconsiglia l’utilizzo di queste schermature e suggerisce metodi alternativi di riduzione
della dose. In generale nelle singole realtà e per protocolli ben definiti si può valutare il loro utilizzo e beneficio,
ponendo molta attenzione alle interferenze con gli altri sistemi di ottimizzazione citati e solo a seguito di
una corretta formazione degli operatori.
In conclusione, il trend osservabile ci colloca nel mezzo di una rivoluzione del rischio radiologico associato
agli esami TC. Già fin d’ora sono state realizzate acquisizioni TC di torace e addome con dosi paragonabili ad
esami proiettivi di radiologia tradizionale ed è verosimile che questa possibilità si concretizzi nella routine
operativa con i tomografi di prossima generazione, grazie alla progressiva riduzione dei tempi di calcolo per gli
algoritmi iterativi più avanzati. Rimangono valide per ora le considerazioni relative alla complessità di
alcuni sistemi e alla differenziazione nella definizione dei protocolli tra ditte diverse, che comporta la
necessità di un utilizzo consapevole di questi strumenti, imprescindibile da una corretta caratterizzazione e da
un processo di formazione specifico.
Bibliografia:
[1] American Association of Physicists in Medicine, “Comprehensive methodology for the evaluation of radiation dose in xray computed tomography,” Report of AAPM Task Group 111 (AAPM, College Park, MD, 2010).
[2] Xinhua Li, Da Zhang, and Bob Liua, “Calculations of two new dose metrics proposed by AAPM Task Group 111 using the
measurements with standard CT dosimetry phantoms” Med Phys 40, 081914 (2013); http://dx.doi.org/10.1118/1.4813899
[3] INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION, Medical Electrical Equipment — Part 2-44 Ed. 3.0,
Amendment 1: Particular Requirements for the Basic Safety and Essential Performance of X-ray Equipment for Computed
Tomography, Rep. IEC-60601-2-44, Ed. 3.0, Amendment 1
[4] INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Status of Computed Tomography Dosimetry for Wide Cone Beam
Scanners, IAEA Human Health Reports No. 5, IAEA, Vienna (2011).
[5] American Association of Physicists in Medicine, “Size Specific Dose Estimates (SSDE) in paediatric and adult body CT
examinations,” Report of AAPM Task Group 204 (AAPM, College Park, MD, 2011).
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Diversi punti di vista: l’ottimizzazione delle procedure interventistiche
P. Isoardi1, M. D’Amico2, P. Muratore3.
(1) A.O. Città della Salute e delle Scienza di Torino, S.C. Fisica Sanitaria (2) A.O. Città della Salute e delle
Scienza di Torino, S.C. Cardiologia (3) A.O. Città della Salute e delle Scienza di Torino, S.C. Radiologia
Vascolare
L’installazione di angiografi digitali con flat panel presso le sale di Radiologia Vascolare (novembre 2009) e di
Emodinamica (dicembre 2011) della nostra Azienda Ospedaliera, dotati di report dosimetrico per ogni paziente, ha
stimolato la formazione di una nuova “coscienza” di radioprotezione nei confronti dei pazienti e degli operatori. Le
apparecchiature installate (PHILIPS FD 20 e FD 10) hanno permesso di ottimizzare i protocolli di acquisizione e le
procedure operative, in funzione delle reali esigenze dei Medici Specialisti, con particolare attenzione alla
riduzione media della dose al paziente. In particolare ci si è posti il duplice obiettivo di ottimizzare i protocolli di
acquisizione, al fine di ridurre mediamente la dose al paziente e di conseguenza anche agli operatori, e di gestire in
modo consapevole la distribuzione di dose al paziente, in modo da evitare, quanto più possibile, eventuali danni
deterministici alla cute (tabella 1) secondo le indicazioni riportate in alcuni lavori di recente pubblicazione [1, 2].
Effetto
Eritema transitorio
Epilazione o alopecia
temporanea
Eritema bifasico
Epilazione permanente
Necrosi cutanea
ritardata
Valore approssimativo
dose cute soglia
(Gy)
2
Tempo di
manifestazione
2 – 24 ore
3
3 settimane
6
7
1.5 settimane
3 settimane
12
> 52 settimane
Tabella 1. Effetti deterministici alla cute osservabili in seguito al superamento dei valori soglia indicati
Materiale e metodi
Nelle procedure interventistiche si può ottenere una riduzione della dose al paziente applicando le indicazioni
generali di buona pratica radiologica quali l’impiego di una corretta collimazione del campo di radiazione, un uso
limitato allo stretto necessario dell’ingrandimento dell’immagine, massimizzando la distanza fuoco-paziente e
minimizzando quella paziente-rivelatore, riducendo il più possibile il tempo di emissione raggi in scopia, ponendo
attenzione alle sovrapposizioni dei campi di irradiazione nonché limitando le proiezioni laterali. Oltre a quanto
indicato un’ ulteriore ottimizzazione può essere ottenuta variando il numero di immagini al secondo acquisite in
scopia o grafia e/o selezionando in modo opportuno i filtri aggiuntivi in alluminio e rame in dotazione alle
apparecchiature.
Gli angiografi recentemente installati sono stati consegnati con configurazioni standard che previlegiano la qualità
d’immagine anziché la riduzione di dose al paziente. Successivamente sono però state richieste alla ditta fornitrice
delle modifiche dei protocolli di acquisizione, in modo da adeguare le modalità di esposizione alle procedure
eseguite, sia in scopia, sia in grafia. Essenziale è stata la collaborazione tra i Medici Specialisti, l’equipe di Fisica
Sanitaria, i tecnici di radiologia addetti all’impiego delle macchine e il personale della Ditta fornitrice.
In particolare in Radiologia Vascolare, si è posta l’attenzione alla procedura di embolizzazione delle arterie uterine
(UFE), in cui le pazienti molto spesso sono donne giovani con desiderio di gravidanza [3]; inoltre, grazie
all’esperienza maturata nel 2012 in campo cardiologico, sono stati recentemente introdotti i protocolli a bassa dose,
per procedure vascolari.
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Nelle tabelle 2 e 3 sono riportati i valori di dose ingresso paziente, alla distanza di 65 cm dal fuoco (dose per frame
in grafia e rateo di dose in scopia), misurati utilizzando un fantoccio di PMMA da 20 cm di spessore e una camera
a ionizzazione piatta ad aria libera (magna 1 cc con elettrometro PTW), per la modalità di acquisizione addome.
Poichè l’angiografo non permette la selezione del numero di frame al secondo se non programmato
nell’impostazione del protocollo prescelto, si è richiesto alla ditta fornitrice la possibilità di selezionare, all’interno
di un nuovo protocollo di acquisizione denominato UFE, il numero di frame al secondo da 1 a 3. Si è inoltre
richiesta una modifica, solo in questo protocollo, della modalità di acquisizione in scopia secondo lo schema
riportato in tabella 4. In tabella 5 sono riportati i ratei di dose misurati secondo quanto sopra descritto, per il
protocollo addome a bassa dose di recente introduzione (febbraio 2013), mentre nelle tabelle 6 e 7 sono confrontate
le modalità di acquisizione. ). Per ogni paziente trattata prima dell’ottimizzazione e per le 20 pazienti trattate
successivamente alla modifica del protocollo di acquisizione, sono state valutate la dose alle ovaie e la dose
efficace con il programma di calcolo PCXMC 2.0 ipotizzando le ovaie sempre all’interno del campo RX e
utilizzando, come dato d’ingresso, il valore di DAP fornito dall’angiografo. La dose media alla cute è stata valutata
con pellicole radiocromiche per ogni paziente (figure 1 e 2).
SID = 100 cm
mGy/frame a
Fps = 3
65 cm
Applicazione FOV (cm)
48
2.1
Addome
31
2.9
22
6.1
Tabella 2. Vascolare grafia addome 3 fps
Modalità
scopia
Filtro aggiuntivo
pps
I - Low
0.9 mmCu + 1
mmAl
15
II Normal
0.4 mmCu + 1
mmAl
15
III - High
0.1 mmCu + 1
mmAl
15
Rateo di dose
ingresso paz.
FOV [cm]
[mGy/min a 65
cm]
48
6.7
37
9.1
22
14.9
48
14.0
37
18.3
22
30.3
48
24.5
37
32.8
22
53.9
Tabella 3. Vascolare scopia addome
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Modalità
scopia
Filtro aggiuntivo
pps
I - Low
0.9 mmCu + 1
mmAl
7.5
II Normal
0.9 mmCu + 1
mmAl
15
III - High
0.4 mmCu + 1
mmAl
15
Tabella 4. Vascolare scopia UFE
SID = 100 cm
mGy/frame a
Fps = 3
65 cm
Applicazione FOV (cm)
48
0.8
Addome
31
1.1
Bassa Dose
22
2.2
Tabella 5. Vascolare grafia addome bassa dose 3 fps
Modalità Addome
Scopia I
Grafia
15 pps
3 fps
0.9 mmCu + 4 mmAl
3 mmAl
6.4 mGy/min
6.0 mGy/s
Modalità UFE
Scopia I
Grafia
7.5 pps
1 fps
0.9 mmCu + 4 mmAl
3 mmAl
3.3 mGy/min
2.0 mGy/s
Tabella 6 e 7. Confronto tra il protocollo dedicato per l’embolizzazione delle arterie uterine (UFE) e il normale
protocollo addome
Come già accennato in Emodinamica gli angiografi sono stati consegnati con protocolli standard e protocolli a dose
ridotta, in funzione del peso del paziente, ma solo in modalità grafia. La configurazione iniziale dell’angiografo
permette di vedere molto bene le piccole strutture coronariche e ciò è utile da un punto di vista diagnostico e
interventistico coronarico. In interventistica cardiologica non coronarica (procedure strutturali) le necessità di
visualizzazione sono profondamente diverse. Le procedure strutturali non necessitano di elevata risoluzione
spaziale o temporale poiché le dimensioni delle strutture anatomiche su cui si va a lavorare hanno dimensioni
importanti. Un buon esempio sono le procedure in cui viene trattata la valvola aortica (es. TAVI) o la valvola
mitrale (es. MitraClip) in cui il tempo totale di scopia non può essere ridotto ma la risoluzione temporale può essere
limitata a poche immagini al secondo almeno per gran parte della procedura. Anche nelle procedure coronariche è
possibile lavorare con una inferiore risoluzione temporale rispetto agli standard proposti (15 e 30 fps). Accettare di
lavorare con una risoluzione inferiore permette, in particolare nell’esecuzione di procedure di angioplastica
complesse e di disostruzione coronarica, una significativa riduzione di dose al paziente.
A tale proposito è stato richiesto alla ditta fornitrice di modificare le modalità di acquisizione in scopia, in modo da
ridurre il numero di impulsi al secondo. La configurazione attuale dei programmi di acquisizione permette quindi di
lavorare in due modalità da noi denominate “High quality” e “Low Dose” (tabelle 8, 9 e 10) che possono essere
utilizzate anche sullo stesso paziente, in funzione delle reali esigenze diagnostiche, nel corso dell’intervento. In
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particolare la modalità “Low dose” è preimpostata nei casi di interventistica strutturale ed in coronarica sia negli
esami diagnostici che in interventistica per i pazienti normotipo con indice di massa corporea (BMI) inferiore a 25.
Modalità
scopia
Filtro
pps
I - Low
0.4 mmCu + 1
mmAl
15
II Normal
0.1 mmCu + 1
mmAl
15
III - High
0.1 mmCu + 1
mmAl
30
Rateo di dose
ingresso paz.
FOV [cm]
[mGy/min a 65
cm]
25
11.5
20
16.5
15
22.0
25
25.8
20
35.5
15
47.1
25
33.8
20
45.9
15
55.0
Tabella 8. Emodinamica scopia “High quality”
Modalità
scopia
Filtro
pps
Scopia I
Low 7.5
0.4 mmCu + 1
mmAl
7.5
Scopia II
Low 15
0.4 mmCu + 1
mmAl
15
Scopia III
Normal 15
0.1 mmCu + 1
mmAl
15
Rateo di dose
ingresso paz.
FOV [cm]
[mGy/min a 65
cm]
25
5.6
20
8.1
15
10.6
25
11.4
20
16.0
15
21.5
25
25.8
20
34.5
15
43.3
Tabella 9. Emodinamica scopia “Low Dose”
Applicazione Filtro aggiuntivo pps FOV [cm]
High Quality
---
15 e
30
Low Dose
0.1 mmCu + 1
mmAl
7.5 e
15
25
20
15
25
20
15
mGy/frame a 65
cm
0.15
0.20
0.27
0.10
0.14
0.18
Tabella 10. Emodinamica grafia
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Fondamentale, per capire le criticità e ben selezionare i casi su cui lavorare, è stata la creazione di alcune banche
dati contenenti le informazione relative alla/e procedura/e eseguite e ai parametri di esposizione ricavati dal report
dosimetrico. In particolare sono stati inseriti in un foglio excel i dati del paziente, il tipo d’esame o la procedura
interventistica, alcuni parametri aggiuntivi (quali: il tipo di accesso, gli operatori, il volume di contrasto
somministrato), la dose per area (totale e parziale in scopia e grafia), il tempo totale di scopia, il numero di
immagini in grafia, il kerma in aria totale nel punto di riferimento interventistico e la percentuale di dose in aria per
10 aree selezionate. Per le procedure toraciche, infatti, il report dosimetrico dell’angiografo, fornisce la
distribuzione di dose in aria per 10 diverse zone, in termini di percentuale di 2 Gy in aria. Il modello di calcolo
implementato consiste in una sfera del diametro di 30 cm posizionata all’isocentro sviluppata in 10 aree distinte
secondo gli angoli riportati in figura 3.
Al fine di stimare la dose massima alla cute del paziente sono state impiegate le pellicole radiocromiche
(Gafchromic® XR-RV2 e XR-RV3) [4, 5] posizionate tra il lettino e il materassino, come illustrato in figura 1, su
tutte le pazienti trattate con procedura UFE (figura 2) e per 50 procedure cardiologiche equamente ripartite nelle
due sale di emodinamica.
In particolare, in emodinamica, il valore di dose su un’area apprezzabile (> 6 cm2) della pellicola radiocromica è
stato correlato alla percentuale massima di kerma in aria registrata dall’angiografo. La curva di correlazione
ottenuta unendo i dati di entrambe le sale cardiologiche è riportato in figura 4; il coefficiente di correlazione
ottenuto, pari a 1.7, permette di stimare la dose alla cute per ogni paziente trattato in cardiologia. Nelle figure 5 e 6
sono inoltre riportate le curve di correlazione ottenute con i valori di dose misurati sulle pellicole e il valore
cumulativo di kerma in aria e il prodotto dose per area; come ipotizzabile i valori dei coefficienti di correlazione si
abbassano al diminuire della specificità del parametro dosimetrico considerato.
Figura 1. Posizionamento pellicola radiocromica sul lettino dell’angiografo
Figura 2. Esempio di distribuzione di dose su pellicola radiocromica in procedura vascolare
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Dose GAF (mGy)
Figura 3. Report dosimetrico: percentuale di 2 Gy in aria (ascissa: rotazione, ordinata: cranio-caudale)
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
y = 1.7 x
R2 = 0.88
0
1000
2000
3000
4000
Dose m ax report dosim etrico ditta (m Gy)
6000
y = 1.0351x
5000 2
R = 0.77
4000
3000
2000
1000
0
0
1000
Dose GAF (mGy)
Dose GAF (mGy)
Figura 4. Correlazione tra il valore di dose massimo fornito dal report e la dose cute ricavata dalla pellicola
radiocromica
2000
3000
4000
5000
y = 17.9x
R2 = 0.69
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
Karia,cum (mGy)
100
200
300
DAP totale (mGy x cm2)
Figure 5 e 6. Correlazioni tra il kerma in aria cumulativo (punto riferimento interventistico), la DAP totale e la
dose cute ricavata dalla pellicola radiocromica
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Discussione e conclusioni
Come già indicato la modifica del protocollo di acquisizione in Radiologia Vascolare ha permesso di ottimizzare la
procedura di embolizzazione delle arterie uterine con una notevole riduzione di dose alla paziente. In tabella 11 è
riportato il confronto fra le valutazioni eseguite sulle pazienti sottoposte a trattamento prima della modifica del
protocollo (pre-ottimizzazione: 18 pazienti) e dopo l’ottimizzazione (post- ottimizzazione: 20 pazienti). Si può
notare come le dosi medie siano ridotte del 50 % circa.
Periodo
Pre-ottimizzazione
Post-ottimizzazione
<Dose ovaie> (mGy)
360
160
<E> (mSv)
62
27
<Dose cute> (Gy)
2.3
1.1
Tabella 11. Embolizzazione delle arterie uterine: risultati misure “in-vivo”
L’analisi dei dati raccolti in emodinamica in diversi trimestri, ha permesso di confrontare i valori medi di dose e
del tempo di esposizione con i livelli di riferimento proposti dall’International Atomic Energy Agency (IAEA) [6] e
con i più recenti livelli proposti da un programma di monitoraggio nazionale spagnolo [6] (tabelle 12, 13, 14 e 15) .
Il confronto con i livelli di riferimento conferma l’ottimizzazione delle procedure ma anche un ampio margine di
lavoro per ulteriori miglioramenti che possono essere apportati. Da notare infatti la riduzione di circa il 50% di
DAP nel trimestre 2013, da parte dell’Emodinamica 1, grazie alle nuove modalità di lavoro introdotte, con la
riduzione del numero di immagini acquisite al secondo in grafia e scopia. Nel laboratorio di emodinamica 2 la
riduzione media, della DAP, è di circa il 30%. La diversa riduzione di dose è legata al differente utilizzo, nel
periodo in esame, dei protocolli disponibili: il laboratorio 2 ha utilizzato i protocolli a dose ridotta per i pazienti con
idoneo BMI ma ha impiegato, con minor frequenza, l’acquisizione a 7.5 frame per secondo.
Precedura CA
9
Spanish
Society of
cardiology
(2011)
8
50
44
IAEA (2009)
Difficoltà
intermedia
Tempo scopia (min)
DAP totale (Gy x
cm2)
Verifica
2012
(I Trimestre)
Verifica 2013
(feb. – apr.)
7.4
8
66.7
27.1
Tabella 12. Emodinamica I: coronarografia (CA)
Precedura CA
9
Spanish
Society of
cardiology
(2011)
8
50
44
IAEA (2009)
Difficoltà
intermedia
Tempo scopia (min)
DAP totale (Gy x
cm2)
Verifica
2012
(I Trimestre)
Verifica 2013
(feb. – apr.)
6.1
7.3
58.9
42.4
Tabella 13. Emodinamica II: coronarografia (CA)
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Precedura CA + PTCA
Tempo scopia (min)
DAP totale (Gy x cm2)
IAEA (2009)
Difficoltà
intermedia
22
125
Spanish Society of
cardiology (2011)
Verifica 2012
(I Trimestre)
Verifica 2013
(feb. – apr.)
16.9
128.6
12.8
126.9
14.2
63.1
Tabella 14. Emodinamica I: angioplastica (PTCA) + CA
Precedura CA + PTCA
Tempo scopia (min)
DAP totale (Gy x cm2)
IAEA (2009)
Difficoltà
intermedia
22
125
Spanish Society of
cardiology (2011)
Verifica 2012
(I Trimestre)
Verifica 2013
(feb. – apr.)
16.9
128.6
14.3
121.7
15.9
87
Tabella 15. Emodinamica II: angioplastica (PTCA) + CA
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Stima dose cute (Gy)
50
Emodinamica 2 - I
trim. 2012
30
25
3.7
3.4
3.1
2.8
2.5
2.2
1.9
1.6
1.3
Stima dose cute (Gy)
35
20
10
5
0.1
0.6
1.1
1.6
2.1
2.6
3.1
3.6
4.1
4.6
5.1
5.6
6.1
6.6
7.1
7.6
0
30
20
10
0
0.1
0.6
1.1
1.6
2.1
2.6
3.1
3.6
4.1
4.6
5.1
5.6
6.1
6.6
7.1
7.6
8.1
8.6
15
Emodinamica 2 Feb. - Apr. 2013
40
Frequenza
Frequenza
1
0.1
Emodinamica 1 Feb - Apr. 2013
0.7
Frequenza
Emodinamica 1I trim. 2012
0.4
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0.1
0.7
1.3
1.9
2.5
3.1
3.7
4.3
4.9
5.5
6.1
6.7
7.3
7.9
8.5
9.1
Frequenza
Analizzando tutti i dati raccolti, per mezzo di semplici istogrammi in funzione della dose alla cute stimata
utilizzando il fattore di correlazione ricavato per mezzo delle misure eseguite con pellicole radiocromiche, in
entrambe le sale, per tre trimestri campione (anni 2012 e 2013), si sono ricavate una serie di importanti
considerazioni relativamente all’analisi di casi particolarmente critici dal punto di vista dosimetrico (figura 7).
Stima dose cute (Gy)
Stima dose cute (Gy)
Figura7. Istogrammi della stima della dose alla cute dei pazienti trattati presso le Emodinamiche I e II in due
differenti trimestri
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Per definire le criticità si è utilizzato il valore di 3 Gy di dose cute, definito come Substantial Radiation Dose Level
(SRDL) nelle pubblicazioni [1e 2]; il SDRL è indicato come livello di dose che può produrre un evento rilevabile
clinicamente oltre il quale è consigliato il follow-up. Nelle tabelle 16 e 17, relative a due trimestri del 2012, si può
notare come la dose massima stimata alla cute sia ampiamente superiore a 3 Gy e che il numero di casi con dose
superiore a 3 Gy non sia trascurabile. L’analisi a posteriori di molti di questi pazienti ha mostrato casi di procedure
molto complesse e quindi con tempi di lavoro in scopia e numero di immagine acquisite in grafia importante.
Proprio la revisione di tali casi ha permesso di incrementare l’impiego, non senza sforzo da parte degli operatori,
della grafia a 7.5 impulsi per secondo e di richiedere, alla ditta fornitrice, la modalità di acquisizione in scopia a
7.5 impusi al secondo. Si è inoltre deciso di introdurre la pratica della notifica, al primo operatore, del
raggiungimento di un livello di dose importante (2 Gy di dose alla cute, da noi definiti warning) su una data area,
come indicato nei lavori sopra citati [1 e 2]. La successiva raccolta dati eseguita nel trimestre febbraio – aprile 2013
ha confermato l’utilità delle modifiche apportate alle modalità di lavoro (tabella 18) mostrando come in
emodinamica 1 la dose massima alla cute, per una singola procedura, si sia notevolmente ridotta (da 8 a 4 Gy
circa). Ciò consente di avere, anche nel caso di procedure ripetute, un maggior margine di lavoro prima di
raggiungere la criticità dei 10 Gy stimati alla cute del paziente [7].
Emodinamica 1
Gen-mar 2012
Mag-lug 2012
Dose cute max (Gy)
9.1
7.6
> 3 Gy
15 casi
14 casi
N° Paz.
346
300
%
4.3
4.7
Emodinamica 2
Gen-mar 2012
Mag-lug 2012
Dose cute max (Gy)
7.9
8.4
> 3 Gy
26 casi
22 casi
N° Paz.
301
150
%
8.6
14.7
Tabelle 16 e 17. Emodinamiche I e II: dose alla cute massima, numero di casi con dose superiore a 3 Gy (2012)
Perido: feb. – apr. 2013
Emodinamica 1
Emodinamica 2
Dose cute max (Gy)
3.6
8.8
> 3 Gy
5 casi
19 casi
N° Paz.
365
397
%
1.4
4.8
Tabella 18. Emodinamiche I e II: dose alla cute massima, numero di casi con dose superiore a 3 Gy (2013)
La variazione di programmi di acquisizione e della gestione delle procedure necessita, per la corretta applicazione,
di un programma di formazione specifica del personale interessato (Medici Specialisti e TSRM). A tale proposito è
stato eseguito un corso di formazione volto al personale interessato con interventi dei medici responsabili
dell’esecuzione delle procedure e del personale della fisica sanitaria [8].
L’approccio utilizzato nell’ottimizzazione per l’esecuzione delle procedure interventistiche è il risultato della
collaborazione tra diverse figure professionali che permette di crescere nei vari campi della professione con un
obiettivo comune: la riduzione della dose al paziente e all’operatore. Tale esperienza è stata anche pubblicata
recentemente da altri gruppi [9].
References:
[1] M. S. Stecker et al., Guidelines for patient radiation dose management, Journal of Vascular and Interventional
Radiology (2009), 20:S263-S273
[2] C. E. Chambers, K. A. Fetterly et al.,Radiation safety program for the cardiac catheterisation laboratory,
Catheterization and Cardiovascular Interventions (2011), Vol. 77, 546-556
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[3] P. Muratore, P. Isoardi et al., Ottimizzazione dosimetrica negli interventi di embolizzazione delle arterie
uterine, Riassunti 45° Congresso Nazionale SIRM Torino 1-5 giugno 2012, 340
[4] O. Rampado et al., Dose and energy dependance of resposnse of gafchromic XR-QA film for kilovoltage x-ray
beams, Physics in Medicine and Biology (2006), Vol. 51: 2871-2881
[5] O. Rampado et al., Dose area product evaluations with gafchromic XR-R films and a flat-bed scanner, Physics
in Medicine and Biology (2006), Vol. 51: N403-N409
[6] Sanchez R., Vano E. et al., A national programme for patient and staff dose monitoring in interventional
cardiology, Radiation Protection Dosimetry (2011), Vol. 147, pp.57-61
[7] G. Sianos et al., Recanalisation of chronic total coronary occlusions: 2012 consensus document from the
EuroCTO club, EuroIntervention 2012, 8-online publish-ahead-of-print (May 2012)
[8] Progetto formativo Azienda Ospedaliera Città della Salute e della Scienza di Torino “Aggiornamento in
radioprotezione su apparecchiature agiografiche digitali”, maggio/giugno 2013
[9] K. A. Fetterly, M. Verghese et al., Radiation dose reduction in the invasive cardiovascular laboratory.
Implementing a culture and philosophy of radiation safety, Journal of the American College of Cardiology (JACC)
(2012), Vol. 5 (N°6): 866-873
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Physical characterization of a new CT iterative reconstruction method operating in sinogram space.
C.Ghetti1, F.Palleri1, G.Serreli1, O.Ortenzia1, L.Ruffini 2
1
Servizio di Fisica Sanitaria, Azienda Ospedaliero-Universitaria, Parma, Italy
2
Dipartimento di Diagnostica per Immagini, Azienda Ospedaliero-Universitaria, Parma, Italy
The use of iterative reconstruction algorithms in Computed Tomography (CT) has become a crucial issue for dose
reduction in CT examinations. The main advantage of iterative algorithms opposed to Filtered Back Projection
(FBP) is the incorporation of physical models, which allows for CT studies at reduced doses with preserved image
quality and low levels of image noise [1-9].
The most important iterative reconstruction methods and the solutions introduced by CT manufacturers have been
recently reviewed [10].
The latest reconstruction algorithm introduced by Siemens is Sinogram Affirmed Iterative Reconstruction
(SAFIRE). It is FDA–approved and it is considered innovative compared to previous algorithm of the family,
Iterative Reconstruction In Image Space (IRIS) [11], as it works not only in image space but also in raw data
domain. First, an anisotropic noise model is applied to images reconstructed with FBP in order to reduce the
variance of the signal. After each iteration data are re-projected in sinogram space to validate (or affirm) the images
with measurement data, the detected deviations are corrected, yielding an updated image [12].
Previous clinical studies exploring SAFIRE reconstruction have measured parameters as Contrast-to-Noise Ratio
(CNR) and Signal-to-Noise Ratio (SNR) and provided a subjective assessment of image quality. Most of these
studies reports an image noise reduction, without loss of diagnostic information, and consistent dose reduction [1214].
Neverthless, an accurate quantitative characterization of SAFIRE reconstruction is not available in literature. The
aim of this study is thus to evaluate the SAFIRE algorithm using image quality parameters measured on phantoms
in order to describe the effect of iterative reconstruction with objective metrics.
Noise, noise power spectrum (NPS), CNR, kernel impact on noise reduction, linearity and accuracy of CT numbers
and both transverse and coronal spatial resolution have been investigated using dedicated phantoms and results
have been compared to traditional FBP.
Spatial resolution is preserved by SAFIRE both in transverse and coronal planes, even at low dose levels. Accuracy
and linearity in CT number are not affected by iterative reconstruction. SAFIRE is able to decrease image noise
with a reduction up to 60%. This effect is independent from the kernel but strongly related to the strength of
SAFIRE applied. As a direct consequence, low contrast detectability (in term of CNR) is improved by SAFIRE,
suggesting that a consistent dose reduction can be performed in clinical protocols using this iterative
reconstruction method.
Another aspect examined is image texture in term of NPS: with SAFIRE strength of 4 and 5 the peak of the NPS
curve is shifted towards low frequencies. This effect is coupled with a blotchy image quality impression. The fact
that the user has the possibility to change different strength in SAFIRE application is especially important. In this
way a good compromise can be reached between dose reduction and a familiar image appearance.
Full paper published in Journal of Applied Clinical Medical Physics, July 2013.
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References:
[1] Marin D, Nelson RC, Schindera ST, Richard S, Youngblood RS, Yoshizumi TT, Samei E. Low-tube-voltage,
high-tube-current multidetector abdominal CT: improved image quality and decreased radiation dose with adaptive
statistical iterative reconstruction algorithm-initial clinical experience. Radiology. 2010 Jan;254(1):145-53.
[2] Silva A, Lawder H, Hara A, Kujak J, Pavlicek W. Innovations in CT Dose Reduction Strategy: Application of
the Adaptive Statistical Iterative Reconstruction Algorithm, AJR 2010;194: 191-199.
[3] Hara AK, Paden RG, Silva AC, Kujak JL, Lawder HJ, Pavlicek W. Iterative reconstruction technique for
reducing body radiation dose at CT: feasibility study. AJR Am J Roentgenol. 2009 Sep;193(3):764-71.
[4] Sagara Y, Hara A, Pavlicek W, Silva A, Paden R, Wu Q. Abdominal CT: Comparison of
Low-Dose CT With Adaptive Statistical Iterative Reconstruction and Routine-Dose CT With Filtered Back
Projection in 53 PatientsAJR 2010; 195:713-719.
[5] Leipsic J, LaBounty TM, Heilbron B, Min JK, Mancini GBJ, Lin FY, Taylor C, Allison D, Earls JP. Adaptive
Statistical Iterative Reconstruction:Assessment of Image Noise and Image Quality in Coronary CT Angiography.
AJR 2010;195:649-654.
[6] Leipsic J, LaBounty TM, Heilbron B, Min JK, Mancini GBJ, Lin FY, Taylor C, Allison D, Earls JP. Estimated
Radiation Dose Reduction Using Adaptive Statistical Iterative Reconstruction in Coronary CT Angiography: The
ERASIR Study. AJR 2010;195:655-660.
[7] Pontana F, Pagniez J, Flohr T, Faivre JB, Duhamel A, Remy J, Remy-Jardin M. Chest computed tomography
using iterative reconstruction vs filtered back projection (Part 1): evaluation of image noise reduction in 32
patients. Eur.Radiol 2011; 21:627-635.
[8] Bittencourt MS, Schmidt B, Seltman M, Muschiol G, Ropers D, Daniel W, Achenbach S, Iterative
Reconstruction in image space (IRIS) in cardiac computed tomography:initial experience. Int J Cardiovasc Imaging
2010;7: 1081-7.
[9] Funama Y, Taguchi K, Utsunomiya D, Oda S, Yanaga Y, Yamashita Y, Awai K. Combination of a Low-TubeVoltage Technique with Ibrid Iterative Reconstruction (iDose) Algorithm at Coronary Computed Tomographic
Angiography. Comput Assist Tomogr 2011 25: 480-485.
[10] Beister M, Kolditz D, Kalender W. Iterative reconstructions methods in X-ray CT. Phys. Med. 2012; 28: 94108.
[11] Ghetti C, Ortenzia O, Serreli G. CT iterative reconstruction in image space: a phantom study ,Phys Med. 2012
Apr;28(2):161-5.
[12] Baumueller S, Winklehner A, Karlo C, Goetti R, Flohr T, Russi EW, Frauenfelder T, Alkadhi H. Low-dose
CT of the lung: potential value of iterative reconstructions. Eur Radiol. 2012 Jun 15.
[13] Ebersberger U, Tricarico F, Schoepf UJ, Blanke P, Spears JR, Rowe GW, Halligan WT, Henzler T, Bamberg
F, Leber AW, Hoffmann E, Apfaltrer P. CT evaluation of coronary artery stents with iterative image
reconstruction: improvements in image quality and potential for radiation dose reduction. Eur Radiol. 2012 Jul 10.
[14] Baker ME, Dong F, Primak A, Obuchowski NA, Einstein D, Gandhi N, Herts BR, Purysko A, Remer E,
Vachani N. Contrast-to-Noise Ratio and Low-Contrast Object Resolution on Full- and Low-Dose MDCT: SAFIRE
Versus Filtered Back Projection in a Low-Contrast Object Phantom and in the Liver. AJR Am J Roentgenol. 2012
Jul;199(1):8-18.
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Sistemi di modulazione in TC: Riduzione della dose
Dose reduction in CT tube current modulation systems
G.Lucconi1, G. Feliciani1, N.Scrittori2, L. Pierotti3
(1) Post-graduate School in Medical Physics, University of Bologna, Italy
(2) Medical Physics Department, S.Maria delle Croci Hospital, Ravenna, Italy
(3) Medical Physics Department, S.Orsola-Malpighi University Hospital, Bologna, Italy
Purpose: In this study we investigated dose reduction in CT with tube current modulation systems.
Materials and methods: Scans were performed with 8 scanners: 2 GE Lightspeed VCT 64 and 1 GE Lightspeed
16 (AutomA 3D longitudinal and angular AEC), 1 Siemens Sensation 16 (CARE Dose 4D combined AEC), 3
Philips Brilliance 6, 16 and 64 and 1 Philips iCT 128 (separate ZDOM for longitudinal AEC and DDOM for
angular AEC). The SPR was acquired at different kV and mA. A chest and an abdomen anthropomorphic phantoms
were used to simulate a standard patient positioned feet first and head first, centred and ±5cm off axis; helical
protocols with and without modulation were employed.
A 10X6-3CT pencil beam chamber was used to measure dose profile in air during scans with angular modulation.
Dose variations were evaluated in terms of CTDI and effective and organ doses obtained with IMPACT CT patient
dose calculator, version 1.0.4. An excel macro was developed to include modulation by considering mA values for
each slice; in the over-ranging region mA were assumed equal to the first and last values of the scan.
Results: Dose profiles measured during angular modulation agree with mA planned before the scan and show
higher values in lateral projections, corresponding to the mA recorded in protocols with longitudinal modulation
only. Differences were observed varying the initial tube position.
A ±5cm off axis scan leads to a dose variation up to 30%, with differences between scanners.
SPR parameters need to be optimized to meet scan conditions as dose is increased up to 20% by lowering the kV or
choosing a small mA value.
Effective doses calculated with mA values of each slice show differences < 6% with doses obtained with average
mA, that can therefore be used for rough estimates. Larger variations up to 60% are however detected in organ
doses.
In agreement with the literature, our results show how longitudinal AEC is much more effective in dose reduction
(up to -40%) compared to angular AEC (-20% for chest and -15% for abdomen region).
The average effective dose obtained in this study is (7.7 ± 1.6) mSv for abdomen scans (range 6.7 – 11 mSv) and
(8.3 ± 1.4) mSv for chest scans (range 6.4 – 12 mSv).
Conclusion: AEC techniques can reduce patient dose without excessively increasing image noise; longitudinal and
combined systems seem more effective. Reference image quality parameters are yet crucial to allow this reduction,
along with patient positioning and pre-scanning parameters.
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Sistemi di modulazione della dose in MSCT: valutazione della qualità delle immagini per l’ottimizzazione
dei protocolli clinici
Automatic tube current modulation in MSCT: image quality assessment for clinical protocol optimization
L. Pierotti1, G. Feliciani2, G.Lucconi2, N.Scrittori3
(1) Medical Physics Department, S.Orsola-Malpighi University Hospital, Bologna, Italy
(2) Post-graduate School in Medical Physics, University of Bologna, Italy
(3) Medical Physics Department, S.Maria delle Croci Hospital, Ravenna, Italy
Purpose: In this study we investigated AEC systems from 3 manufacturers having different indicators of image
quality.
Materials and methods: Images were acquired with 8 scanners: 2 GE Lightspeed VCT 64 and 1 GE Lightspeed
16 (AutomA 3D longitudinal and angular AEC), 1 Siemens Sensation 16 (CARE Dose 4D combined AEC), 3
Philips Brilliance 6, 16 and 64, iCT 128 (separate ZDOM for longitudinal AEC and DDOM for angular AEC). The
CT acquisitions were performed at different kV and mA to investigate the effect on the modulation; standard
reconstruction algorithm was employed. A chest and an abdomen anthropomorphic phantoms were used to
simulate a standard patient positioned as in routine clinical examination and ±5cm off axis; standard helical
protocols with and without modulation were employed. Different values of the indicator of image quality were
tested.
mA profiles along the scan length were obtained using ImageJ; mAs were normalized to a factor taking into
account the different geometry and filtration of the scanners. Noise was evaluated with ROI placed in uniform
areas available throughout the phantom; increased noise uniformity was assessed through the coefficient of
variation (Cv).
Results: A variation of noise index (for GE scanners) or reference mAs (for others) resulted in a shift of the
profile; the same happened when scout kV or mA were changed.
Combined and longitudinal AEC systems show similar normalized mAs profiles, with higher values in the shoulder
and the pelvis regions; differences up to 40% were observed between scanners. Different profiles were detected
when the scan direction was reversed in Siemens scanner.
Philips DDOM angular modulation shows almost flat profiles; coherently the tube current range is wider when only
longitudinal modulation was employed in scanner with combined AEC. Large variations in the mAs values are
found at the beginning and at the end of the scans.
The image noise increased for up to 10 CT numbers when the AEC system was used compared with AEC off;
different trends were observed for longitudinal and angular AEC. Cv shows a small increased in noise uniformity
only for longitudinal AEC systems.
Conclusion: Despite the different nature of AEC systems, the outcomes of combined and longitudinal current
modulation are similar. The image noise is increased to an acceptable level and its uniformity along the scanning
direction is slightly improved.
References:
[1] Adam C. Turner, The feasibility of a scanner-independent technique to estimate organ dose from MDCT scans:
Using CTDIvol to account for differences between scanners, Med. Phys. (2010) 37(4), 1816-1825
[2] L. Berta, Optimisation of an MDCT abdominal protocol: Image quality assessment of standard vs. iterative
reconstructions, Phys.Med. (2013) , 1-9
[3] K L Boedeker, Application of the noise power spectrum in modern diagnostic MDCT: part II. Noise power
spectra and signal to noise, Phys.Med.Biol. (2007) 52, 4027 - 4061
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L’impiego dei nuovi sistemi di mappaggio elettroanatomico riduce la dose al paziente nelle procedure
di ablazione a radiofrequenza?
Do the novel electroanatomic mapping systems reduce patient radiation dose in radiofrequency
ablation procedures?
A. Radice1,2, C. Pasquali2, G. Rovaris3, A. Vincenti3, N. Paruccini2, A. Crespi2
(1) Università degli Studi di Milano – Scuola di Specializzazione in Fisica Medica, Milano
(2) Azienda Ospedaliera San Gerardo – S.C. Fisica Sanitaria, Monza (MB)
(3) Azienda Ospedaliera San Gerardo – S.C. Cardiologia, Monza (MB)
Purpose: in electrophysiology treatment by radiofrequency ablation (RFA) patients can be exposed to very
high radiation doses and the risk of tissue reaction due to the long fluoroscopy time required for these
procedures may be significant. The recent introduction of non-fluoroscopic three-dimensional navigation
systems has brought substantial improvements in cardiac electrophysiological mapping and in dose
reduction. The aim of this study was to evaluate the impact of Carto 3 navigation system (Bionsence
Webster, CA, USA) on patient exposure during RFA procedures.
Methods and materials: Data from 116 RFA procedures were analysed. Total kerma-area product including
both fluoroscopic and fluorographic contributions (PKA), total air-kerma at patient reference point (Ka,i),
fluoroscopy time and the number of acquired images were supplied by the angiographic system (Philips
Allura Xper FD10). The peak skin dose (Dskin,local) was measured using Gafchromic XR-RV3 films in 25
procedures. Patients were divided into two groups, with (group A) or without (group B) Carto system.
Results: A local PKA trigger level of 122 Gycm2 was related to a Dskin,local of 2 Gy, the approximate threshold
for transient erythema. Median fluoroscopy time and Dskin,local values were 10.6 minutes and 0.48 Gy in group
A and 8.5 minutes and 0.15 Gy in group B for atrial flutter ablation. Furthermore, median fluoroscopy time
and Dskin,local values were 11.6 minutes and 0.18 Gy in group A and 6.9 minutes and 0.17 Gy in group B for
ventricular tachycardia ablation. Maximum value of fluoroscopy time (59 minutes) and Dskin,local (4.8 Gy)
were obtained in RFA for Wolff–Parkinson–White syndrome.
Conclusion: Routine use of Carto 3 navigation system results in a reduction in fluoroscopy time and patient
radiation exposure only if properly used.
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Studio dei parametri di acquisizione per l’ottimizzazione delle esposizioni su un sistema CT dotato di
algoritmo di ricostruzione iterativo delle immagini.
Study of acquisition parameters for the optimization of exposures on a CT system equipped with
iterative image reconstruction algorithm.
F. Bonutti (1), J. A. Soto Salazar (2) G. Brondani (3) , I.Baldo (3), M.Duratti (1), I.Ester (3), R. Padovani (1),
L. Pierotti (4), F.Spessot (3), F.Tarantini (3)
(1) Medical Physics Department, University Hospital of Udine
(2) 1st Level Master degree in Clinical Imaging Systems Administrator, University of Milano-Bicocca
(3) Emergency Radiology Department, University Hospital of Udine
(4) Medical Physics Department, Policlinico S.Orsola Malpighi of Bologna
Purpose: to analyze the image noise and CTDIvol dependence on different sets of acquisition parameters in
order to optimize the patient exposures in CT.
Methods and materials : on a 64-slice CT scanner (mod. HD750 Discovery, GE) equipped with the
iterative image reconstruction algorithm (ASIR, Adaptive Statistical Iterative Reconstruction, GE) several
acquisitions were performed on the Rando anthropomorphic phantom, applying the Chest-Abdomen-Pelvis
protocol used in the clinical routine. The scan length was kept constant to 62 cm from the thigh’s root to the
manubrium of sternum. In order to verify if the current modulation, and indirectly the image noise and
patient dose, depends on the topogram exposure parameters, the latter was performed in four different x-ray
tube orientation sequences :1)AP-LAT, 2)LAT-AP, 3)AP-LAT and 4)PA-LAT, varying the tube current (10
mA, 50 mA) at 100 kV. CT scans were performed by varying also the pitch, the mAs range, and the
application of ASIR (0%-50%), while maintaining constant Noise Index (NI). For each scan we recorded the
CTDIvol, the DLP values displayed on the CT console and the table of current modulation. Image noise was
evaluated by measuring the standard deviation on three different transversal sections cranial, medial, caudal.
Results : for all the analyzed configurations, CTDIvol is significantly lower for LAT-AP respect to the
others topograms sequences (up to -17% for 10 mA topogram current and up to -12 % for 50 mA topogram
current). Keeping constant the topogram sequence, using 50 mA instead 10 mA implies is a low CTDIvol
reduction of 2% (AP-LAT), 3%(LAT-AP), 1(PA-LAT), 7%(PA-LAT). Keeping CTDIvol constant, the use
of ASIR at 50% , implies a noise reduction of 32% at cranial, medial and caudal level.
Conclusions : LAT-AP topogram sequence implies, compared to the others, a significant patient dose
reduction. Acquisition parameters on modern MDCT scanners affect in a complex way the image quality and
the patient dose. For our system (HD750 Discovery, GE) this systematic study allowed to define a graphical
representation of the different sets of scanning exposures parameters, represented as points on the dose-noise
plane, helping in the optimization process.
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Determination of in vivo local skin dose using a system based on p-type MOSFET detectors in patients
undergoing radiological interventional procedures
M.D. Falco1,2, P. Bagalà1, M. Stefanini1, R. Fiori1, R. Gandini1, S. Masala1, D. Morosetti1, E. Calabria1, A.
Tonnetti2, G. Verona-Rinati2, R. Santoni1 and G. Simonetti1
(1) Department of Diagnostic Imaging, Molecular Imaging, Interventional Radiology and Radiotherapy, Tor
Vergata University General Hospital, Viale Oxford 81, 00133 Rome, Italy
(2) INFN–Department of Industrial Engineering, University of Rome "Tor Vergata", Via del Politecnico 1, 00133
Rome, Italy
In the past 20 years, the clinical practice of radiological interventional procedures (RIPs) that use image guidance
has been greatly enhanced. However, RIPs can be associated to high doses to patients, which are due to long
fluoroscopy times and high number of frames, and which, in some cases, could be the cause of deterministic or
stochastic effects. The purpose of this work is to present a methodology to estimate the maximum local skin doses
using the cable-free OneDoseTM system based on p-type MOSFET detectors for 4 RIPs: percutaneous
vertebroplasty (PVP), percutaneous disc decompression by means of coblation (PDD), medial branch neurolysis by
using radiofrequency (RFA) and endovascular treatment for the critical limb ischemia (CLI). In order to assess the
validity of the used methodology we compared, when possible, our results with data reported in literature. The Xray equipment used was a Philips Integris Allura Xper FD20 imaging system provided with a Dose per Area meter.
Before using the system on patients, some calibration factors have been determined following the procedures
reported in our previous work.[1] Dose measurements were carried out on 40 patients, 10 for each procedure. For
all procedures, a set of data such as DAP value, tube rotation angle and tilt with respect the tube axis, current and
tube voltage for each rotation angle, fluoroscopy times, number of cinefluorography images and type of procedure
were recorded. For the PVP and PDD procedures four MOSFETs have been used for each vertebral level: two
placed on the table underneath the patient for the AP projection; the others in correspondence of the LL position of
the gantry. For the RFA procedure, two MOSFETs were placed on the table under the patient with their active area
facing the tube at the center of the field, corresponding to the oblique projection of the gantry. For the CLI
procedure, eight MOSFETs were used, all positioned in the beam Field of View, two dosimeters were placed on the
proximal third of the femur, two on the distal third of the femur close to the knee, two on the proximal third of the
tibia and the last two on the lower part of the ankle. Each dosimeter was attached to a different point on the patient
skin where the exposure was expected to be at the highest level, in order to register the maximum value. The local
skin dose was obtained by multiplying the MOSFET reading for the calibration factor (Fc) and corrective factors
CkV and CFD. The Fc value was found to be 0.20. A linear dose dependence was found for the FOV; the fit function
that best described energy dependence was a third order polynomial (Fig.1). The maximum local skin dose ranged
from 1.3 to 14.2 cGy for CLI (dose to the ankle) and PVP procedures (LL projection), respectively (Table 1). The
Fc value is in agreement with the one obtained in a previous work (0.23), within their respective errors,[1] using the
same methodology and detectors, while it is considerably different from the average correction factors found by
other authors (0.28 and 0.32, respectively).[2,3] The different set-up, investigated C-arc and parameters used for
the calibration, may have influenced their response, as discussed in [1]. However, some differences with the results
reported by [1], were also found in the behaviour of the CkV meaning that the calibration procedure is strongly
dependent on the X-ray system used. The comparison between the results of our work to those of other studies, is
difficult due to the few and non-homogeneous data reported in the literature and the uncertainty on the doses
measured that can be as high as 30%. Generally, for PVP procedure we register a higher DAP but a corresponding
MSD up to eight times lower than the values reported in literature. These differences can be probably due to a
different x-ray field size used during the procedure (not known for data collected in literature), or to the number of
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vertebrae treated (as example the reference [4] treats on average 8 vertebrae). Also the increase in the number of
cinefluorography images can contribute to raise the absorbed skin dose.[5] Concerning CLI procedure, it is deeply
dependent on the patient and clinical complexity. In our institution, this procedure is at the same time both
diagnostic (for below-the-knee procedures) and therapeutic, requiring more fluoroscopy time and a larger number
of cinefluorography images. We register both a higher DAP and a lower MSD than the corresponding values
reported in literature [6] which uses only 2.2 minutes of fluoroscopy time; he concentrates radiations mainly in the
pelvic region, requiring probably more mAs than our treatment which mostly focuses on the knee and ankle. In
conclusion, the OneDoseTM system was found suitable for in vivo dose measurements in radiological interventional
procedures and the registered doses were far below the threshold for deterministic effects (2 Gy for early transient
erytema), making, therefore, the procedures safe for the patients.
References:
[1]M.D. Falco et al, Characterization of a cable-free system based on p-type MOSFET detectors for “in vivo”
entrance skin dose measurements in interventional radiology. Med Phys (2012) 39(8):4866-74
[2]K. Chida et al, Evaluating the performance of a MOSFET dosimeter at diagnostic x-ray energies for
interventional radiology. Radiol.Phys. Technol. (2009) 2:58–61
[3]G. X. Ding and C. W. Coffey, Dosimetric evaluation of the OneDoseTM MOSFET for measuring kilovoltage
imaging dose from image-guided radiotherapy procedures. Med. Phys. (2010) 37(9), 4880–4885
[4]N.T. Fitousi et al, Patient and Staff Dosimetry in Vertebroplasty. Spine (2006) 31(23):E884–E889
[5]D.L. Miller et al, Radiation Doses in Interventional Radiology Procedures: The RAD-IR Study Part II: Skin
Dose. J Vasc Interv Radiol (2003) 14:977–990
[6]D. Bor et al., Comparison of effective doses obtained from dose–area product and air kerma measurements in
interventional radiology. BJR (2004) 77:315–322
MSD
DAP
(cGy)
(Gy·cm²)
PVP
14.2 ± 1.7
(1.3-51.5)
116.6
(40.5-251.2)
PDD
3.4 ± 0.4
(2-4.8)
13.2
(3.5-15.5)
Procedure
1.2
1.0
0.8
0.6
CkV
RFA
2.6 ± 0.3
(1-5.5)
CLI
1.34 ± 0.21
(0.3-2.6)
21.0
(6.5-38.5)
0.4
0.2
76.1
(29.9-245.0)
0.0
60
80
100
120
kV
Table 1: MSD and DAP values for
radiological interventional procedures
Fig.1: Energy correction factors CkV versus kV
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Un programma Regionale per i controlli di qualità nello screening mammografico
A Regional program for quality controls in mammography screening
G. Gennaro1, M. Giacobbo1, F. Pietrobon2, P. Francescon3, G. Contento4, V. Santangelo5, L. Gallo6, E.
Bolla6, P.L. Indovina7, G. Princigalli7, L. Stea8, S. Cimolai9, M Piovesan9, S. Reccanello8,9, M.
Marinaro9,10, L. Mantovani11, L. Riccardi12, O. Nibale13, E. Bellan14, A. Tanferi15, V. Tonetto16
(1) Istituto Oncologico Veneto (IRCCS), Padova, (2) ULSS1/Belluno and ULSS2/Feltre, (3)
ULSS3/Bassano and ULSS4/Alto-Vicentino, (4) ULSS5/Ovest-Vicentino, (5) ULSS6/Vicenza, (6)
ULSS8/Asolo, (7) ULSS9/Treviso, ULSS13/Mirano, and ULSS14/Chioggia, (8) ULSS10/VenetoOrientale, (9) ULSS 12/Veneziana and ULSS19/Adria, (9) ULSS 12/Veneziana, (10) ULSS 14/Adria,
(11) ULSS15/Alta-Padovana, (12) ULSS16/Padova, (13) ULSS17/Este, (14) ULSS18/Rovigo, (15)
ULSS20/Verona, (16) ULSS21/Legnago
Purpose: Harmonization of quality controls (QCs) is desirable for any imaging modality, but even more
for mammography screening, widely applied to healthy population. The purpose of this work is to present
the QC protocol agreed within a Regional Project and applied to the digital mammography equipment
used in screening by each Medical Physics Expert (MPE) in charge for each system. The results of the
first annual round of QC tests will be illustrated.
Methods and materials: The Project was structured in two parts, one addressed to the MPEs in charge
by law for acceptance, commissioning, and annual quality controls of mammography systems used in
screening activities, the second one (not presented here) involved a subset of screening sites, providing
them the same type of phantoms and automatic software for reproducibility weekly tests. The QC
protocol of annual tests was proposed, agreed, and shared among the physicists involved in the screening
activity. A detailed manual, with well described procedures and spreadsheets for data collection and
analysis was distributed, and the MPEs were asked to apply test procedures and collect data according to
the manual instructions, using their own instruments. QC tests included all the components of the imaging
chain: x-ray source, automatic exposure control, image detector, and monitors. Results will be given for a
few indices related to the Project efficacy and for the main physical parameters.
Results: The QC Regional protocol was applied to 39 digital systems (10 CRs, 29 DRs) out of the total
43, showing a good degree of participation in the Project. Most of tests (95.3%) on the acquisition
systems were successfully performed, 1.9% gave a failure, 2.8% were not performed. Monitor tests were
done only for 12 out of 39 systems (30.7%) for multiple reasons. Grouping results by test and by
manufacturer allowed to obtain “typical values” for each individual physical parameters, to be used as
benchmark for following tests or in case new mammography systems of the same types will be added.
Most of the limiting values proposed in the protocol were found to be effective, only a couple of them
were proven to be too tolerant and will be adjusted accordingly. Results also suggested the need for a
small change to one test procedure.
Conclusion: The first results within this Regional Project have demonstrated that harmonization of QCs
is possible with limited effort by everybody but several benefits.
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Ottimizzazione delle dosi in radiologia interventistica per procedure di coronarografia (CA) e
angioplastica coronarica (PTCA)
Dose optimization in fluoroscopically guided interventional radiology procedures for coronary
angiography (CA) and percutaneous transluminal coronary angioplasty (PTCA)
M. Parisotto1,2, P. E. Colombo2, P. Colombo2, S. De Crescenzo2, P. Di Lorenzo2, S. Klugmann2, A. Torresin2
(1) Università degli Studi di Milano, (2) A.O. Niguarda Ca’ Granda, Milano
Purpose: In interventional cardiology the level of fluoroscopy use creates potential for injuries to patients
and staff. Recently, there is increasing concern about skin radiation dose levels in cardiology [1].
The purpose of this work is to verify the effectiveness of a training program for reducing dose to patient and
workers.
Methods and materials: Coronary angiography (CA) and percutaneous transluminal coronary angioplasty (PTCA) are performed
with a GE Medical System Innova 2100 angiography equipped with a DAP meter Diamentor KDK (PTWFreiburg) which measures the DAP and the overall time of x-ray. On September 2012, the medical and
technical staff attended a training course for dose optimization in fluoroscopy guided procedures, concerning
fluoroscopy levels, frame rates and geometrical parameters.
We investigated the values of DAP and total time for both PTCA and CA in a period of time of six months,
split into three months before the training course and three months after. The DAP rate (DAP averaged over
the fluoroscopy time) was also investigated.
The mean values of the fluoroscopy time and DAP have been taken as reference values and compared with
literature for both procedures.
Results: In the first three months, DAP resulted in about 198 Gycm2 for PTCA and 47 Gycm2 for CA. The
value for PTCA is considerably higher than the levels declared in literature for this procedure [2, 3, 4]. The
total time for CA was indeed substantially lower in the same period of investigation.
After the training session was attended, the DAP decreased to 102 Gycm2 and 28 Gycm2 for PTCA and CA,
respectively. The total time of x-ray erogation remained substantially the same, leading to a decrease of the
DAP rate for both procedures.
A further reading of individual dosimeters worn by the staff suggested the reduction of the dose imparted to
patients.
Conclusion: making the staff involved in fluoroscopically guided procedures aware of the possibilities of
optimization during interventions, had a positive impact on the dose delivered to patients and workers. The
values of DAP and DAP rates for each procedures can be periodically checked using reference values
obtained for monitoring the observance of the dose optimization.
References:
[1] ICRP, 2013. Radiological protection in cardiology. ICRP Publication 120. Ann. ICRP 42(1)
[2] Radiat Prot Dosimetry (2008), Vol. 129, No. 1-3, pp. 104–106
[3] Radiat Prot Dosimetry (2012), Vol. 150, No. 3, pp. 316–324
[4] BJR, 73 (2000), pp. 504-513
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Stima della dose ed accuratezza diagnostica in esami di tomosintesi del torace per lo
screening del tumore polmonare.
Digital tomosynthesis of the chest for lung nodule detection in screening programs: dose
estimation and diagnostic accuracy
Stéphane Chauvie1, Emanuele Roberto1, Eleonora Lanzi1, Moreno Bottasso1, Roberto
Priotto2, Luca Bertolaccini3 MD, Alberto Terzi3, Maurizio Grosso2
(1) Medical Physics Unit, (2,3) Radiology Department and Thoracic Surgery Unit, Santa
Croce e Carle Hospital, Cuneo
Purpose: The aim of this work is to correlate the diagnostic accuracy and the effective dose
of digital tomosynthesis (DTS) with respect to standard X-ray and CT in the detection of lung
nodules in the context of a lung cancer screening program.
Methods: In the IRB approved SOS study subjects at high risk of lung cancer received a
baseline and late (one-year later) DTS together with a chest X-ray. If a non-calcified nodule
with a diameter larger than 5 mm is detected at the baseline DTS exam the subject receives a
fully diagnostic CT exam plus other CE-CT and PET scans for clinical characterization of the
nodule. To compare the DTS and chest X-ray we performed measures of image quality and
dose comparing their diagnostic accuracy using CT as gold standard.
Results: In the first year of the study 1351 subjects have been enrolled. 99 subjects presented
non-calcified nodules with diameters larger than 5 mm. X-ray, DTS and CT effective dose per
patients were respectively of 0.009, 0.093 and 4.90 mSv. DTS and CT were optimized to
obtain this results respect to manufacturers specifications. X-rays and DTS showed a
detection rate of 22.2% and 73.8% respectively with respect to CT. Difference in the
percentage of nodules visualized between X-rays, DTS and CT were statistically significant
(p<0.01) for nodules of all sizes.
Conclusions: DTS is an interesting alternative to low dose CT in screening program for
population at risk with a detection rate comparable to that of CT for lung nodules larger than
5 mm and same of that of CT for nodules larger than 1 cm. Conversely the exposure for the
patient is much lower.
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Dose al paziente nelle procedure interventistiche in Italia.
Patient Dose in Interventional Procedures in Italy.
A.Trianni1, R.Padovani1, S.Grande2, A.Palma2, P.Bregant3, V.Caputo4, E.Carioggia5, S.Cornacchia6, L.D’Ercole7,
S.Farnedi8, L.Mascaro9, A.Nitrosi10, L. Strigari11, A.Taddeucci12
(1) AOU “S. Maria della Misericordia”, Udine; (2) Istituto Superiore di Sanità, Roma; (3) AOU “Ospedali Riuniti”,
Trieste; (4) A.R.N.A.S., Palermo; (5) IRCCS Istituto Tumori “Giovanni Paolo II” BARI; (6) ASL BAT, Bari,
Andria Trani; (7) IRCCS “S. Matteo”, Pavia; (8) AUSL, Ravenna; (9) Spedali Civili, Brescia; (10) Arcispedale S.
Maria Nuova, Reggio Emilia; (11) Istituto Nazionale Tumori Regina Elena, Roma; (12) Azienda OspedalieroUniversitaria Careggi, Firenze
Purpose: In the framework of the MoH funded project "Problematiche connesse alle esposizioni da radiazioni
ionizzanti di operatori e pazienti in Radiologia Interventistica", patient doses for common fluoroscopy-guided
procedures in interventional cardiology (IC) and radiology (IR) were collected to investigate the level of radiation
protection of patients in Italy.
Methods and materials: The IC and IR procedures selected for their potential for skin injuries and their frequency
were cardiac procedures including coronary angiography (CA), percutaneous transluminal coronary angioplasty
(PTCA), radiofrequency cardiac catheter ablation (RFA) and pacemaker implants (PM); neurovascular angiograms,
cerebral embolizations (NE) and carotid angioplasty; abdominal procedures including transjugular intrahepatic
portosystemic shunt (TIPS) and hepatic embolization (CHEMB). In total, about 2500 patient data were collected in
11 Italian hospitals with a Medical Physics Dpt (MPD).
The preliminary analysis was performed for Kerma-Area Product (KAP) and Cumulative Air-Kerma (CK) at the
Interventional Reference Point (IRP).
Results: Variation of mean doses for procedures performed in different centres was really high (more than 400%
for most of the procedures analyzed), ranging from 20 to 70 Gycm2 for CA, from 60 to 190 for PTCA, from 20 to
74 for RFA, from 4 to 14 for PM, from 30 to 140 for cerebral angiography, from 90 to 240 for NE; from 40 to 180
for carotid angioplasty and from 100 to 900 for CHEMB. The KAP median values for the whole sample were: 32.0
Gycm2 for CA, 87.5 for PTCA, 14.3 for RFA, 9 for PM implantation, 70.1 for cerebral angiography, 104.3 for NE;
52.9 for carotid angioplasty and 292.6 for CHEMB.
The CK at IRP was found to be over 3 Gy in less than 1% of all procedures (e.g.: 66 cardiac procedures, 30
abdominal procedures and 16 NE), exceeding 7 Gy only in few CHEMB.
Conclusion: The large variability of patient dose among centres indicates that a number of parameters as
equipment performances, KAP meter calibration, operator experience and procedure protocol play a crucial role in
the containment of patient dose in IC and IR. On the other side, the small number of procedures at really high dose
suggests an acceptable level of optimization in centres where a MPD exists.
This national IR survey (the largest in Italy) will provide the first set of reference levels for the most common and
high dose procedures.
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Cumulative radiation dose and radiation risks from medical imaging in patients submitted to endovascular
aortic aneurysm repair.
D. Lizio1, M. Brambilla1, P. Cerini2, L. Vigna1, A. Carriero2, R. Fossaceca2.
(1) Medical Physics Department, University Hospital “Maggiore della Carità”, Novara, Italy.
(2) Radiology Department, University Hospital “Maggiore della Carità”, Novara, Italy.
Introduction: Endovascular aortic aneurysm repair (EVAR) is an established less invasive option for the repair of
abdominal aortic aneurysm [1]. The use of fluoroscopy is required during EVAR procedures.
After EVAR, patients require ongoing follow-up to ensure that the aneurysm remains excluded. Follow-up
regimes based on multislice computed tomography (CT) originated in early registry [2] and randomized clinical
trial. The increasing concerns regarding cumulative radiation dose, contrast induced nephropathy, costs and
increased demand for CT angiography lead many groups to reconsider the necessity of CT angiography for all
EVAR patients [3], the time scheduling of the CT examinations [4], to assess alternatives to CT surveillance such
as Duplex ultrasound [5] or contrast enhanced Duplex ultrasound [6] or to explore the feasibility of the reduction
of the effective dose associated with each CT scan [7].
The aims of this retrospective, observational study were to quantify the cumulative effective dose (CED) of
ionizing radiation in EVAR patients on an individual basis, to calculate the cumulated radiation dose to relevant
organs, to assess radiation risks on an individual basis and to evaluate the clinical usefulness of CT follow-up after
EVAR.
Methods and Materials: We conducted a retrospective study of 147 patients who underwent EVAR procedures in
a single university-based vascular surgery center between 15 July 2007 and 30 March 2011. Only 71 patients with a
follow-up duration ≥ 1 year were included in the study.
For CT procedures the number of series, the length of coverage per each of the series, the anterior posterior and
lateral dimension of the body part being scanned, the kV, pitch, average mAs, CTDIvol and DLP were obtained in
each patient and in each anatomical region by examining individual examinations and their corresponding dose
report in the Picture Archiving and Communication System (PACS) of the Hospital Radiology Department.
For conventional diagnostic radiology procedures (plain chest and abdominal/pelvic x-ray), we relied on dose
estimates summarized in a recent review [8].
For EVAR procedures radiation doses were measured by the dose area product (DAP) in Gy cm2 using inbuilt
ionization chambers. The installed DAP meters were calibrated by means of an independent DAP-meter (Kerma Xplus Scanditronix-Wellhofer ) with traceable calibration. The effective dose and the organ doses were derived from
the DAP data by the PCXMC 1.5 software (STUK (Radiation and Nuclear Safety Authority), Helsinki, Finland).
The effective doses and organ doses for CT were estimated using the individual dose reports archived on the
PACS and the computational software ImPACT CT PATIENT DOSE CALCULATOR v1.02 (ImPACT, London,
UK) which is based on Monte Carlo simulations that uses tissue weighing coefficients as specified by ICRP 103[9].
Procedural frequencies and CED of radiation were calculated for the study population over the study period. CED
is expressed for each patient as a summation over the study period (total CED [mSv]) and as annual CED [mSv per
patient year].
The cancer risk resulting from the exposure to ionizing radiation was estimated using the BEIR VII model [10] and
the PCXMC 1.5 software.
Results: The 71 patients (68 males) were followed for a median of 1.84 years (mean 2.1 years; range 1.0-4.8
years). A total of 149 patient-years was available for follow-up. The mean ± SD age at study entry was 74.4 ± 8.1
years.
The average radiation exposure was not significantly correlated with patient’s age at study entry (r=0.17; p=0.15).
Average annual CED was not significantly different either for sex or for the remaining co-morbid conditions.
The median total CED and annual CED were 245 mSv and 109 mSv per patient-year.
The total number of radiological procedures related to EVAR procedure and follow-up in the study period for all
patients were 504 and the median (IQR) number of radiological procedures was 3.0 (2.3 – 4.9) per patient-year.
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Figura 1. Cumulative organ doses
The median cumulative organ doses (figure 1) were 205, 210, 230, 271 and 286 mSv for bone marrow, lung, liver,
stomach and colon.
The average risk of exposure-induced death (figure 2) was 0.8 % (i.e. odds 1 in 130). The analysis of CT revealed
that all the findings related to EVAR outcome and leading to a change in the patient management were visible
during the arterial phase of the CT angiography.
Figure 2. Radiation risk
Discussion and Conclusion: Previous estimates of radiation exposure to patients undergoing EVAR were based on
the original protocols of the EVAR trials with a prevision of a preoperative CT, then during postoperative followup at 4-6 weeks, 3-6 months and 12 months and annually thereafter. Differences in the CED estimates can be
mainly attributed to the assumptions regarding the CT dose per scan.
The present study demonstrated that the yearly radiation exposure is higher than previously estimated with a
median annual CED of 104 mSv, with 89% of the study population falling in the very high (≥ 50 mSv per year)
radiation dose groups and 59% of patient with a total CED >200 mSv accrued in less than two years. This is mainly
because of the severe underestimation in the previous studies of the contribution of CT exposure: the CT-related
CED was estimated based on local acquisition protocols and a fixed effective dose per CT scan which ranged from
5.4 mSv to 22 mSv, compared with a corresponding average mean of 58 mSv per CT examination in our study. It
must also be acknowledged that the dose received form a CT scan is dependent on both patient size and scanner
radiation output.
The radiation risk was thus estimated starting from cumulated doses to organs on an patient specific basis.
Although prospective estimates of cancers and cancer deaths induced by medical radiation in a population of
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patients exposed to low dose (<100 mSv) should be considered speculative because of various random and
systematic uncertainties embedded in them, it must also be recognized that for EVAR patients we are fully in the
range in which there is direct evidence of a statistically significant increase in the risk of cancer, and the
corresponding related risks can thus be directly assessed from epidemiologic data, without the need to extrapolate
measured risk at lower doses. However, EVAR procedures are performed to mitigate the risk of near-term and even
life-threatening events, whereas the potential malignancy risk from radiation exposures is a long-term stochastic
concern that can occur decades from exposure. Due to the elevated mean age of EVAR patients, the associated risk
may not be of clinical relevance. This fact does not justify complacency about radiation but, given the alternatives,
careful selection of radiologic examinations and focusing on dose reduction techniques can greatly reduce the risk
to benefit ratio.
A mean to reduce radiation exposure due to CT is the reduction in the number of CT scans requested. The results of
the analysis lead on the clinical usefulness of CT scan during EVAR follow-up should be interpreted in this
context. The results of this study should be interpreted in the context of some limitations. First and most important
it was conducted in a single centre while the pattern of use of radiation related procedures and the resulting patient
exposure is highly variable depending on both available technologies and clinical practices. Second, the inclusion
in the sample population of patients already diagnosed with cancer could be criticized since these subjects may
inflate the CED due to therapeutic imaging/monitoring. However cancer did not result a predictor of an increased
radiation exposure. This finding can be partly explained by the consideration that EVAR patients are already
exposed to a considerable amount of imaging procedures due to the need of follow-up of the implanted prosthesis
and their likelihood of being imaged is not further increased when diagnosis of cancer is made.
References:
1
EVAR trial participants. Endovascular aneurysm repair versus open repair in patients with abdominal aortic
aneurysm (EVAR trial 1): randomised trial. Lancet 2005;365:2179-86.
2
Eurostar. Stent-graft techniques for abdominal aortic aneurysm repair. European collaborators group. Case record
form. 2000.
3
Verhoeven EL, Oikonomou K, Ventin FC, Lerut P, Fernandes E Fernandes R, Mendes Pedro L. Is it time to
eliminate CT after EVAR as routine follow-up? J Cardiovasc Surg 2011; 52:193-8.
4
Dias NV, Riva L, Ivancev K, Resch T, Sonesson B, Malina M. Is there a benefit from frequent CT follow-up after
EVAR? Eur J Vasc Endovasc Surg 2009;37:425-430.
5
Manning BJ, O'Neill SM, Haider SN, Colgan MP, Madhavan P, Moore DJ. Duplex ultrasound in aneurysm
surveillance following endovascular aneurysm repair: a comparison with computed tomography aortography J
Vasc Surg 2009 Jan;49:60-5.
6
Ten Bosch JA, Rouwet EV, Peters CT, Jansen L, Verhagen HJ, Prins MH, Teijink JA. Contrast-enhanced
ultrasound versus computed tomographic angiography for surveillance of endovascular abdominal aortic aneurysm
repair. J Vasc Interv Radiol. 2010;21:638-43.
7
Iezzi R, Cotroneo AR, Giammarino A, Spigonardo F, Storto ML. Low-dose multidetector-row CT-angiography of
abdominal aortic aneurysm after endovascular repair. Eur J Radiol. . [Epub ahead of print]
8
Mettler FA , Huda W, Yoshizumi TT, et al. Effective Doses in Radiology and Diagnostic Nuclear Medicine: A
Catalog. Radiology 2008; 248:254-263.
9
The 2007 recommendations of the International Commission on Radiological Protection: ICRP publication 103.
Ann ICRP 2007; 37:1–332.
10
Board of Radiation Effects Research Division on Earth and Life Sciences National Research Council of the
National Academies. Health Risks From Exposure to Low Levels of Ionizing Radiation: BEIR VII Phase 2.
Washington, DC: National Academies Press; 2006.
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ESPOSIZIONE ALLE RADIAZIONI DA TC MULTISTRATO NEL BAMBINO: RISULTATI DELLA
PRIMA INDAGINE NAZIONALE ITALIANA
RADIATION DOSES FROM MULTIDETECTOR CT STUDIES IN CHILDREN: RESULTS FROM THE
FIRST ITALIAN NATIONWIDE SURVEY
D.Origgi1, C.Granata2, F.Palorini1, D.Matranga3, S.Salerno3
(1) Istituto Europeo di Oncologia, Milano (2) Istituto Giannina Gaslini, Genova (3) Università degli Studi di
Palermo
Purpose: The progressive diffusion of Multislice CT (MSCT) has also strengthened the role of CT in paediatric
imaging, despite the greater exposure risk compared to adults. This is the first nationwide survey on paediatric dose
exposure due to MSCT practice in Italy, and is intended for guiding a national DRL proposal and CT protocol
optimization during childhood.
Methods and materials:
The study was supported by SIRM in collaboration with AIFM. All Italian radiology departments executing MSCT
(>16 slices) studies in children were asked to collect data from typical scanning investigations (trauma, infection,
staging) in three anatomical regions (head, thorax, abdomen) performed between January and June 2011.
For each examination, the participating centers recorded the delivered dose in terms of CTDIvol and DLP, that had
previously been verified with standard quality assurance tests. The main scanning parameters (tube voltage, current
and tube rotation time) were also collected. Descriptive statistics of dose and acquisition parameters including the
75th percentile were derived for each anatomical region and three different age groups (1-5, 6-10 and 11-15 years).
Multivariate analysis was used to investigate how the CTDIvol correlated with the other parameters.
Results: The results include a total of 993 single patient examinations collected from 25 radiology departments, 6
of them dedicated to paediatrics. The 75th percentiles of CTDIvol and DLP distributions by three age groups (1-5,
6-10 and 11-15 years) are respectively: 30.6, 56.4, 58.2 mGy and 504, 852, 985 mGy*cm for the “head” protocol;
2.5, 3.8, 6.6 mGy and 49, 108, 195 mGy*cm for “thorax”; 5.7, 7, 14 mGy and 151, 227, 602 mGy*cm for
“abdomen”. The observed dose indices were quite dispersed mainly for CT studies of the chest, independent of age
group. Multiple sequences were acquired in 5.5% of the head, 25.4% of the thorax, and 48% of the abdomen
examinations. CTDIvol was positively correlated with patient age.
Conclusion: As expected all values are below the Italian DRLs in adults and doses are decreased with decreasing
age. However dedicated DRLs are necessary for paediatrics in order to have realistic references to further optimize
exposure to different ages and body sizes.
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Risultati finali della prima indagine nazionale SIRM sulla dose al paziente adulto in esami con Multislice CT
Final results from the first Italian SIRM survey on adult radiation doses from Multislice CT exams
F. Palorini1, D. Origgi1, C. Granata2, D. Matranga3, S. Salerno3
(1) Istituto Europeo di Oncologia, Milano. (2) Istituto Giannina Gaslini, Genova. (3) Università degli Studi di
Palermo.
Purpose: The introduction of Multislice Computed Tomography (MSCT) has dramatically improved the practice
of CT imaging, which has become the most important medical source of population radiation exposure. Despite
this progress, the present Italian diagnostic reference levels (DRL), used as guidance for dose optimization, still
refer to old European Guidelines of 1999 on single slice CT.
This study provides the first nation-wide evaluation of exposure levels from adult MSCT examinations, in view to
update the Italian DRLs. Methods and materials: This retrospective multicentre study included 5668 patients from 65 radiology
departments (70 MSCT scanners) who had undergone one of six common CT protocols: head, chest, abdomen,
chest-abdomen-pelvis (CAP), spine and cardiac. Data included patient characteristics, scanning parameters,
volumetric CT dose index (CTDIvol) and dose length product (DLP) for each scanning sequence. The 75th
percentiles of dose index distributions were calculated for comparison with the present Italian DRLs: 60 and 1060
for head, 30 and 650 for chest, 35 and 800 for abdomen, for weighted CTDI (mGy) and DLP (mGy*cm)
respectively. Finally, a multi-regression analysis was used to outline the main factors affecting exposure.
Results: The 75th percentiles of CTDIvol (mGy) and sequence DLP (mGy*cm) for whole head were 69 mGy, 1312
mGy*cm; for chest 15 mGy and 569 mGy*cm; spine 42 mGy and 888 mGy*cm; cardiac 61 mGy and 1208
mGy*cm. In abdomen and CAP protocols multi-sequence exams dominate (71% and 73% respectively) and can be
composed by sequences of different length. In those protocols the total DLP, referring to a complete examination,
were 2157 and 2115 mGy*cm in abdomen and CAP respectively. For the single abdomen and abdomen-pelvis
sequences, instead, we found a CTDIvol of 18 mGy, and a sequence DLP of 555 and 920 mGy*cm; for CAP
sequences 17 mGy and 1200 mGy*cm. CTDIvol positively correlated with body mass index.
Conclusion: Our results highly differ from the present Italian DRLs, especially in body protocols were much lower
CTDIvol were found. Furthermore, although adaptation to patient size was confirmed by our results, the increased
use of multi-sequence studies is leading to high patient doses being reached. DRLs should be updated in order to
correctly describe the present practice and to prevent a lowering of the attention level. A nation-wide program for
optimization and dose limitation of clinical protocols is recommended.
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Radiodiagnostic procedures in paediatric age: a study of diagnostic pathways and organizing models
for the optimization of Computed Tomography (CT) exams and the limitation of unjustified radiation
exposures. Procedure Radiodiagnostiche in Età Pediatrica: Studio di percorsi diagnostici e di modelli
organizzativi per l’ottimizzazione dell’utilizzo della Tomografia Computerizzata (TC) e la limitazione
delle esposizioni ingiustificate alle radiazioni. F. Triulzi2, A. Righini4, P. Colombo1, D. Corbella3, G. Grasso6, M.V. Introini4-5, M. Maddalo1-4-7, A. Pola5,
D. Tinelli4, A. Torresin1, L. Trombetta1-4-7, L.O. Vismara4 (1) A.O. Niguarda Ca’ Granda, Milano (2) Fondazione IRCCS Ca’ Granda Ospedale Maggiore Policlinico,
Milano (3) ASL Mi 2, Melegnano (4) Ospedale dei Bambini Vittore Buzzi-ICP, Milano (5) Politecnico di
Milano (6) Ospedale San Paolo, Milano (7) Università degli Studi di Milano Purpose: Several National and International surveys showed a limited knowledge and perception of
physicians and paediatricians towards the risk associated to radiodiagnostic exams, in particular to Computed
Tomography (CT). Moreover, several studies highlighted the need of adequate instruments and procedures
devoted to the systematic monitoring and control of such activities. In 2010 the Lombardy Regional Government (Italy) approved and funded the PREP project (Procedure
Radiodiagnostiche in Età Pediatriche), which aim is to analyze the impact of patient exposure in
radiodiagnostic exams, with particular attention to paediatric patients. Methods and materials: PREP project consists of three different Work Packages (WPs): WP1) Professional
Training of clinicians, dentists and paediatricians in issues related to the radiological risk and the importance
of its communication through the development of a dedicated e-Learning (e-L) course; WP2) Analysis of the
diagnostic procedures (diagnostic imaging) performed in Lombardy between 2004 and 2011 on the
paediatric population (1 million resident in the age group 0-17); WP3) Feasibility study of multicentre
system for a systematic data collection and an up to date CT exams monitoring of paediatric procedures. Results: In the framework of WP1 a web-based e-L platform was designed and set up. It includes different
courses for clinicians and paediatricians. These courses guide the medical staff through the appropriateness
criteria of paediatric radiology and give a valid instrument to support the prescription of radiodiagnostic
exams. The WP2 assessed the global trend of each type of examination for different age groups (normalized
to the corresponding resident population). As a second step, the time evolution of the number of CT
outpatient examinations for different organ sites and different patient age at exposure was analyzed. The
trend of the total number of CTs in the observed period resulted to increase of about 6%, but with respect to
a specific examination type the behaviour varies significantly. WP3 is still studying the development of a
multicenter and real-time monitoring system (DoseMonitor, PacsHealth) with the capability to store and
display CT modality output able to define the input for patient organ doses calculation. Conclusion: The PREP project constitutes a valid contribution to all those efforts devoted to increase the
appropriateness and the justification in radiodiagnostics, especially paediatrics. ELENCO TOPIC
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Overall effective dose to population by the major medical x-ray examinations categories: a study in Aosta
Valley over the period 2005-2009
A. Peruzzo Cornetto1, S. Aimonetto1, M. Zeverino1, C. Arrichiello1, M. Pasquino2, Teodoro Meloni1, Santi Tofani1,2
(1) Regional Hospital “U.Parini”, Aosta (2) Ivrea Hospital, Ivrea (TO)
Purpose: The x-ray diagnostic medical procedures are the first man-made source of radiation exposure for the
population. Despite several papers concerning the patient effective dose associated with radiological procedures
have been published only few studies have investigated the collective effective dose to population.
Aosta Valley represents the smallest and least densely populated north-western Italian Region, with a population of
125000 inhabitants and a unique public health structure, consisting of a major hospital, a secondary hospital and
eight health centres. For its demographic and socioeconomic characteristics, this Region can be considered
representative of the health-care level I countries (with at least one physician per 1000 population).
We have recently published different studies [1-4] on the effective dose delivered by the major medical x-ray
examination categories to the Aosta Valley population. The aim of the present study is to provide a contextual
analysis of these published data allowing for an overall evaluation of collective dose.
Methods and Materials: Studies were conducted at the Regional Hospital of Aosta considering 12 digitalconventional radiology units, 2 computed tomography systems, 2 angiography systems and 2 gamma camera
systems. Computed Tomography (CT), Conventional Radiology (CR), Interventional Radiology (IR), Nuclear
Medicine (NM) and Interventional Cardiology (IC) were retrospectively analyzed over the period 2005-2009. 46
(forty-six) different CT protocols were evaluated in terms of the mean effective dose delivered to the standard adult
man by means of the software ImPACT CT (ver. 0.99x). The protocol was reproduced on a RANDO® Phantom
(175 cm tall and 75.3 kg - male, The Phantom Laboratory, Salem, NY) in order to establish the average value of
mA to be used in the software. The effective doses were evaluated with the both tissue weighting factors given in
reports 60 and 103 of the International Commission on Radiological Protection (ICRP).
Most of all of the diagnostic conventional x-ray examinations performed for patients in adult age and children were
investigated by the use of exposure data collected from the digital units operating at the radiological department. 23
(twenty-three) diagnostic and therapeutic interventional radiology procedures have been investigated subdivided
according to the anatomical regions imaged. We attempt to create a generally valid model for each IR procedure, in
terms of setting and of exposure parameters, on the basis of both radiologists’ suggestions and observational
surveys. The patient effective doses were evaluated by the use of the Monte-Carlo-based software PCXMC
(ver.2.0) for CR procedures as well as for IR procedures.
The administered activities (MBq) for 23 NM procedures allowed to estimate the per-procedure effective dose by
the use of the latest activity-to-dose conversion factors (mSv MBq-1) present in the 106, 80 and 53 ICRP reports.
Patient effective doses for 5 typologies of IC procedures, properly modelled in terms of main projections, were
evaluated by the use of the Dose-Area-Product (DAP) to-dose conversion coefficients (mSv Gy-1 cm2) published by
the National Radiation Protection Board. Moreover, data provided by the Radiological Information System and
demographic regional information allowed to evaluate the collective and per-capita effective dose stratified by
gender and different age levels.
Results: These studies allowed for the evaluation of the mean, the median and the variability of specific dosimetric
parameters or administered activity for the x-ray examinations categories investigated, that showed a broad range
of variability consistent with published data.
While conventional radiology was the major frequency-contributor, covering on avergage about 80% of the total
number of examinations, CT procedures contributed to about 55% of the collective effective dose during the study
period. Per-capita effective dose from diagnostic NM procedures showed a significant reduction (about 20%) from
2005 to 2009, reflecting the analogous decrease of the total number of NM exams. During the study period, the
highest per-capita dose was shown in patients older than 60 years of age for both IR and IC high-dose procedures.
IC practice contributed a little in terms of frequency (about 1% of the total) but sensibly in terms of effective dose
to population, delivering about 11% of the total dose. Farther, IC showed the most relevant increase in the number
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of procedures (+152% vs. +137%, +78%, +37.4% for IR, CT and CR, respectively). Overall annual per-capita dose
increased from 1.4 to 2.0 mainly as a consequence of the increase in frequency of the interventional procedures,
whose contribution to the per capita dose has increased from 0.23 in 2005 to 0.69 mSv 2009. Doses by IC has
increased particularly from 2008 onwards mainly because of the introduction of coronary angioplasty procedures in
our institution. The percentage contribution in frequency and dose for the medical x-rays examination categories
investigated are reported in Figure 1A and 1B.
Conclusions: The results provide an overview of almost all the different medical radiological examinations
performed in our region. Indeed, it was possible to compare the contribute in frequency and dose for the major
medical x-rays examination categories and to evaluate the total dose to population.
The age-related dose distributions arising from the study allowed us to take adequate programs of quality assurance
and optimization for specific diagnostic procedures in order to optimize the local exposures.
Despite the limitations related to the single-local-scenario investigated, the estimated annual per capita dose (i.e., 2
mSv for the year 2009) showed a good agreement with literature data in terms of the per capita dose to the world
population from medical radiological examination in health-care level I countries.
References:
[1] P. Catuzzo, Population exposure to ionizing radiation from CT examinations in Aosta Valley between 2001 and
2008. Br J Radiol. (2010);83(996):1042-1051
[2] F. Zenone, Effective dose delivered by conventional radiology to Aosta Valley Population between 2002 and
2009. Br J Radiol. (2012);85(1015):e330-338
[3] A. Peruzzo Cornetto, Interventional radiology at a single Institution over 9 years: a comprehensive evaluation
of procedures and an estimation of the collective effective dose. J Vasc Interv Radiol. (2012) 23(12):1665-1675
[4] S. Aimonetto, Exposures from nuclear medicine diagnostic procedures: the dose impact on the Aosta Valley
population. Radiat Protect Dosim. (2013), in press
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Figure 1: Percentage contributes to frequency (A) and collective dose (B) of the major medical x-rays examination
categories (Aosta Valley, 2009).
A
1.7%
2.4%
0.9%
14.0%
Conventional Radiology
Computed Tomography
81.0%
Interventional Radiology
Nuclear Medicine
Interventional Cardiology
B
7.7%
11.3%
5.3%
23.1%
52.6%
Conventional Radiology
Computed Tomography
Interventional Radiology
Nuclear Medicine
Interventional Cardiology
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Differenze negli indici di dose con e senza algoritmo di ricostruzione iterativo in TC e resoconto
sull’innovativo sistema Dose-Check.
CT dose indexes differences with and without iterative image reconstruction algorithm and a overview of the
innovative Dose-Check system.
F. Bonutti2, J. A. Soto Salazar1, G. Brondani3, S. Codutti3, D. Iuri3, S. Meduri3, F. Spessot3, R. Vrech3 and R. Padovani2. (1) 1st Level Master degree in Clinical Imaging Systems Administrator, University of Milano-­‐Bicocca -­‐ Italy (2) Medical Physics Department, University of Trieste -­‐ Italy (3) Emergency Radiology Department, University Hospital of Udine -­‐ Italy Purpose
To assess the impact of iterative image reconstruction algorithm (IR) on patient doses in CT and to illustrate the
Dose-Check system, examining advantages and disadvantages.
We studied the impact of IR on CT dose indexes in clinical routine and we performed a detailed survey on the
Dose-Check operating system, checking the accuracy of the dose indexes expected and delivered and simulating
the overcoming of notification values (NV) during a hypothetical activation of the Dose-Check.
Methods and materials
We analyzed CTDIw, CTDIvol and DLP dose indexes on a sample of 989 scans, performed on two 64 slices CTscanners and regarding the main CT procedures in the clinical practice at the University Hospital “Santa Maria
della Misericordia” of Udine, Italy. For each scan we recorded the main scanning and reconstruction parameters
and then we compared the dose indexes from both scanners along with a statistic about the number of scans for
each exam.
Results
Dosimetric differences regarding the same scanner with and without IR
In terms of CTDIw, dose reduction due to mere implementation of IR on the same scanner was significant (p<0.05
in all cases) for the following procedures: torax-abdomen -19%, abdomen -17%, chest -17%.
Also in terms of DLP the difference was significant (p<0.05 in all cases): torax-abdomen -23%, abdomen -19%,
chest -22%.
Gap between expected and delivered dose indexes
Keeping the same procedure, this gap is minimal: the maximum value of percentage difference is -1,20% for
CTDIvol and -1,50% for DLP.
Simulation of “dose notifications” of Dose-Check
Brain: 1 scan out of 50 exceeded the NV recommended by the AAPM (CTDIvol=80mGy)
Chest: no scan out of 69 exceeded the NV recommended (CTDIvol=50mGy)
Cardiac-CT: no scan out of 26 exceeded the NV recommended (CTDIvol=50mGy for the prospective study,
CTDIvol=150mGy for the retrospective study)
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Conclusions
The implementation of the IR has resulted in a significant reduction of the dose indexes in the procedures analyzed,
without compromise the image quality.
Furthermore, the gap between expected and delivered dose indexes resulted to be minimal: for both the scanners
analyzed, it does not matter in what terms (CTDIvol or DLP) the notification and alert values of the Dose-Check
are set.
Finally, simulating the activation of the Dose-Check in our context, would not cause any significant negative effect
on the routinely workflow.
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Radiation-related cancer risks from CT colonography screening
L. Moro1, F. Parisoli1,2, R. Tancredi3
(1) Salvatore Maugeri Foundation, Pavia, (2) School of Specialization in Medical Physics, University of Milan, (3)
Medical Oncology Unit, Salvatore Maugeri Foundation, Pavia
Introduction
The decision to expose large numbers of asymptomatic individuals to repeated radiation raises legitimate concerns,
although several types of computed tomography (CT) scans, including CT colonography (CTC), have been
proposed as new screening tools.
The aim of the current study was to estimate the lifetime attributable risk (LAR) of radiation-related cancer from a
single CTC screen.
Methods and materials
Data from 40 patients, 25 women (average age 58.3 year, range 47-68 year) and 15 men (average age 57.9 year,
range 51-66 year), were collected during routine clinical activity. A unique protocol was used for prone and supine
acquisition on a 16-slice GE LightSpeed Pro 16 scanner. Scanning parameters were 120 kV, 0.5 s, pitch 1.375.
Tube current was set manually equal to 50 or 100 mA, according to the anatomy of the patient.
Average CTDIVOL, DLP and scan length values for prone and supine acquisition were used to calculate organ dose
of a standard patient using ImPACT CT Patient Dosimetry Calculator ver. 1.0.3 with the ICRP 103 organ
weighting scheme. Radiation-induced solid cancer lifetime risk was determined multiplying organ doses to
corresponding age- and sex-specific risk factors (Table 12-D-1 of the BEIR VII report).
Results
Average scan length was 436 mm for prone and 425 mm for supine position. Average CTDIVOL and DLP were 1.9
mGy and 162 mGy cm for women and 180 mGy cm for men in the 50 mA protocol; 3.8 mGy and 332 mGy cm for
women and 344 mGy cm for men using the 100 mA protocol. The estimated mean effective dose per CTC screen
was 2.1 mSv and 4.2 mSv using, respectively, the 50 and the 100 mA protocol.
The highest LAR values were recorded for colon and bladder cancer incidence with the highest tube current (100
mA).
In Table 1 are shown the LAR of radiation-related cancer incidence (per 100,000 screened) following a single CT
colonography screen (supine + prone acquisition with 100 mA) at different ages, according to cancer type.
Age
Stomach
Colon
Liver
Lung
Bladder
Prostate
Uterus
Ovary
47
1.7
7.1
0.3
0.5
8.4
1.4
2.5
Females
51
1.5
6.0
0.3
0.4
7.3
1.0
1.8
58
1.1
4.6
0.2
0.3
5.6
0.6
1.1
66
1.3
10.5
0.7
0.2
8.3
3.6
-
Males
58
1.1
9.3
0.6
0.2
7.5
3.1
-
68
0.9
7.3
0.4
0.1
6.1
2.1
-
Table 1 - LAR of radiation-related cancer incidence (per 100,000 screened) following a
single CT colonography screen at different ages: according to cancer type
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In Table 2 are shown the corresponding values of radiation-related cancer mortality.
Age
Stomach
Colon
Liver
Lung
Bladder
Prostate
Uterus
Ovary
47
1.0
3.4
0.3
0.4
2.5
0.3
1.7
Females
58
0.9
3.0
0.3
0.4
2.4
0.3
1.4
68
0.7
2.5
0.2
0.3
2.2
0.2
1.0
51
0.7
5.3
0.5
0.2
1.9
0.8
-
Males
58
0.6
4.8
0.4
0.2
1.9
0.8
-
66
0.5
3.9
0.3
0.2
1.7
0.8
-
Table 2 - LAR of radiation-related cancer mortality (per 100,000 screened) following a single
CT colonography screen at different ages, according to cancer type
The estimated lifetime risk of being diagnosed with colon cancer was 10.6 cases per 100,000 persons exposed
(about 1 in 9500) for the male exposed at age 51 and 7.1 cases per 100,000 (about 1 in 14,000) for the female
exposed at age 47. The estimated lifetime risk of being diagnosed with bladder cancer for both the youngest male
and female was 8.4 cases per 100,000 exposed (about 1 in 12,000). The LAR values of the other radiation-related
solid cancers and for the older patients considered were less than 9.3 cases per 100,000 (about 1 in 11,000).
Conclusion
Our estimates suggest that the estimated risk of radiation-related cancer concerning our protocols for CTC
screening is small, especially when compared to the typical background lifetime risk of developing cancer.
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Confronto tra SAFIRE e Filtered Back Projection: valutazione della riduzione della dose e della
qualità delle immagini CT
SAFIRE and standard Filtered Back Projection comparison: evaluation of dose reduction and CT
image quality changes
F. Zito1, A. Cortesia2, P. Basile3, M. Borroni3, A. Marchianò3
(1)Fondazione IRCCS Cà Granda Ospedale Maggiore Policlinico, (2) Università degli Studi di Milano,
(3)Fondazione IRCCS Istituto Nazionale dei Tumori;Milano
Purpose: SAFIRE (sinogram-affirmed iterative reconstruction) is a new iterative reconstruction
algorithm. Aim of this work was to compare with respect to standard filtered back projection (FBP)
algorithm the efficacy of SAFIRE on preserving good image quality by reducing dose exposure. For this
purpose the phantom Catphan 500 equipped with CTP486, CTP528 and CTP515 modules was first
scanned at full dose (200mAs) and then re-scanned at reduced level of exposure. Methods and
Materials: All acquisitions were carried out with a Flash 128 MSCT scanner (Siemens) using a singlesource. For acquisition a standard Abdomen protocol was selected: 200mAS, 120 kV, 0.6 mm
collimation, 0.6 pitch and 5mm slice thickness. After full dose acquisition the Catphan was rescanned by
reducing exposure of 10% (180mAs), 20% (160 mAs), 25% (150 mAs), 30% (140 mAS), 35% (130
mAs), 40% (120 mAs) and 50% (100 mAs). The raw data were reconstructed with FBP-30f (FBP) and
SAFIRE with 5 different strengths (S1,S2,S3,S4,S5; higher the strength lower the noise component). On
images of CTP486, CTP528 and CTP515 modules, some quantitative parameters were assessed. Signal to
noise ratio (SNR), the ratio between average HU/standard deviation(SD), was measured on the central
slice of the uniform CTP486 module by drawing 5 different ROIs of 15 mm diameter. On CTP515
number of lesions were visually detected by expert observers and contrast noise ratio (CNR) was also
evaluated. ROIs were drawn on 15 mm diameter lesions at 1% and 0.5% contrast and on surrounding
background (BKG); HU average values and SD of each ROI were used to calculate CNR as the ratio
between (Lesion-BKG)/SD_BKG. Spatial resolution changes were determined as number of line pair
distinguishable on CTP528 (lp/cm). Results: SNR and CNR values for all reduced exposures were with
SAFIRE S4 and SAFIRE S5 always higher than with FBP full dose and comparable with SAFIRE S1 at
75% and SAFIRE S2 at 65%. Spatial resolution was always 6 lp/cm, not affected by mAs or increased
SAFIRE strength. At 140 mAs (30% lower exposure ) with SAFIRE S5 same number of low contrast
lesions (1% and 0.5%) were detected as with FBP full dose. Conclusion: Lower dose images
reconstructed with SAFIRE S3,S4 and S5 have higher SNR than FBP. By using 70% of standard current
image quality of Catphan maintains comparable characteristics of FBP full dose images. These findings
encourage use of SAFIRE to reduce exposure on patient scans.
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Valutazione dell’ algoritmo iterativo di ricostruzione e della modulazione dei mA di una CT 128 strati su fantoccio e immagini cliniche Evaluation of the iterative reconstruction algorithm and mA modulation of a 128-­‐row CT on phantom and clinical images A. Mari1, D. Sanpaolesi2, L. Oncini3, S. Maggi1 (1) A.O.U. Ospedali Riuniti, SOD Fisica Sanitaria, Ancona (2) Università Politecnica delle Marche, Ancona (3) ASUR Marche Area Vasta 3, Ospedale di Macerata, Radiologia, Macerata Purpose: the diffusion of MCT > 64 row and the implementation of iterative reconstruction algorithms impose to re-­‐evaluate the image quality focusing attention to homogeneity for large axial acquisition and the effects of AEC and iterative systems. It could be necessary also evaluate this kind of reconstruction on clinical images Methods and materials: the measures were done on a Philips Brilliance iCT. We utilized the Philips water phantoms (diam. from 11 to 30 cm) and a conical elliptical PMMA homemade phantom (diam. from 6 to 42 cm). The images were acquired in the axial and helical mode at 120 kV with dose from 5 to 60 mGy. The AEC evaluation takes in account scan direction and collimation (128x0.625mm, 64x0.625mm). The images were reconstructed with FBP and with iDose at 1,3,5 levels. The dose evaluation with the conical phantom was done with TLDs. The analysis of SNR and CNR on the clinical images (head and body) was done varying iDose level. Results: the iterative reconstruction reduces noise proportionally with its level without great noise structure variation, also SNR and CNR are increased by iDose. Two different sequences of artifacts are cyclically present in axial acquisition changing type from slice to slice and the noise intensity distribution changes from center to periphery. NPS of artifacts confirms that they do not change spatial noise ditribution. The noise reduction by iDose4 limits their impact. With a collimation of 128x0.625, in the OUT-­‐scan, Z-­‐axis modulation does not maintain constant the noise level and the uniformity when the object dimension is rapidly increasing; for the diameter smaller than 18 cm the system maintains a constant level of mA, that is the minimum value of range set up by operator or chosen by DoseRight. In the IN-­‐scan direction and for every collimation, the system provides a fixed mAs range (119-­‐25 mAs), whether the operator sets manually values with a wider range or uses DoseRight, TLD measurements confirm this feature. In the clinical images, iDose4 increase SNR and CNR proportionally with its level (till over 50% with level 5) with a lightly more effect on body scans. Conclusion: while using axial technique, large collimation or IN-­‐scan, it is necessary to take into account the settings of the AEC. Probably, flying focal spot modality does not maintain uniformity on all the images. Also the efficiency of the AEC appears reduced using the whole detector array and it’s seems dependent from the scan direction. ELENCO
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CT dose reduction with 80 and 100 kVp without loss of image quality
Riduzione di dose in TC a 80 e 100 kVp senza perdita di qualità dell’immagine
F. Zucconi1,2, C. Cadioli1,2, P. E. Colombo2, A. Torresin2
(1) Università degli studi di Milano (2) Department of Medical Physics, A.O. Ospedale Maggiore Niguarda
Ca’ Granda, Milano
Purpose: to study the possibility of dose reduction, according to patient size, using low tube voltages in
Computed Tomography (CT) adult abdominal exams with and without contrast enhancement, keeping the
120 kVp image quality unchanged (Standard Deviation SD and Contrast to Noise Ratio CNR).
Methods and materials: to simulate different patient sizes, images of body and head CTDI phantoms and
24 cm PMMA phantom were acquired using the CT scanner Philips Brilliance 64 with different tube
voltages (80, 100 and 120 kVp). The SD was measured in order to obtain, for each phantom, the percentage
value of mAs, with respect to the 120 kVp acquisition, to be used at 80 and 100 kVp not to alter the SD
(referred to as mAs equivalent). For both cases, an exponential relation between mAs equivalent and
phantom size was estimated. CTDIw was measured with body and head CTDI phantoms and, according to
Nickoloff [1], the exponential relation between CTDIw and phantom size was extrapolated. Assuming the
CTDIw to be proportional to the absorbed dose in patient, the mAs equivalent was transformed into a dose
(referred to as dose equivalent).
Iodine contrast agent solutions, with CT numbers in the typical clinical range of contrast enhanced images,
were inserted in the holes of the CTDI body phantom and scans were performed at 80, 100 and 120 kVp. For
each phantom size and X-ray voltage, the CNR was calculated for contrast enhanced images – instead of the
SD used for non contrast enhanced images – and, as above, mAs equivalent and dose equivalent were
evaluated in order to have, at 80 and 100 kVp, the 120 kVp scan CNR.
Results: dose reduction resulted unattainable in adult abdomen CT protocols using 80 and 100 kVp in non
contrast enhanced imaging without loss of image quality with respect to the 120 kVp scan. Conversely, in
contrast enhanced images dose reductions ranging from 20% to 40% at 100 kV and from 40% to 70% at 80
kV can be reached, depending on phantom size.
Conclusion: dose reduction in dynamic CT studies with low voltages is possible without worsening image
quality. Patient size is critical in the determination of the optimal voltage to be used.
References: [1] E. L. Nickoloff, Influence of phantom diameter, kVp and scan mode upon computed
tomography dose index, Medical Physics (2003) 30 (3), 395-402.
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Sviluppo di una applicazione Monte Carlo per il calcolo della dose negli scanner CT Multi Detettore
Development of a Monte Carlo application for Dose calculation in Multi Detector CT scanners
G. Feliciani1, A.Ciarmatori1 , G.Lucconi1, D.Bianchini2, S.Domenichelli3, G.Compagnone3, L. Pierotti3
(1) Post-graduate School in Medical Physics, University of Bologna, Italy
(2) DIMES department, University of Bologna, Italy
(3) Medical Physics Department, S.Orsola-Malpighi University Hospital, Bologna, Italy
Purpose: the development of a reliable method to calculate organ dose through Monte Carlo simulation in Multi
Detector CT (MDCT) scanners including dose modulation protocols.
Methods and materials: The first model was developed to simulate a 64 MDCT (GE VCT Lightspeed).
“SpekCalc spectrum calculator” was employed to generate x-ray spectra using data derived from literature.
The shape of the beam was evaluated with the COBRA method proposed by McKenney et al1. to account for
different bow-tie configurations.
Simulations were carried out following most common clinical protocols through Monte Carlo FLUKA code in both
axial and spiral TC operating mode. Recent voxel phantoms and guide lines for organ dose calculation released in
ICRP116 were employed. Simulations ran both on a dedicated workstation and on a standard laptop with a number
of histories necessary to obtain statistical errors < 1% in larger organs.
In air and CTDI measurements necessary for the validation of our model were performed using a pencil beam
chamber (Model 10X6‐3CT) and a RadCal 9010 electrometer.
Results: head and large body bow tie filters evaluations for our GEvct64 are compatible with data found in
literature for other scanners. CTDI in air, in phantom measurements and simulations results carried out to test the
model agree within 5% so we can rely on a good accuracy for our conversion coefficients. Organ doses were
calculated with voxel phantoms for the following protocols: head, thorax and abdomen. Significant differences in
organ dose between our method and actual commercial software such as PCXMC-rotation were found with a factor
up to 2 while minor differences are present comparing adult male and female phantoms.
Conclusion: our method should be a good tool for dose assessment in CT and for CT clinical protocols
optimization. It can be extended easily for every MDCT scanner in commerce. Moreover FLUKA-flupix interface
runs on windows based PC, this fact could lead to a wider diffusion of the method even if calculation times are not
comparable to the actual commercial software. Implementing dose modulation protocols requires precise
knowledge of how x-rays are emitted during the scan, given the strong variation of AEC ( Automatic Exposure
Control) among different CT models.
References:
[1] McKenney S. et al, Experimental validation of a method characterizing bow tie filters in CT scanners using a
real-time dose probe, Med Phys (2011), 3, 38.
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Stime di dose assorbita agli organi nell’embolizzazione delle arterie uterine: risultati preliminari.
Absorbed organ dose evaluation associated with uterine artery embolization: preliminary results.
L. Gallo1, E. Bolla1, A. Ferretti1, S. Cesari1
(1) O. “San Giacomo Apostolo” ULSS 8, Castelfranco Veneto (TV)
Purpose
Uterine artery embolization is an interventional radiological procedure for treating symptomatic uterine fibroids.
Often patients are beyond the age of 50 years, so optimization is very important to achieve successful intervention
with a patient dose as low as reasonably achievable. Aim of this study was to evaluate the mean estimated absorbed
doses to ovaries, uterus and skin during uterine artery embolization using pulsed fluoroscopy.
Methods and materials
This study was conducted on 18 patients who underwent bilateral embolization with calibrated microspheres.
Procedures were performed using a flat-panel detector angiography system (GE Innova 4100). Exposure
parameters control and insertion of additional adaptive copper filtration inside the beam path were automatic.
Options selectable by operator are “normal” or “low” dose and pulses or frames per second.
For the first 11 patients (group 1), a standard abdomen protocol was applied (30 pulses/s, normal dose fluoroscopy
and 2.5 frames/s angiography) and a retrospective analysis of total dose-area product (DAP), total entrance surface
dose (ESD) and fluoroscopic time reported by angiographic system DAP-meter was conduced.
Subsequently, standard protocol was modified to a low dose protocol (15 pulses/s, low dose fluoroscopy and 2
frames/s angiography) and for remaining 7 patients (group 2), also exposure parameters and settings during all
phases of intervention was recorded.
Results
For group 1: the mean fluoroscopy time was 32.03 minutes (range 15.5-60.73); the mean DAP value was 14781
cGy·cm2; the mean estimated ESD was 1.5 Gy for a typical source-to-patient distance.
For group 2: the mean fluoroscopy time was 21.23 minutes (range 11.55-37.55); the mean DAP value was 5480
cGy·cm2; the mean ESD was 0.6 Gy. Exposure data recorded for group 2 permits to evaluate the mean estimated
absorbed doses to ovaries (101 mGy; range 47-184), to uterus (103 mGy; range 48-189) and to skin (0.8 Gy; range
0.35-1.24).
Conclusion
Dose to patient reduction (accordingly dose to operator) due both to dose/frame fluoroscopy reduction and
shortening fluoroscopy time was observed, as radiologists became more confident with the technique. Further
investigation is needed to best estimate mean adsorbed organ dose and to evaluate low dose protocol contribution
to dose reduction.
References
[1] B. Nikolic, Uterine artery embolization: reduced radiation with refined technique, J Vasc Interv Radiol (2001)
12, 39-44.
[2] O. Glomset, Assessment of Organ Radiation Dose Associated with Uterine Artery Embolization, Acta Radiol
(2006) 47, 179-185.
[3] M. Sepoval, Uterine Artery Embolization for Leiomyomata: Optimization of the Radiatio Dose to the Patient
Using a Flat-Panel Detector Angiographic Suite, Cardiovasc Intervent Radiol (2010) 33, 949-954.
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Dose in ingresso (ESD) e Dose efficace (ED) in bambini sottoposti a procedure neuroangiografiche.
Carapelli Cecilia1, Sirgiovanni Stefano1, Richetto Veronica1 , Madon Eugenia1
(1) Dipartimento di fisica sanitaria, “A.O. Città della salute e della scienza di Torino” P.O. OIRM – S. ANNA,
Corso Spezia 60, Turin, Italy
Background e Scopo: Durante le procedure di neuroradiologia sia interventistiche che diagnostiche, i pazienti
possono essere esposti ad alti livelli di radiazioni. Sono quindi necessarie considerazioni speciali atte a garantire
una maggiore protezione nei bambini, generalmente più sensibili agli effetti negativi dell'esposizione alle radiazioni
sia deterministici che stocastici. Pertanto lo scopo primario di questo studio è la valutazione della dose efficace
(ED) e della dose in ingresso (ESD) ricevute dai pazienti pediatrici durante le suddette procedure.
Successivamente i nostri dati sono stati confrontati con la letteratura per verificarne la correttezza rispetto agli
altri centri non disponendo di valori di riferimento a livello nazionale.
Le procedure diagnostiche considerate sono principalmente angiografie cerebrali volte a verificare la presenza di
ectasie o eventualmente aneurismi, mentre quelle interventistiche sono embolizzazioni degli aneurismi o di
malformazioni artero-venose (MAV).
Materiali e Metodi : Sono stati considerati 21 pazienti, (11 femmine e 10 maschi, età 7 ± 3 anni, peso 24 ± 10 kg),
che sono stati sottoposti a una o più procedure neuroangiografiche (14 di diagnostica , con una media del numero di
immagini di 107 ± 53 e tempo di scopia 240 ± 172 s e 11 di interventistica, media immagini di 185 ± 72 e tempo di
scopia 620 ± 351 s ) tra il 1 agosto 2011 e il 30 giugno 2013.
Queste procedure sono state eseguite mediante angiografo biplano Integris system Allura (Philips Healthcare)
dotato di camere a ionizzazione trasmissive che permettono di valutare la dose al paziente accumulata durante la
procedura in termini di prodotto dose per area (DAP) e air-kerma (K air) valutate nel punto di riferimento (distanza
15cm dall’isocentro del braccio a C)
Per valutare e confrontare queste procedure bisogna determinare la dose in ingresso (ESD) e la dose efficace (ED).
Durante l’esecuzione di ogni esame vengono quindi registrati i valori di esposizione alle radiazioni, K air e il DAP e
le altre informazioni necessarie per valutare ESD e ED, quali la data di nascita del paziente, la tipologia della
procedura (diagnostica o terapeutica), l’altezza (cm) e il peso (kg) del paziente, la modalità scopia (low, medium,
high) e il tempo (min), il diametro dell’intensificatore di brillanza, il kV, i mAs, le proiezioni, il numero di run e
quello delle immagini, sono reperibili tramite compilazione modulistica ed eventualmente dall’estrazione
dall’header DICOM.
Risultati: La DAP media risulta di 20.5 ± 9.0 Gycm2 per la diagnostica e 34.3 ± 5.6 Gycm 2 per interventistica.
Nel corso delle procedure angiografiche, il paziente viene esposto a radiazioni sia nell'osservazione in scopia che
durante l'acquisizione dell'immagine, il Kair è il risultato di entrambe queste esposizioni. Con questo K air si stimano
i valori ED e ESD.
Per valutare ESD a partire dal K air sono stati utilizzati dei fattori di conversione, mediante i quali si ottiene una
stima cautelativa poiché non si tiene conto delle diverse proiezioni utilizzate, e quindi della distribuzione della
dose in ingresso su più punti di accesso. Vengono solo suddivise in proiezioni sul piano frontale ( PA ) e su quello
laterale ( LAT ). ESD risulta quindi 133.1 ± 54.1 mGy per le procedure diagnostiche e 601.2 ± 389.3 mGy per
quelle interventistiche . Inoltre per confrontarla con la letteratura, ESD è stata stimata sui due piani risultando in
diagnostica pari a 15.6 ± 5.5 mGy in PA e 19.1 ± 9.2 mGy in LAT, e in interventistica 36.0 ± 6.1 mGy in PA e 70.2
± 26.1 mGy in LAT.
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Per valutare ED è stato utilizzato il software PCXMC che con simulazione con metodo di Montecarlo permette di
stimarla utilizzando i coefficienti ICRP60 e 103. Inserendo il numero di fotoni per la simulazione, l’età del
paziente, le geometria di irraggiamento, i kV, e a partire dai valori del Kair e della DAP si ottiene il valore ED per il
distretto di interesse. Il vantaggio di questo software è la possibilità di disporre di fantocci di varie età (0-1-5-1015-adulto) che possono essere corretti per il peso del paziente al fine di simulare al meglio il soggetto.
La ED è risultata essere 3.9 ± 3.1 mSv per diagnostica e 7.0 ± 4.2 mSv per interventistica, con valori massimi di 9.0
mSv per diagnostica e 11.1 mSv per interventistica.
Conclusione: I nostri valori sono confrontabili con quelli trovati in letteratura. Si osserva inoltre che i valori di
DAP aumentano con l’età sia per la diagnostica che l’interventistica; si passa infatti, in diagnostica, da un valore
minimo di 9.3 Gycm2 per il paziente più piccolo (1 anno) a un massimo 31.5 Gycm 2 per il paziente più grande (12
anni) e interventistica si passa da 17.60 Gycm 2 (8 anni) a 46.64 Gycm2 (15 anni); anche il tempo di scopia varia
molto con l’età, infatti si passa da 2min54sec a 9min12sec in diagnostica e 3min48sec a 15min06sec per
interventistica. Il limite di questo studio è però dovuto al numero esiguo di pazienti (per cui non è stato possibile
suddividerli per fascie di età) e di pubblicazioni a riguardo. Inoltre non esistono livelli di riferimento nazionale per
queste procedure a livello pediatrico, si ritiene quindi che sarebbe molto interessante estendere questo lavoro ad
altri centri italiani per un confronto e una verifica multicentrica, e disponendo di un numero maggiore di dati
sarebbe possibile suddividere i campioni per fasce di età.
Bibliografia:
[1] A.Colin et al., Radiation Dose and Excess Risk of Cancer in Children Undergoing Neuroangiography,
AJR December (2009) vol.193 no.6, 1621-1628
[2] A.Natalie et al., Pediatric patient surface doses in neuroangiography, Pediatric Radiology Volume 35
Number9 (2005), 859-866
[3] I.Thierry et al., Radiation dose and cancer risk among pediatrics patients undergoing
interventional neuroradiology procedures, Pediatric Radiology Volume 36 Suppl.2 (2006), 159-162
[4] B J McParland, Entrance skin dose estimates derived from dose-area product measurements in interventional
radiological procedures, British Journal of Radiology (1998) 71, 1288-1295
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Metodi di valutazione dell’accuratezza del CTDI nominale in CardioCT.
Evaluation methods of nominal CTDI accuracy in CardioCT.
S.Strocchi1, D.Lumia2, V.Mereghetti3, C.Fugazzola5, R.Novario4
(1) Fisica Sanitaria, A.O. Ospedale di Circolo e Fondazione Macchi, Varese
(2) Radiologia, A.O. Ospedale di Circolo e Fondazione Macchi, Varese
(3) Corso di Laurea in Tecniche di Radiologia Medica per Immagini e Radioterapia, Università dell’Insubria,
Varese
(4) Dipartimento di Biotecnologie e Scienze della Vita, Università dell’Insubria, Varese
(5) Dipartimento di Scienze Chirurgiche e Morfologiche, Università dell’Insubria, Varese
Purpose: Coherently with the rapid technologic evolution of CardioCT, many works has been published in
recent years to compare results, both from image quality and from patient dose point of view. The patient
dose evaluation has been commonly done using CTDI and DLP values provided by CT devices themselves
for the relevant acquisition modalities. As in Cardio CT modern acquisitions the X-ray tube work by pulses,
with duty cycles not well known by the user and with “ON” times shorter than one rotation, we believe that
the standard CTDI assessments done by classical quality control protocols do not assure the accuracy of dose
values in CardioCT modes. In this work we used two different methods conceived to verify the accuracy of
CTDI in CardioCT acquisitions.
Methods and materials: The materials used were a multislice CT (Toshiba Aquilion 64 slices), three
standard 32cm diameter phantoms, an anthropomorphic torso phantom, an ECG signal generator, a 0,6cm3
Farmer ionisation chamber, electrometers, CTDI chamber, a service software package of the CT device,
spreadsheet software for the analysis.
We used two methods to evaluate doses during CardioCT acquisitions.
The first is applicable on every CT device. We put three 32cm standard phantoms on patient table. We
activated ECG simulator and we connected it to the CT device. We measured Equilibrium Dose (DEq) in four
different conditions: Cardio Continuous, Cardio Modulated, Cardio Prospective and a standard Thorax
protocol. We measured CTDI in standard Thorax protocol. We calculated a conversion factor from true
CTDI to DEq, for standard Thorax conditions. We used this factor to get CTDI form DEq measurement in the
three different cardio acquisition conditions.
The second method is applicable only on some CT devices. In fact in this case we relied on a service
software (SPAG) which can extract from the CT device electronics instant values of X-ray tube supply (kV
and mA). From current waves we evaluated effective CTDI as the weighted mean of CTDI(mA) .
Results: The CTDI evaluation method from DEq measurements let us find errors lower than 10% for all the
Cardio protocols. The vendor-specific evaluation method found errors in the same range. In all cases the
nominal dose values were higher than the evaluated ones.
Conclusion: The CTDI methods proposed for the verification of nominal dose values in CTCardio
acquisitions let the user be confident about the nominal values commonly used in clinical works.
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Procedure di ottimizzazione URO-CT in termini di dose e mezzo di contrasto.
kVp decrease in uro-CT diuretic phase lower the radiation exposure and enhance contrast-media to
tissue ratio.
E. Roberto1, R.Priotto2, A.Terulla1, M. Grosso2, S.Chauvie1
(1) Medical Physics and (2) Radiology of Santa Croce e Carle Hospital (Cuneo)
Purpose: uro-CT is a technique that combines multiphase studies condensing in a single exam the potential
of angiography, urography and CT scans, with the advantage of providing fully three-dimensional
morphological information and densitometry characterizations. Some open problems of this method are
related to the contrast medium (CM) administration, to the number of scans required per exam, to the
optimization of the acquisition’s parameters and to the post processing techniques. The objective of this
study was to optimize the scanning protocol implemented on a Brilliance 64 to lower the radiation dose and
reduce the mass of CM to be administered to the patient while maintaining an high diagnostic accuracy.
Methods and materials: the standard protocol for the uro-CT examination uses the maximum available
collimation of 32x1.25mm, a reconstruction voxel size of 5mm, tube voltage of 120kVp, partially
overlapping pitch of 0.9. D-DOM is used as automatic current modulation system with a modulation current
set to 300mA on the 3 series: baseline, portal and late. Baseline series can be avoided to the discretion of the
doctor. The CM used are Optyray350, Ultravis370 and Visipaque320 (mgI/ml). The iodine program
converter establishes volume (ml) and velocity of flow (ml/s) of the contrast agent depending on the different
dilution. kVp was reduced 120 to 80 in the late phase. Tissue to MC contrast was compared among different
series measuring the HU units in kidneys, ureters and bladder in function of time (0-600s).
Results :88 patients of average age 47 years were acquired. 34 were performed with 2 phases (portal and
late), 40 with the conventional 3 phases and 6 exams with a 4th excretory phase (14 to 20minutes later), with
and Without diuretic. 8 of these patients have been acquired in the late phase (diuretic) with 80kVp. The
increase of average contrast on kidneys, ureters and bladder between 80kV and 120kV was 45.9%, 27.4%,
6.6% respectively. The doses calculated through with Zankl-Nagel formalism for the two protocols were
18.8±5.2 and 9.2±4.9 for 120 and 80kVp.
Conclusion: Applying a late series with 80kV instead of 120kV halved the effective doses while
consequently increasing the contrast among CM and surrounding tissues. This protocol could be used safely
in clinical practice with the usual CM dilution or with a higher dilution in patients with difficult venous
access or renal failure.
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Valutazione della dose efficace al paziente in procedure interventistiche con GAFCHROMIC XR-RV3®.
C.Stancampiano1, V.Salamone1,2, C.Cristaudo3, G.Mannino1,2, L. Raffaele1,2, F.Romano1,2, M.G.Sabini2,3,
C.Tamburino2, M.L. Valastro2,3, P.G.Veroux2 , G.C. Ettore2.
(1)Scuola di specializzazione Fisica Medica, Catania; (2)A.O.U. Policlinico - Vittorio Emanuele, Catania; (3) A.O.
Cannizzaro, Catania.
Le procedure interventistiche guidate da fluoroscopia sono diventate strumenti utili per il trattamento di molte
malattie. Tuttavia, la maggiore complessità delle procedure, comporta un aumento della dose in cute e quindi il
rischio di effetti secondari, talvolta deterministici. Per questo motivo sono stati sviluppati diversi metodi per
stimare la dose in cute ricevuta durante tali procedure. Questi metodi includono: l'uso di dosimetri a
termoluminescenza (TLD), di MOSFET, di pellicole radiografiche (EDR) ed infine di film radiocromici. I TLD e i
MOSFET richiedono molto tempo per il posizionamento sul paziente ed inoltre, a meno che non si conosca a priori
la posizione del campo durante la procedura, la densità di campionamento può rivelarsi insufficiente per
individuare le caratteristiche spaziali e le dosi massime. Le pellicole radiocromiche, invece, possono essere
posizionate facilmente ed offrono un’elevata risoluzione spaziale in quanto ricoprono grandi superfici. A
differenza delle pellicole radiografiche, quelle radiochimiche sopracitate, sono auto sviluppanti e non sensibili alla
luce visibile, e ciò le rende adatte all’utilizzo durante tutte le procedure di radiologia interventistica. La precisione
delle misure effettuate con pellicole gafcromiche risultano accettabili per le finalità del lavoro[1]. Le pellicole sono
state, comunque, caratterizzate in termini di uniformità e dipendenza da energia e dose rate al fine di valutare la
precisione della misura.
In questo lavoro sono stati utilizzati i film radiocromici Gafchromic XR-RV3 per valutare la dose effettiva e la
dose massima in cute (MSD) in procedure cardiovascolari ed in procedure di chirurgia vascolare.
In riferimento alle procedure di cardiologia interventistica, sono stati monitorati tre differenti interventi:
coronografia (CVG), angioplastica coronarica (PTCA), protesi valvolari transfemorali e transapicali (TAVI);
eseguite presso l’unità operativa di Cardiologia UTIC dell’Azienda Ospedaliera - universitaria “Policlinico Vittorio Emanuele” di Catania. Sono state eseguite anche valutazioni su procedure di chirurgia vascolare, presso
l’unita’ operativa di Chirurgia Vascolare dell’Azienda Ospedaliera Universitaria “Policlinico - Vittorio Emanuele”
di Catania, monitorando sia PTA standing per malattia vascolare periferica che PTA standing carotide interna.
Per rendere le misure statisticamente più significative si procederà monitorando le procedure precedentemente
elencate, aggiungendo altre procedure nel campo della cardiologia interventistica come le occlusioni coronariche
croniche totali (CTO); aggiungendo inoltre, il trattamento di malformazioni arterio-venose nel distretto encefalico
(AVM) presso l’unità operativa di Neuroradiologia dell’Azienda Ospedaliera Cannizzaro di Catania.
Oltre alla registrazione dei parametri di esposizione utilizzati per tutta la durata delle procedure interventistiche
seguite (tensione, corrente, tempo di fluoroscopia e numero di immagini), è stata eseguita anche la registrazione del
prodotto dose-area (DAP), la cui principale applicazione è rappresentata dalla possibilità di creare un database di
valori di riferimento per un ampio panorama di procedure interventistiche, da utilizzare come guida ai fini di
un'ottimizzazione delle procedure stesse. La determinazione della dose di ingresso superficiale del paziente in
radiologia interventistica, rappresenta una procedura estremamente complessa a causa della molteplicità di fattori
che influenzano il valore che essa può assumere. Tali fattori includono non solo le caratteristiche
dell'apparecchiatura radiologica utilizzata, ma anche le capacità del paziente di collaborare e le dimensioni del
paziente stesso, la tipologia di procedura eseguita ed in ultimo, non per importanza, l'esperienza e la tecnica
dell'operatore.
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In tutte le procedure il gaf e’ stato sempre posizionato tra il paziente ed il lettino, come mostrato in figura (Fig.1) e
lasciato per tutta la durata della procedura.
Fig.1 Configurazione di posizionamento della pellicola radiocromica per tutte le procedure analizzate.
Le pellicole irradiate sono state lette seguendo il protocollo ISP [2] e analizzate con un programma realizzato
utilizzando l’ambiente di calcolo Matlab [3], che applica la calibrazione Pixel-Value –Dose ottenendo così le
mappe 2D, la dose effettiva e la dose massima in cute. In Fig.2 mostriamo un esempio di un immagine ottenuta
dalla lettura di un film dopo l’irraggiamento durante una procedura di CVG+PTCA e la mappa 2D ottenuta
dall’analisi.
Fig.2 Esempio di un immagine e una mappa 2D ottenuta dalla lettura di una pellicola dopo l’irradiazione.
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In Tab.1 sono riportati il tempo di scopia medio di durata dell’intervento, la media del numero di immagini
realizzate in scopia e infine la media della lettura della camera DAP. I risultati riportati sono stati calcolati su tutti i
pazienti, suddivisi per procedura. Ad ogni procedura sarà assegnato il valore medio di lettura di MSD.
Procedura
CVG
CVG+PTCA
TAVI
PTA Carotide
PTA Femorale
Numero di
esami
2
4
2
2
2
Tempo scopia
(min)
7,8
8,5
26,8
7,2
11,5
Num immagini
DAP(cGy*cm2)
MSD (Gy)
731
1091,7
1517
141,5
101
8980,5
14341,7
38347
7350
4900
1,06
1,57
3,10
0,22
0,47
Tab.1
È in fase preliminare uno studio Monte Carlo, sviluppato con il toolkit GEANT4 [4], che, attraverso la simulazione
di un fantoccio antropomorfo, permette di ottenere una valutazione della dose equivalente agli organi e della dose
efficace partendo dalla misura della dose in ingresso. Lo studio partirà da un Advanced example [5].
[1] A. Niroomand-Rad, et all. “Radio chromic film dosimetry: Recommendations of AAPM Radiation
Therapy Committee Task Group 55,” Med. Phys. 25, 2093–2115(1998);
[2] http://www.gafchromic.com/;
[3] http://www.mathworks.com;
[4] http://geant4.cern.ch/;
[5] http://geant4advancedexampleswg.wikispaces.com/Human_Phantom.
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Fantoccio Ibrido – Perspex – Acqua per Dosimetria su CT
Hybrid Water – Perspex Head Phantom for CT Dosimetry
Eugenio Cefalì1, Maria Guerrisi2, Francesco Campanella3, Nicola Arcadi4, Giuseppe Sceni1
(1) U.O.C. Fisica Sanitaria - A.O. Bianchi-Melacrino-Morelli – Reggio Calabria
(2) Sezione di Fisica Medica, Dipartimento di Biomedicina e Prevenzione, Università "Tor Vergata", Roma
(3) INAIL - Dipartimento Igiene del Lavoro – Monte Porzio Catone (RM)
(4) U.O.C. Radiologia - A.O. Bianchi-Melacrino-Morelli – Reggio Calabria
Purpose: A new phantom prototype for CTDI measurements has been realized. A standard Perspex head phantom
consists of a cylinder with five holes, one of which is positioned at the center and the other four to 1 cm from the
border at 12, 3, 6 and 9 clock positions. The new phantom has the same geometry as the standard one, but the
cylinder consists of a hollow cylinder, which can be filled with water each time a few minutes before the
measurements. Main advantages of the new phantom are: tissue equivalent material, less weight, inexpensive and,
as a result, easy portability.
Results and Conclusion: The new phantom was tested on two CT multislice tomographs (General Electric - GE
OPTIMA CT 660 and Toshiba - Aquilion 16) and a scale factor between CTDI measurements performed with
Perspex standard and the new phantom was determined. Preliminary results show that the scale factor is a constant
and does not depend on the RX tube energy spectrum and we can say, in conclusion, that the hybrid water –
Perspex Head phantom could be a good alternative for CTDI measurements.
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Quantitative comparison of image quality between CT images using standard filtered back-projection (FBP)
and images at reduced radiation dose reconstructed with SAFIRE algorithm.
M.Poli1, S. Mazzetti1, C. Bracco1, D. Regge2, M. Stasi1
(1) Physics Department, Institute for Cancer Research and Treatment, IRCCS Candiolo (TO)
(2) Radiology Department, Institute for Cancer Research and Treatment, IRCCS Candiolo (TO)
Purpose:
Aim of this work is to compare image quality between image acquired at 100% dose and reconstructed with FBP
(FBP-full-dose) and low dose images reconstructed using the iterative reconstruction algorithm SAFIRE available
on the CT Siemens SOMATOM Definition Flash.
Quantitative evaluations of modulation transfer function (MTF), noise, noise power spectrum (NPS), contrast and
contrast to noise ratio (CNR) were carried out in order to find the SAFIRE strength-level which would produce
equivalent image quality of FBP at 100% dose.
Methods and materials:
The Catphan 600 consists of 5 cylindrical modules designed to perform various quality tests in tomographic
images. The modules of interest for this study were: i) the CTP528 point source module for MTF measurement, ii)
the CTP486 uniformity module for noise and NPS evaluation and iii) the CTP515 for contrast and CNR.
The three modules of the phantom were acquired with the dual-source CT Siemens SOMATOM Definition Flash
using the following technical parameters: single tube acquisition, tube voltage 120 kV, collimation 128 x 0.6 mm,
scan time 0.5 s. Automatic exposure control was disabled during all the acquisitions in order to control the
delivered dose to the phantom by controlling the tube current exposure. Tube current values were chosen to have
a reference scan at 100% dose (200 mAs) and 6 reduced dose acquisitions at 90-40%, 10% dose decrease steps
(180-80 mAs, 20 mAs steps). One millimeter slice thickness CT images were reconstructed using both FBP filter
B30f and SAFIRE filter I30f at the 5 possible strength-levels for all the seven raw data. The field of view (FOV)
was set to 10, 30 and 15 cm for the resolution, uniformity and contrast module, respectively.
The MTF was calculated, in according to the method presented by Boedeker [1], as the Fourier Transform of the
point spread function (PSF) given by the point source module. The limiting frequency was evaluated as the
frequency corresponding to the 10% of the MTF, which is related to the limiting spatial resolution calculated as the
inverse of the limiting frequency.
Noise was calculated as the standard deviation within a central region of the uniform module and NPS was
calculated in according to the subtracted axial-acquired procedure described by Boedeker [1].
Contrast was calculated as the difference between the average CT values within 3 regions of interest (ROIs) centred
on the 15 mm cylindrical inserts of each nominal contrast and the average CT values within 3 ROIs placed in the
background. CNR was computed, for the three cylindrical inserts, according to the following equation:
|
√
where
and
and
|
√
were selected on the cylindrical inserts and the background, respectively,
were the corresponding standard deviations.
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Results:
Image spatial resolution did not depend on the reconstruction kernel applied, both FBP and SAFIRE, neither on the
level of the radiation dose. Regardless of the combination of kernel and dose used to obtain the CT image the
MTF(10%) was equal to (6.1±0.1)lp/cm, corresponding to a limiting spatial resolution of (1.6±0.1)mm.
Depicted in figure 1 is the noise values relative to all the cases evaluated in this study. Maintaining constant the
dose level, SAFIRE reduced noise contribution of about 10% per strength level, up to 50% for strength level 5.
Furthermore SAFIRE, applied to low dose raw data, led to achieve CT images with noise values equivalent or
lower than the FBP-full-dose one. For example noise of B30f at 100% dose was equivalent to the noise of I30f at
strength 1 at 80% dose or to the one of I30f at strength 3 at 50% dose. The solid line in Figure 1 underlines the
noise value relative to the FBP-full-dose CT image: it is clear that the use of SAFIRE, with strength level 4 or 5,
led to spare more than half dose without increasing noise with respect to FBP-full-dose. NPS depends on the
SAFIRE strength level selected and to the dose delivered, as shown in Figure 2. NPS behaviour as a function of
SAFIRE strength level and dose level was equivalent to the noise one.
Figure 2. Image noise obtained in Catphan 600 uniformity module
as function of dose and of the reconstruction methods applied
(FBP or SAFIRE at 5 strength-levels). The solid line underlines
the noise value relative to the FBP-full-dose CT image.
Figure 1. NPS of the FBP-full-dose CT image, compared with
NPSs of the 80% dose CT images reconstructed with both FBP
and SAFIRE (5 strength levels).
Contrast values did not depend on the reconstruction kernel used, both FBP and SAFIRE, neither on the level of the
radiation dose. SAFIRE led to CNR improvements proportional to the strength: for the investigated kernel I30f the
CNR increase was 10% for strength 1, up to 100% for strength 5 with respect to FBP kernel B30f.
Conclusion:
The application of SAFIRE led to a quantitative improvement of both noise, NPS and CNR, without affecting
image spatial resolution. In addition, the application of SAFIRE algorithm was useful to reduce the CT dose up to
50%, while keeping the same resolution, noise, NPS, contrast and CNR of a standard FBP reconstruction. The
equivalence between FBP and SAFIRE algorithm, evaluated by quantitative parameters, would give the radiologist
an important tool to support the diagnostic work-up, optimizing the protocol choice and the radiation dose level
without compromising the diagnostic image quality.
Reference:
[1] K. L. Boedeker, V. N. Cooper, and M. F. McNitt-Gray, Application of the noise power spectrum in modern
diagnostic MDCT: part I. Measurement of noise power spectra and noise equivalent quanta, Physics in Medicine
and Biology, (2007), issue 52, 4027–4046.
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Caratterizzazione dell’algoritmo di ricostruzione iterativo ASIR in vari distretti corporei: considerazioni
sulla qualità dell’immagine e sulla riduzione di dose
Anatomical District ASiR Iterative Reconstruction Algorithm characterization: consideration on image
quality and dose reduction.
A. Ciarmatori1,2L. Nocetti1, G.Feliciani2, T.Costi1, ,
(1)Medical Physics Dept., University Hospital “Policlinico”, Modena, Italy
(2)Medical Physics School, Alma Mater Studiorum University, Bologna, Italy
Purpose: Implementation of iterative reconstruction algorithm is widely growing into clinical practice, rather the
benefits for different anatomical districts are far to be assessed. This study focused on the characterization of
Adaptive Statistical Iterative Reconstruction algorithm, (ASiR), in several human organs.
Methods and materials: CT acquisitions on an anthropomorphic phantom were performed using a Light Speed
VCT (General Electric, Milwakee USA) CT system. Acquisition parameters were defined starting from a clinical
protocol, varying tube currents (180-300 mA) and incidence of ASiR(0-100%) on the reconstructed images.
Contrast to Noise Ratio (CNR), Noise and Signal were evaluated on lung, heart, liver and bone for every currents
and level of ASIR selected. Modulation Transfer Function (MTF) was measured on the apposite CATPHAN 600
insert (CTP 528), and Noise Power Spectrum (NPS) on an homogenous phantom with the method described by
Yang [1]. The images for NPS and MTF assesment were acquired with the same currents and incidence of the
iterative algorithm mentioned above.
Results: Noise and CNR scaled with currents as expected in all organ tissues. Investigating the relationship
between Noise, CNR and ASiR levels, differences were found among districts, particularly the bone with respect to
the others is characterized by not improving CNR while increasing ASIR level. In heart, lung and liver, the
algorithm with a ASiR level about 40-50% allows 30-40% dose reduction while preserving the image quality (same
CNR and same CT-Number) of a full Filtered Back Projection (FBP) reconstructed image. MTF didn't show
significant changes on the different acquisition setups. 1D and 0D Noise Power Spectrum decreased as expected
with the increase of reconstruction ASIR level.
Conclusion: The results of this study show that CNR in soft tissue (heart, lung and liver) is preserved while
reducing patient dose till 40% with a ASiR level of 40-50%.For bone tissues scans these benefits are not so evident,
this is probably due to the intrinsic high inhomogeneity of the bone's trabecular structure. The study allows to say
that the use of ASiR algorithm enables significant dose reduction while preserving CNR in the organs mostly CTinvestigated.
References:
[1]Kay Yang., Noise power properties of a cone-beam CT system for breast cancer detection, Med. Phys. 35
December 2008
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Utilizzo di un metodo statistico per la definizione della “Low Contrast Detectability” applicato al
confronto di due diverse tecniche per la ricostruzione iterativa di immagini in Tomografia
Computerizzata
Comparison of different iterative reconstruction algorithms for computed tomography applying a
statistical method of defining low contrast detectability.
G. Rinaldin1,2, A. Radice1,3, N. Paruccini3, A. del Vecchio2, A. Savi2, A. Ciccarone4, A. Crespi3,R.
Calandrino2
(1) Specializzando/a in Fisica Medica – Università degli Studi di Milano
(2) OSR-Ospedale San Raffaele, Milano
(3) S.C. Fisica Sanitaria – A.O. San Gerardo, Monza (MB)
(4) U.O. Radiodiagnostica – Ospedale Pediatrico “A.Meyer”, Firenze
Purpose:to compare two computed tomography (CT) iterative reconstruction methods used for image
quality and dose reduction improvement: Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR–GE) and the
fourth version of Philips iterative method (iDose4).
Methods and materials:images of different CathPhan 500 phantom modules were acquired on two multidetector CT scanners, a 64-slice LightSpeed VCT (GE Healthcare) and a 256-slice Brilliance iCT (Philips
Healthcare). For each phantom module and for both CT scanner, reference images were acquired with the
same set of acquisition parameters: axial modality, 120 kV, CTDIvol of 20 mGy, 2.5 mm slice thickness, a
reconstruction diameter of 25cm, 512x512 px2 and filtered back projection (FBP) reconstruction. Thereafter
images with decreasing values of CTDIvol were acquired and then reconstructed with levels of iterative
algorithm adequate to obtain set of images with same noise level (“iso-noise”) and set of images with the
same low contrast detectability (“iso-LCD”) of FBP reference images. Determination of noise level was
based on standard deviation of uniform images, LCD was estimated applying Chao’s statistical method[1][2]
using a square array of 100 ROIs; each ROI is 10x10 pixel2, which – for a circular object – corresponds to an
area of approximately 5 mm. Finally, modulation transfer function (MTF) and noise power spectrum (NPS)
were calculated.
Results: To obtain “iso-noise” image and a dose reduction of 30%, level 2 of iDose4 or 30% of ASIR are
required. For “iso-LCD” images, the same dose reduction was obtained with iDose4 level 4 or 60% ASIR.
No significant differences were observed in MTF for both iterative algorithms. Analysis of NPS allow us to
better determine how iterative algorithms work, for example high level of iteration modifies NPS shape –
particularly ASIR – cutting the noise component at high frequencies and shifting NPS peak to the left.
Conclusion: medium-low levels of iterative reconstruction allow us to reduce by one third patient dose while
maintaining image quality in terms of noise and LCD.
References:
[1] E.H. Chao et al. A statistical method of defining low contrast detectability. RSNA 2000.
[2] A. Ciccarone et al. Chest and abdomen iterative CT: threshold image quality in pediatric protocols. 35th
Postgraduate Course. 49th Annual ESPR Meeting. Athens, 2012.
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Caratterizzazione multi-parametrica dell’algoritmo ASIR per la ricostruzione iterativa di immagini
TC
Multi-parameters characterization of iterative reconstruction algorithm ASIR
G. Rinaldin1,2, A. Del Vecchio2, A. Savi2, R. Calandrino2
(1) Specializzando in Fisica Medica – Università degli Studi di Milano
(2) OSR-Ospedale San Raffaele, Milano
Purpose: to obtain an objective assessment of Adaptive Statistical Iterative Reconstruction (ASIR–GE
Healthcare) effect on image characteristics, to evaluate ASIR efficacy in compensating dose reduction with
respect to Filtered Back Projection reconstruction (FBP).
Methods and materials: a 64-slice LightSpeed VCT (GE Healthcare) was used to acquire images of a
CatPhan500 phantom with various acquisition parameters: tube current ranging from 100 mAs to 300 mAs,
120 kV, slice thickness of 2.5mm and 1.25mm. All series were reconstructed with FBP and with different
percentage of ASIR intervention. Different parameters were then calculated for each series: signal to noise
ratio (SNR), uniformity and standard deviation, contrast to noise ratio (CNR), modulation transfer function
(MTF), noise power spectrum[1] (NPS), low contrast detectability[2](LCD); three different free software were
used to calculate these data: ImageJ[3], IQWorks[4] and CQTC[5].
Results: MTF is not affected by ASIR. If SNR, CNR or uniformity are considered as reference parameters a
percentage of ASIR intervention equal to dose reduction is required to obtain image with the same quality as
FBP, whereas the choice of NPS suggest that ASIR percentage should be twice the dose reduction. A deeper
analysis of NPS behaviour under ASIR demonstrates that the efficacy of ASIR is highly non-uniform in the
frequency domain and this validate the result obtained with LCD: the percentage of ASIR needed to
compensate a dose reduction is – in this case – function of the minimum size of object to be detected and
vary from a factor 2 to 6.
Conclusion: a phantom-based approach is optimal in order to obtain detailed, reproducible and reliable data
and represents a good starting point for the clinical implementation of results: in this case the dose reduction
in CT examinations achievable thanks to ASIR.
References:
[1] A.J.Reilly IQWorks A uniform framework for the objective assessment and optimization of radiotherapy
image quality. University of Edinburgh Press - 2010
[2] E.H. Chao et al. A statistical method of defining low contrast detectability. RSNA 2000.
[3] http://rsbweb.nih.gov/ij/
[4] http://wiki.iqworks.org/Main
[5] http://www.ausl.mo.it/flex/cm/pages/ServeBLOB.php/L/IT/IDPagina/8801
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Ricostruzioni Iteratice in MDCT: caratterizzazione fisica di due diversi sistemi
Iterative Reconstructions in MDCT: physical characterization of two different systems
L. Berta2, L. Mascaro1, C. Pinardi2, C. Rodella1 P. Feroldi1
(1) A.O. Spedali Civili di Brescia, Brescia (2) University of Milan
Purpose: to assess and compare the image quality of two different multi slice CT (MDCT) scanners with
FBP and model based iterative reconstruction imaging options.
Methods and materials: A Somatom Definition Flash (Siemens) with SAFIRE algorithm (Sinogram
Affirmed Iterative Reconstruction) and a Brilliance-64 (Philips) MDCT with iDOSE iterative reconstructions
were physically characterized in this study. A cylindrical water filled and the module CTP591 of a Catphan
600 phantoms were imaged with a standard abdominal acquisition protocol. Raw data were reconstructed
using both standard filtered back-projection (FBP) and the iterative reconstruction algorithms exploring
parameters settings like filter type (smooth, standard, medium-sharp) and iterative strength (SAFIRE) or
level (iDose), the parameters that rule the iterative model. Image stacks were exported and processed offline
with a dedicated plugin written in imageJ. Image Quality was assessed in terms of noise (image noise and
Noise Power Spectrum- NPS) and resolution ( modulation transfer function –MTF).
Results:
Iterative algorithms implemented on both systems showed similar potentials. The Philips optimised standard
abdominal protocol has a medium-sharp filter iterative reconstruction (YA En-0.75, iDose 3), with increased
image noise compared to other smooth or standard filters. Compared to FBP, the image noise showed a
linear decrease up to 55% with iDose levels from 0 to 7. The Siemens standard abdominal protocol uses a
smooth FBP filter (B20) that lacks an iterative version. Noise reduction was up to 51% using strength values
from 1 to 5. Compared to standard FBP, the iterative reconstructions showed a shift toward the lower
frequencies in the NPS for both systems. This shift is proportional to the noise reduction associated to the
parameterization of the iterative model and results in a coarser image texture. Mean NPS frequencies of the
two systems are comparable for the same filter type. Very little (<1%) differences were found comparing
MTFs of iterative and FBP reconstructions on both systems.
Conclusion:. The two systems performances in term of physical image quality are very similar. The use of
iterative reconstruction strongly reduce image noise without affecting spatial resolution. Different image
textures are observed so protocol optimisation must be carefully performed to obtain the desired clinical
image quality.
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Misura del computed tomography dose index su scansioni cliniche
D. Trevisan1, D. Ravanelli2, A. Valentini1.
(1) Azienda Provinciale per I Servizi Sanitari, Trento
(2) Scuola di Specializzazione in Fisica Medica Università degli Studi di Roma "Tor Vergata" Roma
Introduzione: le valutazioni dosimetriche in tomografia computerizzata (CT) richiedono l’uso di indicatori
facilmente misurabili come il weighted computed tomography dose index (CTDIw) ed il volume weighted CT dose
index [1] (CTDIvol), che rappresentano uno standard internazionalmente condiviso. Essi sono tuttavia criticati
perché misurati solamente su singola scansione assiale, quasi mai utilizzata in ambito clinico. Con l’intento di
superare tale limitazione, il documento AAPM TG 111 [2] propone un nuovo approccio dosimetrico basato sul
cumulative dose profile D(x) e sul central cumulative dose DL(0), entrambi definiti e misurabili su scansioni CT
cliniche (volumetriche e sequenziali). In particolare il DL(0) su scansione elicoidale, se misurato nel centro del
fantoccio dosimetrico standard, esprime il CTDIvol come:
pD L (0) = CTDI100
for L= 100 mm.
(1)
L’equazione (1) può essere anche utilizzata per le posizioni periferiche del fantoccio dosimetrico se il profilo D(x)
viene precedentemente mediato sui relativi picchi [3]. In seguito a tale procedura vale quindi la relazione:
1 c
2 p
CTDI vol ,w = D100
(0) + D100
(0) ,
3
3
(2)
dove D100(0) è il DL(0) per L=100 mm. I suffissi c and p indicano rispettivamente il centro e la periferia dei fantocci
dosimetrici standard head e body.
Il presente studio propone di superare le limitazioni dell’approccio dosimetrico standard basato sulla misura del
CTDIw e di stimare CTDIvol,w come indicato in equazione (2) su protocolli CT clinici. Come suggerito dal
documento AAPM [2], le misure di D100(0) sono state condotte con una camera a ionizzazione puntuale (IC). Con
l’intento di mostrare la validità dell’approccio riassunto dall’equazione (2), il presente lavoro confronta i valori di
CTDIvol,w ottenuti dalle misure di D100(0) con quelli forniti dall’approccio standard [1].
Materiali e metodi: le valutazioni dosimetriche sono state condotte su un Phlips Brilliance 64S, (Tomografo A),
un Siemens Biograph 64S (Tomografo B) ed un Siemens Somatom Definition AS 128S (Tomografo C). I valori di
CTDIw sono stati dapprima misurati seguendo l’approccio tradizionale [1,2] (Metodo 1), usando la camera a
ionizzazione 10X5-3CT (PC) accoppiata con un elettrometro Radcal 9010 (Radcal Corporation 426 West Duarte
Road, Monrovia, California 91016, USA) e posizionata all’interno degli alloggiamenti dei fantocci dosimetrici. Le
misure di D100(0) (Metodo 2) sono state successivamente condotte con una camera a ionizzazione 10x5-0.6 IC di
lunghezza pari a 20 mm, sempre accoppiata allo stesso elettrometro del Metodo 1. Tutti i protocolli CT presi in
considerazione nel presente studio (sempre per tensione nominale di 120 kVp) sono largamente utilizzati sui
pazienti e sono caratterizzati da parametri espositivi molto differenti tra loro (vedi tabella 1). La stima del CTDIvol,w
secondo il Metodo 1 è stata ottenuta impostando su singola scansione assiale tutti i parametri di tabella 1 ad
eccezione della lunghezza di scansione (L) e del pitch. D100(0) è stato poi valutato direttamente sulle scansioni
cliniche. In questo caso tutti i parametri espositivi riportati in tabella 1 sono stati selezionati a consolle. Ha fatto
eccezione la lunghezza di scansione L che, per protocolli elicoidali, ha richiesto la precedente valutazione
dell’over-ranging [2]. Come mostrato in tabella 1, le scansioni cliniche non permettono in generale di selezionare
L=100 mm. I valori di D100(0) sono stati pertanto stimati moltiplicando i dati sperimentali DL(0) per le funzioni di
correzione h100(L). Queste ultime sono state ottenute come descritto nel riferimento bibliografico [4].
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Tabella 1. Parametri espositivi delle scansioni.
Protocollo
Scanner1
Tempo di
rotazione
Collimazione Pitch2 Field of
nominale
view
Corrente
Lunghezza di CTDIvol,w4
scansione3
nominale
(s)
(mm)
(mm)
(mA)
(mm)
(mGy)
Head Sequential
A
1.5
10.0
230
333
100.0
95.2
Head Sequential
B
1.0
28.8
230
380
115.2
52.8
Head Spiral
A
0.75
25.0
0.675 230
360
99.9
56.7
Head Spiral
B
1.0
19.2
0.8
230
304
99.9
59.4
Inner Ear
A
0.75
1.0
0.375 150
100
49.2
70.9
Inner Ear
B
1.0
7.2
0.8
150
112
100.2
32.5
Thorax
A
0.75
40.0
0.891 350
238
149.1
12.9
Thorax
B
0.5
19.2
1.4
350
280
119.3
7.6
Abdomen
A
1.0
40.0
0.97
350
243
151.1
16.2
Abdomen
B
0.5
19.2
1.45
350
464
121.0
12.3
Abdomen
C
0.5
38.4
0.8
320
320
100.0
13.5
Pediatric Abdomen
C
0.5
38.4
0.8
220
160
100.0
5.4
1
A: Philips Brilliance 64S; B: Siemens Biograph 64S; C: Siemens Somatom Definition AS 128S.
2
Per le scansioni sequenziali è assunto il pitch pari a 1.
3
L’incertezza sulla lunghezza di scansione ± 0.5.
4
CTDIvol e CTDIw rispettivamente per scansioni head e body.
Risultati: Il tomografo A consente la selezione dei parametri espositivi richiesti nel Metodo 1 (vedi tabella 2). Al
contrario il tomografo B non permette di impostare la collimazione nominale pari a 7.2 mm e 19.2 mm su scansioni
assiali. Tuttavia per sei protocolli CT (sui tomografi A e B), il metodo tradizionale riproduce i valori nominali di
CTDIw,vol in modo soddisfacente (vedi tabella 2). Sul tomografo C invece i valori sperimentali relativi al protocollo
Addome Pediatrico si discostano del 22% da quello nominale. Il Metodo 2 permette invece di condurre le misure su
tutti i protocolli clinici, senza alcuna eccezione. I valori misurati di CTDIvol,w riproducono inoltre quelli nominali
con discrepanze contenute nell’intervallo -2.5% 4.1% su tutti tre i tomografi.
Discussione: Il Metodo 1 basato sulla misura del CTDIw richiede sempre di adattare le scansioni elicoidali a quelle
assiali. Tale procedura può essere seguita senza difficoltà se tutti i parametri espositivi riassunti in tabella 1 (con
eccezione di L e p), sono selezionabili su scansione assiale. Tale approccio non risulta sempre percorribile sul
tomografo B, per il quale alcune collimazioni nominali (7.2 mm e 19.2 mm) risultano selezionabili solo per
acquisizioni volumetriche. Anche quando tutti i parametri di acquisizione sembrano riproducibili su scansione
assiale, il Metodo 1 risulta esposto a possibili errori. E’ questo il caso del tomografo C che utilizza due differenti
filtri sagomati (bow tie filter), automaticamente selezionati solo in base al tipo di paziente impostato (adulto o
pediatrico). Nel caso del paziente pediatrico in particolare il Metodo 1 indica un CTDIvol di 6.6 mGy (su fantoccio
Body), mentre il valore nominale è pari a 5.4 mGy. Il Metodo 2 invece elimina a priori tale sorgente di errori
confermando chiaramente l’accuratezza del CTDIvol nominale. La metodica dosimetrica illustrata nel presente
lavoro risulta pertanto sia precisa che accurata (vedi tabella 2).
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Conclusioni: La misura del CTDIw richiede di adattare le scansioni volumetriche a quelle assiali.
Conseguentemente non risulta sempre agevole effettuare le verifiche dosimetriche su alcune scansioni
volumetriche. Un ulteriore elemento di criticità è dato dall’uso di differenti filtri sagomati o bow-tie filters,
Tabella 2. Confronto tra valori misurati e nominali di CTDIvol,w (incertezza relativa).
Protocollo
Scanner1
CTDIvol,w misurato 2
CTDIvol,w
nominale
(mGy)
(mGy)
Metodo3
Head Sequential
Discrepanza rispetto il valore
nominale CTDIvol,w
1
(%)
2
1
2
A
95.2
95.8 (1.5%)
96.3 (1.0%)
-0.6
-1.2
Head Sequential
B
52.8
50.2 (1.6%)
51.0 (1.3%)
4.9
3.4
Head Spiral
A
56.7
56.2 (1.6%)
54.9 (1.0%)
0.9
3.2
Head Spiral
B
59.4
n.a.
59.2 (1.4%)
n.a.
0.3
Inner Ear
A
70.9
69.5 (1.5%)
68.0 (1.1%)
2.0
4.1
Inner Ear
B
32.5
n.a.
32.1 (1.0%)
n.a.
1.2
Thorax
A
12.9
12.8 (1.8%)
13.1 (1.8%)
0.8
-1.6
Thorax
B
7.6
n.a.
7.3 (7.8%)
n.a.
3.9
Abdomen
A
16.2
16.0 (1.6%)
16.6 (3.8%)
1.2
-2.5
Abdomen
B
12.3
n.a.
12.3 (7.8%)
n.a.
0.0
Abdomen
C
13.5
13.3 (2.0%)
13.4 (3.4%)
1.5
0.7
Pediatric Abdomen
C
5.4
6.6 (1.6%)
5.4 (3.4%)
-22.2
0.0
1
A: Philips Brilliance 64S; B: Siemens Biograph 64S; C: Siemens Somatom
2
CTDIvol per scansioni elicoidali, CTDIw per quelle sequenziali.
3
Metodo 1: scansione assiale e camera a matita (100 mm); metodo 2: scansione clinica e camera puntuale (20 mm).
Definition AS 128S.
che non sempre viene riportato a consolle. Il presente lavoro indica pertanto come evitare alcune sorgenti di errori
nelle valutazioni dosimetriche. L’approccio dosimetrico illustrato è inoltre di facile implementazione, sebbene
particolare attenzione vada riposta nelle misure effettuate negli alloggiamenti periferici dei fantocci. In tali
posizioni risulta quindi consigliabile aumentare il numero delle ripetizioni delle misure.
Bibiliografia:
[1] International Electrotechnical Commission (IEC), Medical electrical equipment part 2–44: particular
requirements for the safety of X-ray equipment for computed tomography, third edn. IEC (2009), 60601-2-44.
[2] The American Association of Physicists in Medicine (AAPM), Comprehensive methodology for the evaluation
of radiation dose in X-ray computed tomography. AAPM (2010), Report of AAPM Task Group 111.
[3] R. L. Dixon, A new look at CT dose measurement: Beyond CTDI. Med. Phys. (2003), 30, 1272–1280.
[4] D. T., D. Ravanelli, A. Valentini: Measurements of computed dosimetry dose index for clinical scans. JRP
(2013) in press.
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Dose optimization in pediatric CT
C.Ghetti1, F.Palleri1, G.Serreli1, L.Ruffini 2
1
Servizio di Fisica Sanitaria, Azienda Ospedaliero-Universitaria, Parma, Italy
2
Dipartimento di Diagnostica per Immagini, Azienda Ospedaliero-Universitaria, Parma, Italy
Pediatric patients are more susceptible to the risks arising from exposure to ionizing radiation than adults. For
pediatric patients thus becomes necessary optimize the radiation protection, this is particularly true in Computed
Tomography (CT) because the doses received by patients with this diagnostic procedure are higher than those
imparted in conventional X-ray examinations.
We have studied 27 patients between 0 and 15 years old undergoing body CT examinations (30 thoracic CT and 12
abdominal CT) using a dual-source CT scanner Siemens Somatom Definition Flash . On this scanner we had a
software upgrade that introduced new systems of dose reduction: Siemens CarekV, suggesting the most suitable
value for kV and Safire that is a new iterative reconstruction algorithm that can allow a current reduction with no
degradation in image quality.
The examinations were acquired using pediatric protocols available on the system, looking at the size of the patient,
we have personalized acquisition parameters (kV, mAs, pitch, collimation) using the mentioned tools and
traditional modulation system (Siemens CareDose)[1]. In order to optimize the examinations were also reduced the
number of multiphase studies and the length of scan. For each exam were have registered patient's age, the district
examined, CTDIvol, DLP and then we have calculated effective dose. We have divided patients into 4 groups (0-1,
2-5, 6-10, 11-15 years old) and for each group we have evaluated the mean value of CTDIvol, DLP and effective
dose for thoracic and abdominal district. The dosimetric values obtained were compared with the same kind of data
obtained analyzing 100 pediatric examinations carried out with the same CT scanner before optimization. We have
obtained a CTDIvol mean that is respectively, for the four groups, equal to 0.9, 1.4, 1.6, 2.4 mGy for chest CT
examinations and 1.3, 2.1, 3.7, 6.3 for abdominal CT examinations and DLP average that is respecively 20, 29,
47, 117 mGycm (chest) and 32, 84, 191, 294 mGycm (abdomen), the mean effective dose is equal to 1.1, 1.2, 1.2,
2.0 mSv (chest), and 1.9 , 4.0, 4.0, 7.0 mSv (abdomen). After optimization the values of CTDIvol, DLP and
effective dose were greatly reduced, respectively in the range [-47%, -61%], [-50%,-73%],[-33%, -70%]. Our data
are very similar to European Diagnostic Reference Levels reported in ICRP 121 [2] for Germany, that are the
lowest values registered in Europe at the moment.
References:
[1] Zacharias C at al. Pediatric CT: strategies to lower radiation dose, AJR Am J Roentgenol. 2013May;
200(5):950-6
[2] ICRP publication 121: radiological protection in paediatric diagnostic and interventional radiology.
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Evaluating radiographic characteristics of polymeric implant with osseointegrative coatings by means of a
tissue-equivalent phantom
Gloria Miori1, Francesco Tessarolo1,2, Nicola Pace 3,Gianluca Zappini4,
Giandomenico Nollo1,2, Mauro Recla5, Aldo Valentini6
1
2
Department of Industrial Engineering, University of Trento, Trento, Italy
Healthcare Research and Innovation Program (IRCS), Bruno Kessler Foundation, Trento, Italy
3
School of Medical Physics, University of Roma Tor Vegata, Rome, Italy
4
Eurocoating S.p.A., Trento, Italy
5
Diagnostic Radiology Unit, S. Chiara Hospital, Trento, Italy
6
Department of Health Physics, Azienda Provinciale per i Servizi Sanitari, Trento, Italy
Introduction:
New prosthetic implants can nowadays be realized with high performance polymers such as polyetheretherketone
(PEEK) and its carbon-fiber reinforced composite (CFR-PEEK). These materials can be plasma-spray coated with
titanium (Ti) or hydroxyapatite (HA) to improve osseointegration (1).
Checking the location of the implanted device intraoperatively and assessing loosening or migration in the early
and late postoperative periods are critical issues in orthopaedics and radiology. The most frequently used technique
to perform the follow up assessment is plain radiography (2). However, PEEK polymers are radiolucent to X-ray
and the addition of a radiopaque osseointegrative coating may enhance the visualization of the implanted device in
clinical X-ray imaging.
This work aimed at evaluating the radiological characteristics of polymeric samples coated with an osseointegrative
layer for application in hip arthroprosthesis.
Methods:
The workflow was developed in three phases: i) quantification of X-ray absorbance of PEEK and CFR-PEEK
polymer substrates; ii) quantification of X-ray absorbance of five different coating-substrates combinations iii)
development of a tissue-equivalent phantom to measure the radiological contrast of coated polymers in the hip
joint.
Radiographic characteristics of polymeric substrates were evaluated by using a state-of-the-art clinical DR
apparatus (Axiom Aristos FX Plus, Siemens) at 70 kVp (2 mAs) with a source to detector distance (SDD) of 100
cm and the anti-scattering grid. Polymeric samples were disks 2.54 cm in diameter and 2 to 12 mm thick. A 99.5%
aluminium stepwedge (0.5-5 mm, 0.5 mm step size) was also included in the field of view for references purpose.
Images were acquired in transmittance mode with no digital filtering. Pixel Intensity values (PI) were then
calculated considering the intensities of the acquired image (It) and the background image (I0) by using the
following formula (3):
PI = log
I 0 ( E)
I t ( E)
Mean and standard deviation of PI values were finally calculated in a region of interest (ROI) larger that 10000
pixels. Mean PI values for the two polymers were plotted as a function of disk thickness and a linear fit passing
through the origin allowed to calculate the material specific absorbance. Polymers absorbance, expressed in
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aluminium equivalent values (mmAl) was calculated as the PI ratio of 1 mm of polymer over 1 mm of aluminium
in the same image.
Radiographic characteristics of coated polymers were evaluated by using the same imaging parameters on five
polymeric discs (thickness range 6-12 mm), four of them covered with one out of four different Ti coatings
(thickness between 50 and 300 µm, and porosity from 8 to 60%), and one covered with a HA coating (70 µm in
thickness, 8% porosity). Mean PI values of the same coating on different polymer thicknesses were linearly fitted.
Coating Pixel Intensity (cPI) was extrapolated for a substrate thickness equal to zero and represented the specific
absorbance characteristic of the coating. Aluminium equivalent value (mmAl) for the coatings were calculated as
the ratio of cPI and PI of 1 mm of aluminium.
To measure the radiological contrast of coated polymers in the hip joint, an X-ray tissue-equivalent modular
phantom simulating anatomical thickness of soft tissue, trabecular bone, and cortical bone was developed. To
simulate a simplified hip implant location, tissue thickness and type were evaluated by analysing the pelvis CT
images available in the Human Visible Project Database, NIH. Tissue equivalent materials reproducing X-ray
absorption and scattering characteristic of trabecular bone, cortical bone and soft tissues in the 10 keV-100 MeV
energy range were used (CIRS Inc. USA).
The phantom consisted of four superimposed soft tissue equivalent slabs. The two medial slabs presented two
equivalent inserts realized in trabecular and cortical bone equivalent tissues. One sample holder per each insert
allowed the placement and the rapid exchange of the sample disks (2.54 cm in diameter and up to 20 mm in
thickness). The symmetry of the phantom and the presence of two implant sites allowed relative contrast
measurement.
Radiographic contrasts of the five polymer-coating combinations, each with two polymer thicknesses of clinical
application (8 and 12 mm of polymer), were assessed into the phantom using an AP pelvis acquisition protocol (81
kVp, 2 mAs with a SDD=115 cm). The images were converted into 8-bit and the average contrast value (∆PI) of
specimens was calculated in a ROI (> 10000 pixels) by using the following formula (4):
⎛ 255 − G1 ⎞
⎟⎟
∆PI = − log⎜⎜
⎝ 255 − G2 ⎠
where G1 is the grey-scale value of samples and G2 the grey-scale value of phantom without sample.
The value of ∆PI=0.05 was set as the threshold radiographic contrast, in compliance with ASTM 640-07 (2007) (5).
The device was considered to have a sufficient contrast if the mean value minus one standard error was above the
ASTM threshold. Below this value, contrast was considered unsatisfactory to properly distinguish the sample
within the phantom and the pelvis.
Results:
Mean PI values obtained for uncoated and coated PEEK samples were plotted in Figure 1a). Data for uncoated and
coated CFR-PEEK were represented in Figure 1b). PI values for the aluminium stepwedge were plotted as
reference. Differences between the two uncoated polymers were not appreciated by radiological imaging and both
polymers showed a low absorbance with a PI = 0.012 ± 0.001 (0.2 ± 0.01 mmAl) and PI = 0.013 ± 0.001 per mm of
substrate thickness for PEEK and CFR-PEEK respectively..
HA-coating was radiolucent with a cPI = 0.010 ± 0.002 (0.11 ± 0.02 mmAl) and it was not statistically significant
different from uncoated PEEK. Ti-coatings absorbance was directly proportional to coating thickness and inversely
proportional to porosity, varying in the range from 0.020 ± 0.002 to 0.08 ± 0.01 (from 0.40 ± 0.06 to 1.25 ± 0.16
mmAl). Coatings absorbance in mmAl are plotted in Figure 2.
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AL 99,5%
PEEK
PEEK HA 70 µm 8%
PEEK TI 50 µm 8%
0,30
0,28
0,28
0,26
0,26
0,24
0,24
0,22
0,22
0,20
0,20
0,18
0,18
0,16
0,16
0,14
PI
PI
AL 99,5%
CFR-PEEK
CFR-PEEK TI 50 µm 26%
CFR-PEEK TI 150 µm 34%
CFR-PEEK TI 320 µm 60%
0,30
0,12
0,14
0,12
0,10
0,10
0,08
0,08
0,06
0,06
0,04
0,04
0,02
0,02
0,00
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0,00
1,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
Thickness [cm]
Thickness [cm]
a)
b)
1,0
1,2
1,4
Figure 1: PI values of uncoated and coated PEEK a) and CFR-PEEK b).
Sample labels summarize the type of substrate polymer, coating composition, coating mean thickness and coating porosity
Figure 2: Absorbance (in mmAl) of the five coatings
The contrast values of the five polymer-coating combinations obtained from the phantom image acquisitions were
summarized in Figure 3. The comparison with the ASTM threshold (∆PI > 0.05) revealed that some polymercoating combinations allowed a sufficient radiographic contrast in x-ray imaging when implanted in the hip. HA
coating were visible only when deposited on a 12 mm PEEK substrate. Differently devices realized with thick
coating of titanium were revealed also when associated to 8 mm of CFR-PEEK.
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Figure 3: Contrast values (∆PI) of the five polymer-coating combinations presented for two different substrate thickness (8 and 12 mm of
polymer). In red the ASTM threshold (∆PI = 0.05)
Discussion and Conclusion:
A testing protocol for X-ray absorption of uncoated and coated polymeric implant materials was developed and
presented. To a first approximation, we used the Lambert-Beer law and we fit PI values by linear interpolation to
describe the phenomenon. Uncoated polymers follow the theoretical linear trend passing through the origin
(R2=0.999) and coated polymers lay on a linear plot with the same slope of uncoated polymer (R2=0.998). A
parameter called “Coating Pixel Intensity” (cPI), related to the specific radiographic characteristic of coatings, was
defined in order to identify a specific absorbance for a particular product. Measurement uncertainty for the thicker
Ti coating was not related to the experimental protocol, but is related to the intrinsic heterogeneity of these
coatings.
Data from testing materials in the phantom yielded quantitative indications for realizing orthopaedic implantable
prosthetic devices with the required contrast for X-ray diagnostics. Some polymer-coating combinations may be
used to create a device for hip implant application which could be considered enough radiopaque to be
distinguished in a clinical pelvis X-ray image. On the contrary, other polymer-coating combinations did not have a
sufficient radiographic contrast for this application but they might be useful for other orthopaedic implant location
where smaller amounts of tissues are involved, such as shoulder or spinal surgery.
Furthermore, the phantom modularity allows the reproduction of many different orthopaedic implant areas by
varying the relative tissue thicknesses.
References:
[1] S.M. Kurtz, J.N. Devine, PEEK biomaterials in trauma, orthopedic and spinal implants, Biomaterials (2007), 28
(32),4845-4869;
[2] B.N. Weissman, Imaging of total hip replacement. Radiology (1997), 202 (3), 611-623
[3] H.E. Johns, The Physics of Radiology (1983), Charles C Thomas Publisher
[4] S. Gu, B.J. Rasimick, A.S. Deutsch, B.L. Musikant, Radiopacity of dental materials using a digital X-ray
system, Dental Materials (2006) 22, 765-770
[5] ASTM F 640-07, Standard Test Methods for Determining Radiopacity for Medical Use (2007)
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A home-made phantom to assess the single lung nodule detectability in ultra low-dose CT
Un semplice fantoccio per investigare la rilevabilità dei noduli polmonari in TC a bassissima dose
A. Bellini1, G. Cittadini2, G. Taccini1, F. Levrero1
(1) U.O. Fisica Medica e Sanitaria – IRCCS S. Martino – Genova
(2) U.O. Radiologia 2 – IRCCS S. Martino – Genova
Purpose: Screening by low-dose computed tomography (CT) has widely been shown to be effective in reducing
the mortality from lung cancer in high-risk individuals [1]. Wide dissemination of CT screening will enhance the
performance in the diagnosis of lung cancer and is expected to reduce this mortality even further. It’s very
important to determine the best conditions for scanning and image reconstruction and many studies have
investigated optimal scan/reconstruction parameters [2], especially with respect to reducing the radiation dose [3].
Following this steam, we built a home-made phantom to simulate the different kind of lung lesion in order to
optimize the screening examinations. Our final goal is to determine the minimum dose necessary to produce images
that can be successfully used by the electromagnetic lung navigator.
Methods and materials: We used BASF Styrodur C material, to simulate the lung parenchyma. This material can
be commonly found in all Radiotherapy department, since it is used to made lipowitz blocks for electron
radiotherapy. It was shaped using a hot wire driven by the dedicated CAD software. The CT number for this
material is -950 HU. A series of squared holes, having dimensions of 5, 10 and 15 mm respectively were performed
in a 10 and 5 mm layer of this material. The holes were filled using different materials to simulate solid/partly solid
nodules and ground-glass opacities (GGOs) nodules.
According to Higuchi et al. [4], the average CT number GGOs is -800 HU; the solid nodules average CT number is
water-like. These values ware checked with different patient CT images that shown GGOs and/or solid nodules in
their parenchyma. GGOs nodules are reproduced with shaped pieces of solid silicone, while solid nodules are
reproduced by filling phantom square holes with echo gel. These materials shows CT numbers near to the real
ones.
To create a solid phantom, the holed Styrodur layers are fixed inside a bigger block of the same material,
surrounded by a teflon ring, which simulate patient chest. In order to simulate in a better way the patient soft
tissues and organs, and replicate a real measurement condition, the solid phantom was scanned inside a load
cylinder and put in the middle of two water bags of three litres each. The phantom was imaged using GE Optima
CT660, equipped with ASIR (Adaptive Statistical Iterative Reconstruction) method. This first step of the study is
focused on testing the suitability of this phantom to simulate the patient conditions. Several low dose protocols
were tested in order to evaluate the detection power of different phantom inserts. These protocols differ for CT
acquisition parameters and ASIR reconstruction, with different CTDI index and Effective Dose associated to the
patients.
ASIR reconstruction method can provide different levels of dose reduction and signal-to-noise ratio (SNR)
optimization. The algorithm parameter refers to the percentage decrement of the mA value respect to a reference
value ̅̅̅̅̅, at the same SNR level. This according to the subsequent formula:
̅̅̅̅̅
̅̅̅̅̅
For example, it is possible to half the dose delivered to patient reducing by 50% the tube current and setting ASIR
reconstruction level to 50%.
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Results: Several acquisition were performed on the phantom. The helical protocol images are reconstructed on
slice thickness of 1.25 mm; different kV, mA and ASIR values were tested. A profile plot averaged on 3 pixel, was
measured for any phantom image. In figures below we report the profile for the silicon insert imaged at 100 kV
employing a wide range of mA, corresponding to very different dose level, reconstructed with ASIR values
corresponding to the same current reference value.
-620,00
-670,00
CT number (HU)
-720,00
-770,00
10mA-80%
-820,00
30mA-40%
50mA-0%
-870,00
-920,00
-970,00
-1020,00
-650,00
-700,00
CT number (HU)
-750,00
10mA-80%
-800,00
30mA-40%
-850,00
50mA-0%
-900,00
-950,00
-1000,00
-1050,00
The iterative method results effective, as expected, in maintaining a good contrast detection.
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Conclusion: The presented low-cost easy-made phantom results suitable to check screening ultra low-dose CT
protocols.
References:
[1] National Lung Screening Trial Research Team, Aberle DR. Reduced lungcancer mortality with low-dose
computed tomographic screening, N Engl J Med. (2011) 365, 395–409.
[2] Silverman JD. Investigation of lung nodule detectability in low-dose 320-slice computed tomography, Med
Phys. (2009) 36, 1700–10.
[3] Funama Y. Detection of nodules showing ground-glass opacity in the lungs at low-dose multidetector
computed tomography: phantom and clinical study, J Comput Assist Tomogr. (2009) 33, 49–53.
[4] Higuchi K. Detection of ground-glass opacities by use of hybrid iterative reconstruction (iDose) and low-dose
256-section computed tomography: a phantom study, Radiol Phys Technol (2013) 6, 299–304.
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Analisi delle prestazioni di un sensore a Pixel Attivi (APS) come elemento sensibile di un Dosimetro
attivo in tempo reale per radiologia interventistica
Analysis of performance of Active Pixel Sensor (APS) as sensing element for a Real-time Active PIxel
Dosimeter for Interventional Radiology
L. Servoli1 ([email protected]), L. Bissi1, A. Calandra1,2 , S. Chiocchini2, R. Cicioni2, E.
Conti1,3, R. Di Lorenzo1,4, A.C. Dipilato2, D. Magalotti1,5, M. Paolucci1,4, A. Pentiricci6, P. Placidi1,3
1
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Perugia
Servizio di Fisica Sanitaria - Università degli Studi di Perugia
3
Dipartimento di Ingegneria Elettronica e Informatica - Università degli Studi di Perugia
4
Azienda USL Umbria 2, Servizio di Fisica Sanitaria, Foligno
5
Università di Modena e Reggio Emilia
6
Azienda USL Umbria 1, S.C. Radioterapia Oncologica, Città di Castello
2
Purpose: we present the results obtained considering a CMOS Active Pixel Sensor as an X-Ray radiation
detector for the individual dosimetry of medical personnel involved in interventional radiology procedures.
The RAPID project was approved and funded by the National Institute of Nuclear Physics (INFN).
Methods and materials: A phantom made of 20x20x3 cm3 PMMA slabs was used to diffuse the X-ray
photons from an interventional angiography system. The sensor, five TLDs and a commercial active pixel
dosimeter were mounted in a plastic holder that was moved along the z axis at a distance of 0 to 100 cm from
the phantom (a typical range between medical staff and a patient during IR procedures). A two-threshold
clustering algorithm has been implemented with the goal to obtain the number of detected photons in a frame
and integrated signal due to photons over a frame. A photon is defined as a cluster of topologically connected
pixels where at least one pixel signal is over a given threshold (10 times the single pixel noise) and all of the
rest is over a second threshold (3 times the single pixel noise). The reconstructed photon signal is the sum of
all the pixel signals belonging to the cluster.
Results: Data were recorded varying the X-ray tube settings (continuous/pulsed mode, kV, current, pulse
parameters), the sensor parameters (gain, integration time) and the relative positions between sensor and
phantom (distance, orientation). A strong correlation has been observed among the two dosimetric
observables, with relative uncertainties less than 5%. The sensor response has been compared with
measurements performed using both TLD and the commercial active pixel dosimeter for the observables. A
reasonable linearity could be observed in all cases and for the dosimetric variables, the correlation holds for
both pulsed and continuous mode. Finally changing the tube voltage did not change the linearity of the
sensor response. In order to obtain a relative calibration, the sensor has also been exposed to a certified X-ray
beam, the results show a linear correlation between the observables and the certified dose rate.
Conclusion: The operation of an Active Pixel Sensor as sensing element for monitoring individual
dosimetry during interventional radiology procedures has been verified, obtaining a precision in the
measurement of dose and dose-rate better than 10%, even for the most demanding protocols.
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Una Rete Regionale per l'Ictus
A Regional Telestroke Network.
Bray A1, Basile C1, Aragno D1, Cifani AE1 , Pacilio M1
1
San Camillo Forlanini Hospital.
Aim
With the increasing demand for rapid diagnosis and treatment of stroke, the teleradiology role of coordinating
timely the efforts of the stroke team becomes important.
Telestroke is a subset of teleradiology, which focuses on the evaluation of patients with acute stroke syndromes for
emergency stroke treatments.
We developed a system for rapidly exchanging diagnostic images, clinical and management information. This
system may facilitate the selection of stroke patients (from SPOKE HOSPITAL) who require emergency transfer to
a comprehensive stroke center (HUB) to receive a specialist therapy.
Methods
The Regional Centre for Telemedicine and Teleradiology – San Camillo Forlanini Hospital (HUB) is connected
with different RIS (Radiation Information System) and Picture Archive and Communication Systems (PACS)
systems of several Hospital (SPOKE).
The network currently consists of 7 hospitals: San Camillo Forlanini Hospital HUB, G.B.Grassi Ostia Hospital
(Spoke), Anzio Hospital (Spoke), S. M. Goretti Latina Hospital (Spoke), Aprilia Hospital (PSe), Pomezia Hospital
(PSe).
The Key components of the system that we have developed include a web-based telestroke system allowing for a 2way audio–video link, transmission of Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) images for
review of CT scans, and Electronical Clinical Record. A telestroke consultation is started by an spoke physician
who suspects an acute stroke. The stroke specialist interacts with spoke physician(s). After the consultation,
patients needing intensive care unit monitoring or patient neurological follow-up are transferred to the hub hospital.
Results: Teleneurology is of greatest benefit for patients. Through the use of real-time audio-visual interaction,
imaging, and store-and-forward systems, a greater proportion of neurologists are able to meet the demand for
specialty care in underserved communities, decrease the response time for acute stroke assessment, and expand the
collaboration between primary care physicians, neurologists, and other disciplines.
Conclusions: Teleneurology is an effective tool for the rapid evaluation of patients in remote locations requiring
neurologic care. With this technology, neurologists will be better able to meet the burgeoning demand for access to
neurologic care in an era of declining availability. An increase in physician awareness and support at the federal
and state level is necessary to facilitate expansion of telemedicine into further areas of neurology.
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Simulazione virtuale di apparecchiature radiologiche digitali con metodi analitici e tecnologia CUDA
A digital x-ray imaging system simulation tool based on analitical methods and CUDA technology
E. Gallio1, O. Rampado1, E. Gianaria2, R. Ropolo1
(1) A.O. Città della Salute e della Scienza, Torino (2) Dipartimento di Informatica, Università degli Studi di Torino
Introduzione
La disponibilità di un sistema radiologico virtuale, con il quale poter verificare l’influenza dei parametri di
esposizione su immagini realizzate con diverse tipologie di rivelatori digitali, risulta utile sia a fini didattici che di
raccolta di informazioni per l’impostazione di studi di ottimizzazione. In questo lavoro presentiamo
un’applicazione che simula un sistema di imaging radiografico digitale e che utilizza come processore di calcolo
non solo la CPU ma anche la GPU, ovvero la scheda grafica, eseguendo un’operazione di GPGPU (General
Purpose Computation by Graphics Processing Units). Le schede grafiche stanno sempre più emergendo come
piattaforme competitive per il calcolo in parallelo, senza che vi sia una perdita in precisione e affidabilità del
risultato ottenuto, con una riduzione dei tempi di calcolo tale da permettere così un’interattività in tempo reale tra
utente e simulazione.
Materiali e metodi
La simulazione della generazione di un’immagine radiografica richiede l’implementazione di alcune componenti
base: fascio primario e sua attenuazione, radiazione diffusa, rumore e ‘paziente virtuale’. Le prime tre sono ben
simulate da approcci con metodo Monte Carlo che però richiedono tempi di calcolo molto lunghi. L’alternativa è
data da metodi analitici, che velocizzano di molto il processo, ma richiedono maggior complessità nella
considerazione delle varie strutture e processi coinvolti.
L’algoritmo sviluppato utilizza per la componente primaria la tecnica del ray-tracing e sulla legge di attenuazione
lineare (I=I0e-μx). La sorgente è considerata puntiforme e policromata. I fasci di varia energia sono ottenuti dal
programma Report 78-Spectrum Processor dell’IPEM impostando le caratteristiche di un tubo radiogeno
tradizionale e divisi in intervalli energetici di 5 keV. L’utente può selezionare l’energia e l’intensità del fascio. Il
volume di dati 3D rappresentante l’oggetto da radiografare è simulato a partire da un dataset di immagini di
tomografia computerizzata. Dal valore delle unità Hounsfiled (HU) si ricava il coefficiente lineare (μ) da inserire
nella legge di attenuazione: HU=1000·((μ voxel – μacqua )/μ acqua). Per il valore del coefficiente dell’acqua si prende
quello relativo a 60 keV e si ottengono i coefficienti corrispondenti alle altre energie moltiplicando μ voxel per un
fattore (f), pari al rapporto tra il coefficiente di attenuazione lineare del materiale attraversato e il coefficiente
dell’acqua alla stessa energia: μ = μ voxel · f. I valori dei vari f sono stati calcolati a partire dai dati tabulati nell’ICRU
44 eseguendo una distinzione tra tessuti molli e tessuti ad alta densità. Si imposta un valore discriminante di μ voxel
pari a 0.25 cm-1: se μ voxel è inferiore a tale valore si è in presenza di tessuti molli e/o acqua, altrimenti si sta
attraversando una regione a alta densità.
Il rivelatore è visto come un insieme di punti complanari appartenenti a una superficie di dimensioni coincidenti
con quelle dell’immagine da generare. Per ogni pixel del rivelatore, viene simulato un fascio di radiazione che parte
dalla sorgente e va incidere nel suo centro. La distanza tra sorgente e rivelatore viene divisa in punti (step)
equidistanti, il cui numero è impostabile dall’utente, in ognuno dei quali viene eseguito il calcolo dell’attenuazione
per ogni intervallo energetico. Dalla fluenza totale e dall’energia media del fascio attenuato incidente sul pixel, si
2
! 100 $
!µ $
&& ' fc , dove (µen/ρ)a è il coefficiente di assorbimento massico,
ricava la dose totale (D) come D = # en & ' " ' ##
" ! %a
" dij %
ricavato dall’ICRU 44, Ψ è la fluenza di energia, (100/d)2 è il fattore correttivo per la distanza e fc il fattore di
conversione da eV a J. Dalla dose totale si ottiene il livello di grigio (PV) corrispondente tramite la funzione di
risposta del rivelatore. Questa, dalla forma PV = b + aln(Kair), è stata ricavata, una per ogni rivelatore, a partire da
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funzioni di risposta ottenute per diversi kVp in aria e fantoccio. Sono stati implementati tre rivelatori: due DR
(Philips DigitalDiagnost e Kodak DR 7500) e un sistema C.R. (Kodak DirectView C.R. 900). Oltre alla funzione di
risposta, per ognuno di essi, si è effettuata un’analisi del rumore: la varianza viene scomposta nelle sue componenti
base ovvero σ2 = α D + β D2 + γ dove α è il coefficiente di peso del rumore Poissoniano, β quello del rumore
moltiplicativo e γ del rumore additivo. α, β e γ sono implementati nel codice utilizzando il metodo di Box-Muller
per la generazione delle variabili gaussiane necessarie. I numeri casuali iniziali del metodo sono ottenuti a partire
da una combinazione di tre sequenze di un generatore di Tausworth con un generatore lineare congruente e con
l’algoritmo di Park-Miller; i semi iniziali di tale combinazione sono ottenuti dagli indici dei threads e dei blocchi
della GPU. Per il confronto tra immagini simulate e immagini reali sono stati utilizzati fantocci geometri e un
fantoccio antropomorfo. Per l’implementazione della radiazione diffusa, fase non ancora terminata al momento
della stesura di questo elaborato, all’immagine in dose ottenuta con il fascio primario viene addizionata
un’immagine ottenuta da quella primaria applicando un filtro gaussiano il cui raggio varia in funzione dell’energia
del fascio. L’immagine somma, prima della conversione in PV, è divisa per un fattore che tiene conto
dell’attenuazione della griglia antidiffusione.
L’applicazione è stata sviluppata utilizzando la tecnologia CUDA, la soluzione di GPGPU proposta da NVIDIA,
utilizzando come GPU una GeForce GTX 680 sempre dell’NVIDIA. Dopo una prima interfaccia grafica, dove
l’utente può selezionare kVp, mAs e dimensione del fascio, due angoli di rotazione del sistema sorgente-rivelatore,
fantoccio, rivelatore e la lut di visualizzazione (lineare o sigmoide), all’utente appare una videata (fig.1) suddivisa
in tre finestre: in una viene visualizzata un’anteprima dell’immagine radiografica, in un’altra il diagramma dei
livelli di grigio corrispondente e nell’altra la sala radiologia virtuale. Tramite comandi da tastiera e joypad, l’utente
può modificare i mAs, il numero di step, i due angoli di rotazione, la posizione della sorgente, le dimensioni del
campo, la distanza tra sorgente e fantoccio e tra questo e il rivelatore. A ogni modifica, vi è l’aggiornamento
dell’anteprima in tempo reale.
Fig. 1 Finestra di visualizzazione
dell’applicazione: sala radiologica virtuale
con parametri di simulazione in basso a
destra; istrogramma dei livelli di grigio in
alto a destra; anteprima dell’immagine e
radiografia a sinistra
Risultati
Nel grafico in fig.2 sono riportate le funzioni di risposta trovate per il Philips DigitalDiagnost con l’indicazione della
funzione unica ottenuta, mentre in fig.3 viene riportato l’andamento delle varianze ottenuto per i tre rivelatori. In
fig.4 vengono mostrati due confronti tra simulato e misurato: la distribuzione gaussiana del rumore di una ROI
centrale di un’immagine del fantoccio PMMA 20cm e l’andamento di σ2 in funzione di Kair per 81 kVp del Kodak
DR 7500. I risultati ottenuti per gli altri kVp e rivelatori sono simili. Le differenze percentuali medie tra simulato e
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misurato dei tre coefficienti del rumore sono pari a -6% per il Philips DigitalDiagnost, 7% per il Kodak DR 7500 e
-6% per il Kodak DirectView C.R. 900.
Fig. 2
Funzioni di risposta in aria e
in fantoccio del rivelatore
Philips DigitalDiagnost per
diverse tensioni e funzione di
risposta generale ottenuta
2
Andamento della varianza in
σ Fig. 3
funzione del Kair dei tre rivelatori
Kair (μGy)
Sono state acquisite con fantoccio antropomorfo con griglia inserita e simulate immagini di cinque esami
radiologici differenti: addome, rachide lombare ap, rachide lombare laterale, torace pa e torace laterale. Per ogni
esame sono state acquisite cinque immagini: la prima con i parametri di esposizione impiegati abitualmente nella
pratica clinica, due mantenendo fisso il valore di mAs e variando il kVp, due mantenendo il kVp fisso e variando i
mAs. Un confronto qualitativo tra reale e simulato è riportato in fig.5 dove viene anche mostrato il comportamento
dell’applicazione al variare dei parametri di esposizione. Si è anche eseguito un confronto quantitativo analizzando
l’andamento della SD, del SNR e del CNR. Per tutti i rivelatori e tipologie di esame, i risultati ottenuti per le
immagini simulate, senza il contributo della radiazione diffusa e della griglia antidiffusione, rispecchia quello delle
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a)
b)
Fig. 4 a) Distribuzione gaussiana del rumore di una ROI centrale del fantoccio in PMMA 20 cm;
b) Andamento della varianza in funzione del Kair per 81 kVp del Kodak DR 750
immagini acquisite (fig.6). Anche nei casi dove le differenze in valore assoluto sono più marcate, l’andamento
viene rispettato. Tali differenze possono essere attribuibili alla discrepanza in dose riscontrata, come mostrato, a
titolo di esempio, in fig.7a) dove si confrontano un profilo in dose di un addome. In fig.7b) viene mostrato lo stesso
confronto dopo l’implementazione della radiazione diffusa e della griglia.
Fig. 5 Confronto qualitativo tra immagine reale e immagine simulata per il rivelatore della Philips e comportamento
dell’applicazione al variare dei parametri di esposizione: la diminuzione dei mAs corrisponde a un aumento del rumore; una
diminuzione del kVp a un incremento del contrasto
E’ stato eseguito, infine, un confronto tra i tempi di calcolo su GPU e su CPU (PC Intel Core i7 3770 3.4 GHz, 16
GB RAM) delle simulazioni eseguite con fantoccio antropomorfo. In tab.1 vengono riportati i risultati ottenuti per
un’immagine di ogni esame per il rivelatore Philips DigitalDiagnost. Il guadagno ottenuto dall’uso della GPU come
co-processore della CPU è rilevante.
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Fig. 6 Esempio di confronto dell’andamento dell’SD, del SNR e del CNR di ROI dell’addome per il Philips DigitalDiagnost
a)
b)
Fig. 7 Confronto di un profilo in dose dell’addome per il Philips DigitalDiagnost tra misurato e a) simulazione con solo
contributo del fascio primario; b) simulato con contributo del fascio primario, della radiazione diffusa e della griglia
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ESAME
GPU (s)
CPU (s)
CPU (s) / GPU (s)
addome
1.36
257.21
190
rachide lombare ap
1.09
215.08
198
rachide lombare lat
1.43
214.99
150
torace pa
2.07
292.35
141
torace lat
2.29
270.01
118
Tabella 1 Confronto dei tempi di calcolo tra GPU e CPU per diversi tipologie di esame con fantoccio antropomorfo per il
rivelatore Philips DigitalDiagnost (dimensione del pixel 0.14x0.14 mm2)
Conclusioni
Si è sviluppata un’applicazione che simula un sistema di radiologia tradizionale digitale e che sfrutta l’alta capacità
computazionale delle GPU. Esso risulta efficace e realistico. Dopo aver testato il software con altri fantocci
antropomorfi di diverse dimensioni e terminata la fase di implementazione della radiazione diffusa e della griglia,
sarà possibile un suo utilizzo sia nel training degli operatori sanitari coinvolti, sia in un processo di ottimizzazione
dei protocolli di acquisizione all’interno di un reparto di radiodiagnostica, con un risparmio di risorse temporali,
umane e di tempo di occupazione della sala radiodiagnostica.
Bibliografia
[1] G.J. Tornai, Fast DDR generation for 2D to 3 D registration on GPUs, Med. Phys. (2012) 39(8), 4795-4799
[2] D. Ruijters, GPU-Accelerated digitally reconstructed radiographs, IEEE Trans Biomed Eng (2012) 59(9),
2594-2603
[3] M. Winslowa, Development of a simulator for radiographic image optimization, Computer Methods and
Programs in Biomedicine (2005) 78, 179-190
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Proposta di livelli di riferimento nazionali per le procedure di cardiologia interventistica Proposal of national reference levels for cardiac interventional procedures R. Padovani1, E. Piccaluga2, G. Bernardi3, E. Picano4, G.Guagliumi5, A.Cremonesi6 (1) Medical Physics Department, University Hospital, Udine (2) Cardiology Dpt. Ospedale Sacco, Milano (3) Cardiology Dpt. University Hospital, Udine (4) Institute of Clinical Physiology CNR, Pisa (5) Cardiology Dpt, Bergamo Hospital, Bergamo (6) Cardiovascular Dpt, Maria Cecilia Hospital, Cotignola Purpose: Reference levels (RL) provide a framework to reduce patient dose variability and aid in the optimization
of radiation protection. For the assessment of national RLs a survey was launched in the context of the Italian
HealthyCatLab (HCL) study.
Methods and materials: Patient dose data on more than 1100 coronary angiography (CA) and angioplasty (PCI)
procedures have been collected in 27 hospitals with medium-high workload to investigate doses and assess RLs.
Information including patient data, fluoroscopy time (FT), kerma-area product (KAP), cumulative air kerma to IRP
(CK) and, for PCIs only, complexity factors were collected. The data set was used to establish the distributions of
duration of fluoroscopy, KAP and CK. The examinations were pooled and RLs have been assessed as the 75°
percentile of distributions. Achievable levels (AL) as indicators of optimised procedures have been identified as the
25° percentile of distributions. For PCIs a multivariate analyse allowed to identify determinants to explain high
dose procedures related to the pathology complexity.
Results: For the CA and PCI the median (mean) values are: FT 4.0 (5.8) and 15.0 (14.4) min, KAP 40.4 (58.6) and 94.1 (125.1) Gycm2 and for CK 602 (746) and 1509 (2063) mGy, respectively. The assessed Reference levels for CA and PCI are: FT 7.1 and 18.5 min, KAP 67.8 and 158.4 Gycm2 and CK 988 and 2769 mGy, respectively. The assessed Achievable levels for CA and PCI are: FT 2.1 and 7.1 min, KAP 26.3 and 58.5 Gycm2 and CK 338 and 781 mGy, respectively. For PCI the main determinant in explaining the fluoroscopy time is the number of treated vessels. The three subgroups with 1, 2 or 3 treated vessels have respectively: FT 13±9, 21±15, 31±24; KAP 108±82, 186±166, 237±136 Gycm2, in the subgroups of 379, 85 and 15 cases respectively. Conclusion: Wide variations in patient dose for the same type of procedures have been highlighted in this and other studies. From the complexity analysis, higher doses are expected in hospitals treating higher complexity cases. This large study allowed assessing for the first time national reference (RL) and achievable (AL) levels for the most frequent cardiac interventional procedures. The RLs are higher compared with those proposed by SENTINEL, HPA (UK) and IAEA studies suggesting the need of optimisation actions in a large fraction of Italian catheterisation laboratories. ELENCO
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Ricostruzione della macchia focale attraverso l'analisi della penombra circolare
Focal spot reconstruction by circular penumbra analysis
Giovanni Di Domenico (a) (b), Paolo Cardarelli (a), Francesco Sisini (b),
Angelo Taibi (a) (b) and Mauro Gambaccini (a) (b)
INFN - Ferrara, via Saragat 1, I-44122 Ferrara, Italy (a)
Dipartimento di Fisica, Università di Ferrara, I-44122 Ferrara, Italy (b)
Purpose: The quality of a radiographic system is affected by several factors, among these the focal spot size of the
x-ray tube plays an important role. In fact, the measurement of its size is recognized to be of primary importance
during acceptance testing and image quality evaluation of clinical radiographic systems [1].
In order to obtain a 2D image of the focal spot distribution a pin-hole camera is commonly used, but this method
requires a high tube-load to produce a significant signal [2]. In this work a novel technique to obtain an image of
focal spot distribution is described. The proposed technique allows one to obtain a direct measurement of the focal
spot by processing a single radiograph of a simple disc-shaped absorber material, previously acquired with a
suitable magnification.
Methods and materials: The radiograph of a magnified knife-edge is a well-established method to evaluate the
extension of the focal spot distribution along the direction perpendicular to the edge. By using the image produced
by a circular x-ray absorber it is possible to obtain simultaneously, with a single image, the profiles related to the
focal spot distribution along all directions. Radial profiles at different angles can be used to obtain an image of the
focal spot by a pseudo-CT reconstruction technique. In order to verify this technique, the reconstruction has been
tested on simulated images generated by an ideal disc-shaped test object with various focal spot distributions.
Furthermore, the method has been applied to the reconstruction of the focal spot of x-ray digital radiography
systems.
Results: In the case of simulated images, the reconstructed focal spots have been compared to the ones originally
used to generate the images, showing an excellent agreement, considering both the overall distribution and the full
width at half maximum. Experimental validation has been performed by comparing our results to the ones obtained
by using standard techniques.
Conclusion: This method has been proven to be effective for simulated images and the preliminary results of
experimental tests suggest it could be considered a novel technique for the focal spot evaluation. The main
advantages of this technique are the simplicity of the test object and the possibility to perform the measurement of
the focal spot with a single radiographic image that can be acquired at the same exposure level used for routine
diagnostic.
References:
[1] E. L. Nickoloff et al., Mammographic resolution: Influence of focal spot intensity distribution and geometry.
Med. Phys. 17, 436 (1990)
[2] Arnold, B. et al. A modified pinhole camera method for investigation of x-ray tube focal spots.
Phys. Med. Biol.18 (4 ), 540 (1973).
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Sviluppo di uno strumento Software per l’analisi delle immagini TC del fantoccio Catphan
Development of a software tool for the analysis of the Catphan phantom CT images
M. Serafini1, P. Bassoli1, P. Golinelli1, D. Acchiappati1
(1) AUSL Modena, Modena
The purpose of this SW is to achieve fast analysis of Dicom images of the phantom Catphan as part of quality
control program of CT scanners and transfer the data to Excel or OpenOffice spreadsheet in order to realize the
whole process up to the final report in few minutes, while maintaining full control on the process.
In particular various inserts insite the Catphan (model 500 and 600) are analyzed.
The software was developed in Microsoft Visual Basic 6 and can be installed on PCs running Windows (2000, XP,
Vista, 7, 8). It is distributed free of charge to Medical Physicists of the National Health Service through the website
of the USL Modena, both with standard installation package and in "Virtualised" version that does not require
installation or administrator privileges.
The parameters analyzed are:
• Slice thickness; Value (Hounsfield units) of inserts: 4 for the model Catphan 500 and 8 for model Catphan
600;
• Analysis of the high contrast patterns for determination of the values of MTF by means the Droege
method: inserts with frequencies from 5 to 12 lp / cm for the Catphan 500 and from 1 to 12 lp / cm for the
Catphan 600;
• Analysis of the low contrast inserts: four sets for Catphan 500 (1%, 0.5%, 0.3% and 0.1%) and three plus
three series for the Catphan 600 (1%, 0.5%, 03% supra-slice and sub-slice);
• Analysis of the water section: 5 ROIs;
• Analysis of the MTF obtained by the Fourier transform of PSF: bead point source insert with high contrast
and sub-pixel size.
This SW is regularly used at the Servizio di Fisica Sanitaria of Azienda USL Modena in the context of periodic
quality controls of CT scanners. The calculated data from the SW and dosimetric data are automatically transferred
to an Excel spreadsheet from which is derived the full report. This tool has proven very effective in automating and
speeding up the whole process and does not require any subjective evaluations of the images. Its main strengths are
the complete control of the calculation algorithms, and the ability to add / modify the same also according to the
suggestions of the users. Currently it has been downloaded about 200 times from the website of Azienda USL di
Modena.
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Prove di accettazione per mini arco a C con detettore digitale dedicato ad interventi ambulatoriali in ambito
ortopedico
Acceptance test for mini C-arc with digital detector dedicated to outpatient surgery in orthopaedics
S.Farnedi1 , G.Lucconi2 , M.P.Mascia1, N.Scrittori1
(1) Medical Physics Department, Santa Maria delle Croci Hospital, Ravenna, Italy
(2) Post-graduate School in Medical Physics, University of Bologna, Italy
Purpose: We present results and problems of acceptance test for mini C-arc with digital detector dedicated to
outpatient surgery in orthopaedics.
Materials and methods: Acceptance test for Ziehm Orthoscan HD FD mini C-arc was performed in accordance
with National laws and regulation for fluoroscopic exposure: D.Lgs187/00, CEIEN 60336 year 2006 and AIFM
Guidelines for digital detector (report 6/2009). Mini C-arc consists in Superior SXR-80 x-ray tube (Inherent
Filtration: 0.75 mm Beryllium; Window Material: Glass; 50 µm microfocus; kV range: 40-75 kV + Boost Mode
40-78 kV; µA range: 40-100 µA + Boost Mode 40-160 µA; equivalent filtration: 2.5 mm Al) and Dexela 1512
CMOS digital detector with 600 µm CsI scintillator and a nominal pixel size of 75 µm. Dose report summarizes
dose calculated at the exit of the x-ray tube (10 cm from focal spot) as illustrated on calibration service procedure.
Measures were performed with calibrated Piranha RTI and R100 doseprobe multimeters; slit camera and
mammographic CR (Carestream EHR-M3, 50 µm pixel size) were employed for focal spot measurement (M=4.3),
obtained using Plot Profile function of ImageJ and FWHM method. Leakage radiation was measured with Inovison
Ionization Chamber.
Image quality was evaluated with Leeds test objects non specific for digital imaging: T.O. GS2, M1, N3 with an
added filtration of 0.5 mm Cu and T.O. MS4 and Huttner type18 and with a foot phantom.
Results: Generator: all tests were within tolerances with HVL and Total Filtration at 60 kV respectively equal to
2.10 and 2.67 mm Al. The focal spot resulted W= 0.130 mm and L= 0.135 mm. Leakage radiation was within
tolerances. Pixel dimension resulted 146.5 µm for 15x12 cm2 FOV and 115.5 µm for 8x11 cm2 FOV.
We set the Automatic Bias Setting function to 450 to obtain maximum image dynamic range (8/10 and 10/10 steps
on Leeds TO GS2 in normal and boost mode respectively).
We found maximum deviation of +23% and -34% between measured and calculated dose provided in the dose
report in normal and boost mode respectively. The minimal distance from focus is 10 cm and we verify that at this
distance was respected the minimal criteria for acceptance of maximum 100 mGy/min for patient exposition during
examination for all possible combination of exposure parameter, the range was 5.8 – 52.2 mGy/min in normal
mode, 93.5 mGy/min in boost mode.
Conclusion: Actual regulation for focal spot measurement doesn’t include focus of dimension inferior to 0.1 mm
so there is no reference data; our results are only slightly inferior to the max dimension tabulated for focal spot of
0.1 mm (W=L=0.15 mm). Declared pixel binning was 1x1 and measured pixel size demonstrates the presence of a
zoom factor that change pixel dimension grater than the nominal on both FOV. The calibration factor is to be
calculated by imaging a ruler in the same plane of the extremity during image acquisition. Image quality, after
optimization of settings parameter, was considered appropriate for outpatient surgery in orthopaedics.
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Qualità delle immagini e dosimetria in un sistema per tomosintesi della mammella.
Image quality and dosimetry in a breast tomosynthesis system.
R. Soavi1, L. Pagan1, D. Negroni1.
(1) U.O. Fisica Sanitaria - Maggiore Hospital, AUSL Bologna
Purpose: Purpose of this work is the evaluation of the detection capability of low contrast details for the
IMS Giotto Tomo tomosynthesis system, in absence and presence of structural noise in three different
operation modalities, in relation to the average glandular dose.
Materials and Methods: IMS Giotto Tomo system allows three operation modalities: MAMMO, TOMO
and COMBO. COMBO modality generates simultaneously a digital mammography without grid and a 3D
breast reconstruction. The image quality evaluation and the dosimetric measurements were performed with
reference to the European Guidelines [1]. The contrast-detail curve in absence of noise was carried out by
using both the CDMAM and the Nuclear Associated model 18-252 phantoms. The system capability of low
contrast details detection in presence of structural noise was instead evaluated by using the CIRS BR3D
model 020 phantom, which contains clusters of micro calcifications, fibers and masses within an equivalent
tissue having a heterogeneous background.
Results: In absence of structural noise, the system capability to detect low contrast details was the same on
the 2D and the 3D reconstruction images, as demonstrated by the coincidence of the contrast-detail curves
obtained by CDMAM and Nuclear Associated phantoms. On the contrary, in presence of a not homogeneous
background, on the 3D reconstructions of the BR3D phantom, for both TOMO and COMBO modalities, it
was possible to identify 5 clusters of micro calcifications, 2 fibers and 4 masses, while on the 2D images (for
MAMMO and COMBO modalities) only 4 groups of micro calcifications and 1 fiber were identified. It was
found compliance with the acceptable limits of the average glandular dose in the three operation modalities
along with an average increase of 47% of the dose in the case of COMBO modality compared to TOMO
modality.
Conclusion: In presence of noise, tomosynthesis allows to recognize a great number of lesions compared to
digital mammography. With the same image quality and with an average increase of 47% of dose, compared
to the standard tomosynthesis (TOMO modality), Giotto Tomo system allows to obtain simultaneously, by a
COMBO modality acquisition, a mammography and a 3D reconstruction of the breast with possible
diagnostic advantages.
References:
[1] European guidelines for quality assurance in breast cancer screening and diagnosis, 4th edition, European
Commission (2006)
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Caratterizzazione di lesioni epatiche acquisite con tecnica dual-energy CT: può la ricostruzione
iterativa migliorarne la riconoscibilità?
Characterization of liver nodules acquired with dual-energy CT: can the iterative reconstruction
improve the sensitivity?
L. Facchetti1, L. Berta2, L. Mascaro3, E. Faietti1, C. Pinardi2, P. Feroldi3, R. Maroldi1.
(1) Department of Radiology, University of Brescia (2) University of Milan (3) Medical Physics Unit,
Spedali Civili di Brescia
Purpose: To optimize a dual energy CT (DECT) protocol with Sinogram Affirmed Iterative Reconstruction
(SAFIRE) for improving small liver nodules detection
Methods and materials: A preliminary study evaluated lesion-to-liver contrast (LLC) and contrast-to-noise
ratio (CNR) for hyper and hypodense lesions using DECT acquisitions (80-140 kVp). Ten patients with 29
hepatocellular carcinomas (HCC) in the arterial phase and six patients with 29 metastatic nodules in the
portal venous phase were investigated. The single 80 kVp reconstructions and 80-140 kVp fused image
series with a linear DE-composition 0.5 (DE_0.5) were analysed. Arterial and venous phase DECT
acquisitions of livers with no lesions were then reconstructed with the FBP and 3 iterative reconstruction
kernels (I26-I30-I31), each kernel with different strengths (S3/4/5). For each series, 8 virtual spherical
lesions (d: 6mm) were simulated in random positions within the liver. From the preliminary study results, a
different LLC was selected for the DE_0.5 and the 80 kVp series. Four expert radiologists performed a
detectability test and rated the overall quality, noise and sharpness (5-point scale) in all the series
Results: The LLC of the 80 kVp compared to the DE_0.5 series had an improvement of 50.8% and 31.8% in
the arterial and venous phase respectively (p<0.01). SAFIRE reconstruction had a greater CNR compared to
the FBP (p<0.01). On the average,11% of lesions were identified with the FBP reconstructions. In all the
iterative reconstructions, lesion detection of the strength-5 kernels was on the average 56% (75% with I30S5).
Only for the HCC simulated lesions, there were no differences (p<0.01) in the sensitivity of the lesions in the
DE_0.5 and 80 kVp series. Concerning the DE_0.5 reconstructions, the highest image quality ratings were
scored by the standard FBP reconstruction, the I30-S3 and the I26-S3, without a statistical difference
(p<0.05). All subjective ratings in the 80 kVp series were scored suboptimal (<3).Despite the S5
reconstructions led to a greater sensitivity and a lower noise, the subjective rating of the sharpness and the
overall quality was poor
Conclusion: Iterative reconstructions increase the detection sensitivity of sub-centimeter low LLC lesions,
even in the 80 kVp series delivering half dose. A compromise between objective and subjective image
quality evaluation was the I26-S3 reconstruction that replaced the previous reconstruction in the routine
clinical protocol.
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Imaging pesato in diffusione del carcinoma prostatico: analisi quantitativa del coefficiente di diffusione
apparente e della Curtosi
Diffusion weighted Imaging of the prostate cancer: quantitative evaluation of Apparent Diffusion Coefficient
and Kurtosis
Authors
M. Esposito1, L Guerrini1, R. Carpi1, S. Mazzocchi1, S. Russo1, G. Zatelli1, P. Bastiani1, L. Paoletti1, P. Alpi1, M.
Olmastroni1
(1)Azienda Sanitaria Firenze
Purpose: Diffusion weighted Imaging (DWI) is a quantitative MRI technique able to characterize tumor cellularity
through diffusion properties of water molecules. A multi-b acquisition enables to calculate the kurtosis of the
diffusion distribution. Aim of this work is to characterize prostate carcinoma both with mono exponential (ADC)
and the kurtosis model.
Methods and materials: 18 Patient with biopsy proven prostate carcinoma (average Gleason score was 6.8, st.dev
1.7; average PSA 11, st. dev. 12) were acquired with an echo planar multi b DWI (b=0,500,1000,1500 s/mm2).
ADC and Kurtosis were calculated, in each patient, in 4 different regions: lesion, healthy central prostate gland,
healthy peripheral prostate gland, and healthy seminal vesicles.
Results: Quantitative analysis showed a strong differentiation between healthy prostate tissue and lesion, both with
ADC and kurtosis model. Average tumor ADC and kurtosis were 781x10-6mm2/s and 1.29; st. dev 155x10-6mm2/s
and 0.24, average healthy central prostate gland ADC and kurtosis were 1150x10-6mm2/s and 0.86 st. dev. 150x106
mm2/s and 0.14, healthy peripheral prostate gland ADC and kurtosis were, 1134x10-6mm2/s and 0.88, st.dev
170x10-6mm2/s and 0,14. Kurtosis showed the better separation between healthy tissue and lesion. We found
negative correlation between Gleason score and ADC (p<0.05), no correlation with PSA was found.
Conclusions: In this work the usefulness of quantitative evaluation in the prostate cancer has been shown. The
reproducibility of data in the healthy tissue, the separation between lesion and healthy prostate and the correlation
with the Gleason score enables the use of this technique for longitudinal studies.
References
[1] T. Tamada et al JOURNAL OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING 28:720–726 (2008)
[2] Jens H. Jensen et al Magnetic Resonance in Medicine 53:1432–1440 (2005)
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Homogeneity response of flat panel detectors in digital radiography: a retrospective data analysis
on four different devices
Omogeneità di risposta dei rivelatori in radiologia digitale: analisi retrospettiva su quattro diversi
apparecchi
A. Valentini1, A. Delana1, D. Trevisan1.
(1) Azienda Provinciale per i Servizi Sanitari, Trento
Introduzione: All’interno di un programma di garanzia della qualità, i controlli sui Flat Panel Detector (FPD)
acquistano attualmente importanza crescente, dovuta alla massiccia presenza di tale tecnologia nei diversi ambiti
dell’imaging clinico. Le misure usualmente condotte su tali rivelatori sono eseguite, in ambito nazionale, con il
supporto delle linee guide AIFM “Active Matrix Flat Panel Imagers: linee guida per i controlli di qualità” [1]. Tale
documento individua grandezze operative da testare, modalità di misura e tolleranze da considerare. In particolare
la non-uniformità locale di segnale (NULS) e la non-uniformità globale di segnale (NUGS) sono individuate come
i parametri caratterizzanti l’omogeneità di risposta spaziale dei FPD. Le linee guida indicano le condizioni
operative con cui effettuare la valutazione di tali grandezze: a) qualità del fascio tipo RQA5, b) distanza fuocorivelatore (DFR) di 180 cm, c) assenza di griglia, d) rimozione di lettini porta-pazienti, e) kerma in aria incidente
(Kair) per singola esposizione indicativamente pari a 2.5 µGy. Solamente gli apparecchi utilizzati in ambito
diagnostico possono soddisfare queste modalità di irraggiamento se utilizzati nella configurazione “wallstand”. Al
contrario la maggior parte degli apparecchi digitali non consentano modalità di misura nel rispetto delle cinque
condizioni sopra elencate. Conseguentemente i limiti sul NUGS e NULS proposto nel documento AIFM [1], pari
rispettivamente al 4% e 8%, vanno opportunamente riconsiderati. Scopo del presente lavoro è individuare in base
ad un’analisi retrospettiva, come il mancato rispetto delle condizioni operative delle linee guida incida sul valore
dei due parametri di qualità presi in considerazione.
In particolare nel presente lavoro il NUGS e NULS sono stati valutati sul fascio RQA5, senza rispettare le
condizioni b), c), d), e). I risultati delle misure sono stati confrontati con il caso ideale (rispetto di tutte le
condizioni operative).
Materiali e metodi: Le misure sono state condotte su sette sistemi per un totale di otto FPD. Essi sono: un Siemens
Aristos FX (A), un General Electric Definium 8000 (B), quattro Mecall Eidos 3000 (C) ed un angiografo Allura
XPer20 (D). Le condizioni di misura indicate nelle linee guida [1] sono state soddisfatte solamente per il sistema A
e B in configurazione Wallstand (DFR pari a 180 cm). Nello specifico il detettore Table del sistema B, posizionato
all’interno del lettino porta paziente, è stato esposto con DFR di 140 cm interponendo il lettino tra il fuoco ed il
detettore. Le verifiche sul sistema C sono state condotte senza rimuovere la griglia perché tale è il suo set-up di
calibrazione utilizzato dalla ditta. Infine il sistema D è stato testato per DFR pari a 120 cm su singola esposizione
per Kair pari a 1µGy, in quanto maggiormente rappresentativo dell’utilizzo del sistema in ambito clinico. Su tale
sistema i parametri presi in considerazione sono stati inoltre valutati orientando il rivelatore parallelamente e
perpendicolarmente alla direzione anodo-catodo.
Risultati: In tabella 1 e 2 sono riassunti i valori di NULS e NUGS misurati nel periodo 2008-2013 per un totale di
220 controlli di qualità. La totalità dei dati sperimentali relativi al primo parametro risultano inferiori alle tolleranze
previste dalla linea guida AIFM [1]. Nonostante il rispetto del limite fissato al 4%, i valori di NULS distribuiti
nell’intervallo (0.5%, 3.2%) mostrano valori più bassi quando sono misurati nelle condizioni ideali descritte nella
sezione materiali e metodi.
Le condizioni di misura non ideali incidono invece in modo assai marcato sul parametro NUGS. Esso infatti risulta
nei limiti indicati nel documento AIFM [1] solo per l’apparecchio A e B (FPD Wallstand), con valori medi
rispettivamente di 5.2% e 3.5%. Tutte le condizioni di misura non ideali comportano un sistematico aumento del
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valore di NUGS. Tale aspetto è particolarmente evidente per il FPD Table del sistema B, per il quale solo il 6%
delle misure risulta sotto il valore soglia dell’8%. Anche la presenza della griglia antidiffusione del sistema C
comporta un aumento di NUGS che risulta in media pari all’8.3% ed in tolleranza solo per il 34% delle verifiche
effettuate.
Tabella 1. Valori di NULS ottenuti dai controlli di qualità mensile sui sistemi digitali analizzati.
Sistema
Sistema A
Sistema B
Sistema C
Sistema D
FPD
Wallstand
Table
Perpendicolare
Parallelo
N
40
32
36
87
24
1
m
1.1
0.5
2
1
0.7
3.2
ds NULS<4%
0.4
100%
0.1
100%
0.5
100%
0.5
100%
0.3
100%
N: numero di controlli effettuati; m: valore medio; ds: deviazione standard.
Tabella 2. Valori di NUGS ottenuti dai controlli di qualità mensile sui sistemi digitali analizzati.
Sistema
Sistema A
Sistema B
Sistema C
Sistema D
FPD
Wallstand
Table
Perpendicolare
Parallelo
N
40
32
36
87
24
1
m
5.2
3.5
10.9
8.3
6.3
16.8
ds NUGS<8%
2.5
100%
0.5
100%
2
6%
4.3
34%
1.8
96%
N: numero di controlli effettuati; m: valore medio; ds: deviazione standard.
Discussione: I dati riassunti nella precedente sezione evidenziano differenti caratteristiche di NULS e di NUGS. Il
primo risulta caratterizzato da una notevole robustezza rispetto alle diversificate condizioni di misura: tale aspetto è
intrinseco nella natura stessa del parametro preso in considerazione che, per come è definito, confronta sulle
immagini regioni di interesse (ROI) prossime e parzialmente sovrapposte. Tale caratteristica rende il NULS poco
sensibile alle condizioni non ideali di misura. Al contrario il NUGS, confrontando ROI distanti, denota invece una
marcata dipendenza dalle condizioni operative. I valori sperimentali riportati in tabella 2 evidenziano tuttavia
situazioni differenti: il parametro DFR incide minimamente sul NUGS. Tale evidenza sperimentale è stata anche
verificata sul sistema A effettuando un controllo con DFR di 140 cm senza superare i limiti della linea guida. La
non accentuata dipendenza di NUGS rispetto a DFR è inoltre evidente per sistema D che impone DFR a 120 cm.
Su tale sistema è stato misurato un valore medio di NUGS del 6.3%, del tutto confrontabile con le valutazioni del
sistema A e B (FPD Wallstand) con DFR a 180 cm. Questo risultato è particolarmente notevole se si considera che
il FPD del sistema D viene irraggiato con Kair dimezzati rispetto a quanto indicato dalle linee guida AIFM [1]. Lo
stesso apparecchio pone inoltre in evidenza la criticità del NUGS rispetto l’allineamento del FPD: tale valore
aumenta drasticamente quando il lato maggiore del FPD è allineato secondo la direzione andodo-catodo.
Valori di NUGS mediamente superiori alla tolleranza dell’8% sono invece registrati per il sistema C, per il quale la
griglia assume un ruolo centrale aumentando sensibilmente la dipendenza angolare dell’efficienza geometrica di
rivelazione del sistema. In particolare quando il fascio Rx non risulta perpendicolare al FPD, la griglia
antidiffusione non viene focalizzata sulla macchia focale e pertanto i valori di NUGS risultano sensibilmente
aumentati.
E’ tuttavia la presenza del lettino porta-paziente la situazione di misura non ideale che impatta maggiormente sulla
misura del parametro in considerazione. In questo caso particolare ci si trova tuttavia di fronte ad una caratteristica
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costruttiva intrinseca dell’apparecchiatura radiogena e quindi tale variazione non deve essere associata ad alcun
malfunzionamento del sistema.
Conclusioni: Il documento AIFM adottato come riferimento nei controlli di qualità per i sistemi FPD indica
condizioni operative non sempre praticabili sul campo. Tali limitazioni hanno tuttavia un impatto limitato sui valori
sperimentali di NULS e NUGS. I dati relativi al primo parametro da noi misurato risultano addirittura sempre
inferiori al limite fissato dalle linee guida. L’indicatore di uniformità globale invece è maggiormente esposto a
variazioni delle condizioni di misura. Tale aspetto è evidente soprattutto quando la griglia antidiffusione non viene
rimossa e quando il FPD è alloggiato nel lettino stesso. Nel primo caso un superamento della tolleranza dell’8% va
considerato come un malfunzionamento del sistema piuttosto che del rivelatore. Nel secondo caso invece la
configurazione stessa dell’apparecchio Rx porta inevitabilmente ad un superamento dei valori di NUGS. Questo
impone di riconsiderare i limiti delle linee guida AIFM [1].
Bibliografia:
[1] Report AIFM n.6 2009 Apparecchi di radiologia digitale diretta AMFPI Active Matrix Flat Panel
Imagers Linee guida per i controlli di qualità.
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Confronto tra diversi strumenti di analisi per controlli di qualità in Tomografia Computerizzata
Comparison of different analysis tools for CT quality controls
G.Lucconi1, M.Serafini2, S.Farnedi3 , M.P.Mascia3 , N.Scrittori3
(1) Post-graduate School in Medical Physics, University of Bologna, Italy
(2) Medical Physics Department, AUSL MO, Baggiovara (MO), Italy
(3) Medical Physics Department, S.Maria delle Croci Hospital, Ravenna, Italy
Purpose: Several tools and proprietary software (sws) are available to fasten and grant the reproducibility of image
analysis in CT quality controls. Despite the high cost, most of them don’t allow to modify the algorithms as to meet
specific needs. This study is a comparison of 3 sws.
Materials and methods: Catphan 600 and Philips performance phantom images were acquired with 4 Philips
Brilliance scanners. The analysis was performed with CT AutoQA Lite (sw version 2.35), IQWorks open sw
(version 0.7) and CQ_Cathpan (version 3.24) developed by M.Serafini.
AutoQA Lite algorithms for the measurement of noise, uniformity and low contrast don’t meet approved
guidelines; ImageJ tools were therefore used as integration. IQWorks analysis trees were developed on purpose
choosing the optimal edge detection algorithm for each slice thickness. CQ_Cathpan algorithms were improved
during this study.
In low contrast analysis the visibility threshold was determined through a comparison of the difference between
detail and background PVs and the detail standard deviation.
Results: Most of AutoQA Lite ROI for CT number accuracy test were not correctly centred on targets. The results
were consistent within 5% for slice thicknesses > 2mm and 15% for thicknesses < 2mm; CQ_Catphan and
IQWorks discrepancies were <3%.
In CT number uniformity analysis, images of the water insert of Philips performance phantom showed differences
<1.5 CT numbers and <0.6 percentage units in standard deviations; thinner slices had bigger variations. The
outcome of the test was nevertheless the same for the 3 sws.
All the sws adopted FWHM method to detect slice width; discrepancies were typically of the order of 10-2 and
inferior to IQWorks uncertainties.
MTF is quite a critical parameter as in clinical images very few pixels are suitable for PSF calculation and the noise
is high, especially in thin slices. Discrepancies resulted <20% for thicknesses >2mm and <30% for thicknesses
<2mm; curves were quite overlapping.
Low contrast analysis was even more critical due to the presence of really small details hardly ever detected. Both
QC_Catphan and IQWorks provided a visibility threshold much higher than visual detection and with differences
superior to 2 detail groups between the 2 sws.
Conclusion: The inferiority of AutoQA Lite resulted straightforward due to its inaccuracy and static structure.
CQ_Catphan and IQWorks showed greater agreement and accuracy and are promising alternatives to proprietary
sws.
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Studio dosimetrico su esami di mammografia digitale combinati con esami di tomosintesi: una prima
valutazione del beneficio e del danno correlato.
Dosimetric study of digital mammography combined with tomosynthesis exams: a preliminary
assessment of benefits and related harms.
Francesca Bonfantini1 ,Ester Mazzarella1, Marta Borroni1, Emanuele Pignoli1,Gianfranco Scaperrotta1,
Claudio Ferranti1
(1) Fondazione IRCCS Istituto Nazionale dei Tumori, Milano, Italia
Purpose: Aim of this study was to evaluate benefits and harms related to combined Digital Mammography
(DM) and Digital Breast Tomosynthesis (DBT).
Methods and Materials: Dosimetric data of 100 selected patients that underwent DM+DBT were analyzed.
Two views (craniocaudal and mediolateral oblique) were obtained for each breast with both DM and DBT by
using Hologic’s Selenia Dimensions system. The exams were performed in automatic modality, allowing the
system to choose acquisition parameters (filter, kV and mAs). Since it was not possible to have an a priori
knowledge of the acquisition parameters chosen, dosimetric data used for organ dose evaluations were
obtained from DICOM image files. To evaluate data reliability 20 exams were analysed, computing incident
and glandular dose using experimental data and acquisition parameters declared in the image files.
Results: The average agreement between reported and calculated doses was within 5%. The good
accordance allowed the use of dosimetric data reported on image files for the subsequent analysis.
The examined cases showed that the dose in DBT exams was on average 1.4 times greater than that in DM.
Using risk data of BEIR VII Report (National Academies Press, 2006), lifetime attributable risk was
calculated for a DM+DBT exam. The risk of cancer incidence obtained was 2.6 cases for DM alone and 6
cases for DM+DBT per 100000 patients, and mortality was 0.7 for DM alone and 1.9 for DM+DBT. Finally,
extrapolating data from screening mammography and considering the greater diagnostic sensitivity attributed
to tomosynthesis, assuming that our patients should be subjected to DM+DBT once a year for 10 years we
quantified the value of benefits and harms in terms of dose to the patient per 100000 exams (Reviews,
Lancet 2012). Results showed an increase of 12.4 deaths for the use of DM+DBT compared with DM alone,
against 133 saved lives due to a higher cancer detection rate.
Conclusion: Evaluation of harm related to mean glandular dose compared with benefit due to increasing in
early tumor detection rates seems to justify the use of DM+DBT in breast cancer screening and diagnosis.
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Osservabili dosimetriche utilizzabili in dispositivi basati su sensori a pixel attivi per applicazioni in
Radiologia Interventistica
Dosimetric Observables to be used in Active Pixel Sensor based devices for Interventional Radiology
Applications
L. Bissi1, L. Servoli1, P. Placidi1,2, E. Conti1,2, D. Magalotti1,3, M. Paolucci1,4, A. Pentiricci1,5, R. Di
Lorenzo1,4, A. Calandra1,6, S. Chiocchini6, R. Cicioni6, A.C. Dipilato6
(1) Istituto Nazionale di Fisica Nucleare Perugia
(2) Dipartimento di Ingegneria Elettronica e Informatica, Università di Perugia
(3) Dipartimento di Ingegneria Elettronica, Università di Modena e Reggio Emilia
(4) Servizio di Fisica Sanitaria ASL Umbria 2
(5) S.C. Radioterapia Oncologica ASL Umbria 1
(6) Servizio di Fisica Sanitaria, Università di Perugia
Purpose: our aim is to develop a portable device for real time personnel dosimetry in IR to perform: i) on
line monitoring of staff operations producing an alarm when the dose exceeds a warning level; ii) off line
storage of dose measurements in order to correlate them with the specific activities of the staff [1].
The proposed architecture includes a commercial Active Pixel Sensors and each frame carries 600 kB of
information. Therefore a data reduction strategy is mandatory to operate the device in real time and at low
power.
Methods and materials: We have investigated the sensor response to the X-ray radiation scattered by a
phantom [2]. First of all we have performed an off-line analysis of collected data at several working settings
of the angiographic system, defining two system observables (number of photons detected and the sum of the
reconstructed photon signals per second), and studying their capability to serve as dosimetric quantities.
Each observable has been extracted using a custom clustering algorithm (algorithm A). TLDs have been used
for evaluating the dose at the sensor position and results show a linear correlation among the variables. Then,
a simplified and custom algorithm (algorithm B) has been implemented with the goal of retrieving a different
dosimetric quantity (E) from a subset of the collected data and being compatible with the real time
requirements.
Results: To evaluate the performance of the algorithm B we calculated the relative error and compared the
behavior of the observable E with the two observables obtained with the data analysis of the algorithm A.
The E dosimetric observable of algorithm B and both the number of photons and the sum of reconstructed
photon signals are linearly correlated. The relative error of E is around 4% confirming the effectiveness of
the proposed approach.
Conclusion: The sensor performance as an X-ray radiation detector has been evaluated with a dedicated
experimental set-up and dosimetric observables have been assessed from the frames acquired by the sensor
using a purposely designed algorithm.
References:
[1] M. Paolucci et al., “A real time active pixel dosimeter for interventional radiology,” Radiation
Measurements Journal (2011), Issue 11, pp 1271-1276
[2] E. Conti et al., " Use of a CMOS Image Sensor for an Active Personal Dosimeter in Interventional
Radiology," IEEE Trans. Nucl. Sci. (2013), Issue 5, pp. 1065-1072.
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Procedure di accettazione di un tomografo RM aperto a basso campo G-Scan
A. Poggiu1, R. Bona1, M. Tamponi1, P. Marini1.
(1) ASL Sassari
Obiettivo: Questo lavoro descrive i passi principali della procedura completa di accettazione di un tomografo GScan (Esaote, Genova) installato presso l’Ospedale Marino di Alghero (Sassari). Il G-Scan è un tomografo aperto
con magnete permanente a basso campo (0,24 T), destinato allo studio dell’apparato muscoloscheletrico e di
porzioni di colonna. Il magnete può essere tiltato in modo da permettere studi in ortostasi.
Sono state affrontate le problematiche relative alle procedure autorizzative, la valutazione delle componenti
infrastrutturali ed impiantistiche, le misure di dispersione del campo magnetico statico, la valutazione dei valori
massimi dei gradienti di campo e di SAR dichiarati.
Infine è stato impostato un manuale di garanzia della qualità, con un’ampia sezione dedicata ai controlli di qualità
dell’immagine. I valori di accettazione, per ognuna delle nove bobine in dotazione, sono stati registrati come valori
di riferimento.
Materiali e metodi: Sebbene il G-Scan sia registrato tra i dispositivi medici come “tomografo RM settoriale”, la
possibilità di eseguire studi della colonna ha suggerito di intraprendere un iter autorizzativo analogo a quello dei
tomografi total body con campo inferiore a 2 T [1, 2, 3].
La valutazione delle opere infrastrutturali ed impiantistiche si è basata sulle indicazioni INAIL, oltre che sui
requisiti minimi di legge (standard di sicurezza ai sensi di [4] e [5])
Le misure di portata dell’impianto di aerazione sono state eseguite con un anemometro a ventola (CFM Master 8901).
A dispetto dei valori limitati di campo magnetico massimo, il campo statico disperso non è trascurabile e deve
essere ben valutato nei locali contigui alla sala d’esame. In particolare, il campo verticale che caratterizza il G-Scan
impone una valutazione dei locali sovrastanti. E’stato utilizzato un teslameter con sonda isotropa (ETM-1,
Metrolab Instruments).
L’attenuazione della schermatura a pannelli forati per i campi elettromagnetici a radiofrequenza è stata misurata in
più punti critici tramite un analizzatore di spettro, con antenne a dipolo specifiche per il range di frequenza
(antenna Rod Electrometrics per 10 MHz e dipoli Singer T105 per 64 MHz e 110 MHz).
Le valutazioni di SAR (Specific Absorbtion Rate) e dei valori massimi dei gradienti di campo magnetico sono state
eseguite sulla base delle dichiarazioni della ditta costruttrice, tenuto conto della assenza di bobine trasmittenti, e
della particolarità costruttiva del tomografo in esame (si veda norma tecnica [6])
La caratterizzazione di ogni bobina in termini di qualità dell’immagine è stata eseguita per mezzo di fantocci
dedicati in dotazione, data l’impossibilità di utilizzare un set di fantocci comuni. Sono stati utilizzati fantocci
specifici per la misura di SNR, uniformità, spessore di strato, ghost, risoluzione spaziale e distorsione. Solo per la
bobina dedicata ad acquisizioni di tratti di colonna è stato possibile utilizzare il fantoccio EUROSPIN per la
risoluzione spaziale.
Risultati: A dispetto della caratteristica costruttiva di magnete permanente a basso campo la cui installazione non
prevede le problematiche di sicurezza legate alla presenza di gas criogenici, le componenti infrastrutturali ed
impiantistiche del sito RM sono comunque di una certa rilevanza e sono state verificate: una sala magnete ben
dimensionata (>20m2) che rispetti gli standard di sicurezza, in particolare un sistema di aerazione e
condizionamento che garantisca un numero adeguato di ricambi/h (valore misurato: 11) e valori di temperatura e
umidità congrui e stabili (UM: 40%-60%; t: 20°-24°). L’ottenimento delle migliori condizioni ha richiesto
numerose modifiche pre-collaudo.
Sono state delineate le isomagnetiche corrispondenti a un campo statico pari a 0,5 mT e 0,1 mT; la prima è risultata
completamente compresa all’interno della sala d’esame, la seconda comprende un’area del locale tecnico e la zona
di ingresso alla sala. Valori dell’ordine di 0,1 mT sono stati misurati sul soffitto attualmente non agibile. Valori di
campo pari a 20 mT o superiori risultano confinati alla zona del lettino.
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La schermatura per RF è risultata sufficiente solo dopo alcuni adeguamenti, e comunque di poco superiore a quella
richiesta dalla ditta per il corretto funzionamento del tomografo: 75 dB a fronte di 70 dB.
Il valore di SAR massimo dichiarato dalla ditta è inferiore a 2 W/kg, pari al limite più restrittivo che la normativa
prevede per esposizioni non total-body.
La massima variazione di gradiente di campo magnetico non è indicata dalla ditta in termini di dB/dt, come
previsto dalla normativa italiana [5], per le peculiarità costruttive della macchina. La ditta dichiara, invece, i valori
massimi di campo elettrico indotto, per le due diverse durate possibili degli impulsi. Il campo elettrico indotto è la
grandezza direttamente proporzionale alla densità delle correnti indotte, responsabili dell’effetto biologico che gli
standard di sicurezza hanno inteso limitare, ovvero la stimolazione del sistema nervoso periferico. Il valore
massimo tollerabile, in termini di campo elettrico indotto, è ricavabile, secondo ICNIRP ([7], [6], [8]), dalla durata
massima dell’impulso e dal valore di rheobase per detto effetto. Con quest’ultimo si intende quel valore che non è
grado di produrre l’effetto biologico specifico anche per esposizioni infinitamente lunghe (al limite di t ∞); in
questo caso il valore individuato da ICNIRP è pari a 2V/m.
ID_ BOBINA
1_Shoulder / spalla
Tabella.
Principali risultati di SNR e
uniformità con sequenza
standard spin echo, per ogni
piano di acquisizione
2_Knee /ginocchio
3_Hand / mano
4_Ankle / caviglia
6_Flex
sfera grande
sfera grande
bottiglia piccola
bottiglia piccola
sfera grande
7_Shoulder / spalla
9_Neck / collo
10_Back /colonna large
10s_Back /colonna small
SNR
Fantocci
sfera grande
bottiglia grande
bottiglia grande
bottiglia grande
UNIF (%)
AX
86,6
85,9
SG
100,4
47,3
CO
91,8
49,3
AX
175,1
84,9
SG
112,3
72,8
CO
152,3
59,3
AX
1357,3
89,3
SG
373,2
84,5
CO
438,3
87,7
AX
539,5
89,2
SG
562,3
84,5
CO
397,4
88,5
AX
85,6
42,4
SG
66,6
79,0
CO
73,3
40,9
AX
111,3
83,1
SG
191,0
53,6
CO
145,6
54,0
AX
108,4
82,6
SG
100,0
72,8
CO
116,8
72,2
AX
21,2
72,0
SG
18,9
67,8
CO
19,3
94,4
AX
33,0
72,8
SG
35,1
67,1
CO
29,1
95,3
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Il protocollo di Image Quality Assurance è stato pensato specificamente per le bobine e i fantocci disponibili,
seguendo ove possibile le indicazioni e le tolleranze dei principali protocolli internazionali (NEMA, EUROSPIN,
AAPM). I valori di SNR sono risultati estremamente variabili tra le varie bobine e fortemente dipendenti dalla
definizione adottata1. I valori di uniformità non hanno sempre rispettato il valore suggerito da AAPM del 80%. Per
i piani non principali di acquisizione sono stati ritenuti accettabili valori pari al 60%.
Il fantoccio dedicato per la risoluzione spaziale, utilizzabile solo con la bobina di riferimento (bobina2, ginocchio),
ha permesso di verificare esclusivamente il valore nominale di 2 mm, peraltro ottenibile solo nelle più favorevoli
condizioni di acquisizione. Tale risoluzione è stata anche verificata con il fantoccio EUROSPIN per la bobina10
(bobina colonna).
La corrispondenza tra gli spessori di strato e quelli nominali è risultata ottima. Effetti di distorsione dell’immagine
e artefatti2 sono risultati minimi e non significativi.
I principali risultati relativi ad acquisizioni con sequenza standard spin echo sono riportati nelle tabelle 1, 2, e 3.
ID_ BOBINA
Fantocci
A-P
2_Knee /ginocchio
geometrico
10s_Back /colonna small
Spessore strato
(Δ in mm)
Risoluzione spaziale* (mm)
H-F
AX
>2
SG
>2
geometrico
eurospin
R-L
≥2
≥2
CO
>2
≥2
AX
≥2
CO
≥2
Linearità
(%)
0,1
0,6
0,3
3,2
0,3
2,0
≥2
≥2
*A-P: direzione antero- posteriore; H-F: direzione cranio-caudale; R-L: direzione latero-laterale
Tabella 2. Risultati dei principali CQ geometrici. Per la distorsione geometrica è stato preso come valore di
tolleranza quello del 5% indicato da AAPM
ID_ BOBINA
2_Knee /ginocchio
Ghost*
Fantocci
ph/ric
artefatti
tras
dc-off
ric
AX
2,9%
NO
NO
NO
SG
NO
NO
NO
NO
CO
NO
NO
NO
NO
*ph/ric: ghost per errori in codifica di fase; tras: ghost per errori in quadratura di trasmissione; dc-off:ghost per DC-offset; ric: ghost
per errori in quadratura di ricezione
Tabella 3. Risultati dei CQ relativi alla presenza di artefatti eseguiti con il fantoccio per il ghost (toll AAPM: 5%)
Conclusioni: Le procedure di accettazione di un tomografo G-Scan Esaote richiedono alcune attenzioni. In
particolare, le maggiori criticità si sono incontrate nell’adeguamento degli impianti di aerazione e
condizionamento, nell’ottenimento di una sufficiente schermatura RF a pannelli forati, nell’interpretazione dei
valori massimi dichiarati per il SAR e il campo magnetico tempo variante: la normativa italiana in materia, datata
di circa 20 anni, non prevede le funzionalità operative specifiche di tomografi come il G-Scan, citati invece nella
norma tecnica europea [6].
1
2
E’ stata qui adottata la definizione NEMA con sottrazione di immagine e media su 5 ROI
Sono state seguite le indicazioni AAPM per la ricerca del ghost
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Le prove di accettazione relative alla qualità dell’immagine RM non hanno presentato particolari criticità, se non
nella adozione di un protocollo specifico, adattato alla tipologia di bobine e di fantocci, e nella accettazione di
valori non sempre ottimali di SNR e uniformità dell’immagine, fortemente dipendenti dalla specifica bobina e dal
piano di acquisizione.
Referenze:
[1] DPR 542/94, Regolamento recante norme per la semplificazione del procedimento di autorizzazione all’uso
diagnostico di apparecchiature a risonanza magnetica nucleare sul territorio nazionale
[2] Circolare del già Ministero della Sanità – Dir. Gen. Ospedali Div. II Prot. – Definizione delle RMN settoriali(7/6/1995).
[3] Nota di chiarimento sulla posizione dell’ISPESL in merito all’installazione di apparecchiature RM “settoriali” –
novembre 2009
[4] D.M. 2. Agosto 1991, Autorizzazione alla installazione ed uso di apparecchiature diagnostiche a risonanza
magnetica
[5] D.M. 3 agosto 1993, Aggiornamento di alcune norme concernenti l'autorizzazione all'installazione ed all'uso di
apparecchiature a risonanza magnetica
[6] CEI EN 60601-2-33:2004, Prescrizioni particolari di sicurezza relative agli apparecchi a risonanza magnetica
per diagnostica medica
[7] ICNIRP statement on medical magnetic resonance (MR) procedures: protection of patients, HEALTH
PHYSICS 87(2):197‐216; 2004
[8] Sicurezza nell’installazione e nell’uso di apparecchiature a RM: norma CEI EN 60601-2-33, G. Tosi, P.
Colombo, D. Origgi e S. Vigorito, Fisica in Medicina, n.2, 2004
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Confronto tra metaboliti encefalici in pazienti SLA con differente esordio e soggetti sani utilizzando
la RMS
Sirgiovanni Stefano1, Carapelli Cecilia1, Madon Eugenia1, Richetto Veronica1, Valentini Maria Consuelo2
(1) S.S. Fisica Sanitaria, “A.O. Città della salute e della scienza di Torino” P.O. OIRM – S. ANNA, Corso Spezia 60,
Torino, Italia
(2) S.C. Neuroradiologia, “A.O. Città della salute e della scienza di Torino” P.O. C.T.O. , Via Zuretti 29, Torino,
Italia
La sclerosi laterale amiotrofica (SLA) è una malattia progressiva e degenerativa del sistema nervoso che può
colpire motoneuroni superiori (la corteccia cerebrale) o motoneuroni inferiori (tronco e midollo spinale)
causando una progressiva debolezza muscolare.
Clinicamente si riconoscono due forme di SLA: la forma Bulbare e la forma Spinale. La prima si manifesta con
disturbi quali la disfagia, la disartria e la disfonia; la seconda, invece, è caratterizzata da debolezza, atrofia
muscolare e la spasticità. La diagnosi per questa malattia è definita in base a criteri clinici ed
elettrofisiologici.
Tra le diverse tecniche che è possibile utilizzare per una corretta diagnosi vi è la Risonanza Magnetica
Spettroscopica (RMS). Questa è una tecnica non invasiva capace d’indagare sulla concentrazione dei
metaboliti encefalici (sostanze chimiche cerebrali) permettendo di investigare sulla loro variazione a causa
di una malattia.
Questa metodica consente quindi di analizzare le informazioni strutturali riguardo l'integrità della
proliferazione neuronale, la degradazione cellulare e il metabolismo energetico, di acquisire informazioni sui
tessuti necrotici o malati in una zona specifica del cervello concentrandosi in un unico volume; questo tipo di
analisi è possibile effettuarla con una sequenza di RMS chiamata single voxel (SV).
Con la RMS abbiamo considerato la concentrazione dei seguenti metaboliti: N-Acetilaspartato (NAA), Colina
(Cho), Creatina (Cr), Mio-Inositolo (mI), Glutammato (Glu) e Glx (Glutammina + Glutammato); i valori
ottenuti sono stati rapportati con la concentrazione della Cr (si utilizza la creatina perché si assume che la
sua concentrazione rimanga invariata durante il decorso della malattia).
Nel nostro lavoro abbiamo studiato la concentrazione dei metaboliti encefalici in soggetti SLA
(differenziandoli per tipo di esordio) e in un gruppo controllo utilizzando il software Provencher LC Model.
Lo scopo del nostro studio è quello di indagare e determinare, attraverso sequenze SV di RMS, l'esistenza di
una differenza significativa tra i metaboliti cerebrali nei soggetti di diverso esordio e tra pazienti SLA e
gruppo controllo.
Sono stati studiati 85 pazienti SLA: 30 pazienti hanno l’esordio Bulbare (età = 66 ± 11 anni, 13 maschi, 17
femmine), mentre i restanti 55 sono Spinali (età = 58 ± 14 anni, 33 maschi, 22 femmine). Il gruppo controllo
è composto da 57 soggetti sani (età = 39 ± 12 anni, 34 maschi, 23 femmine).
La risonanza magnetica utilizzata per lo studio è una MRI GE EXCITE HDX EchoSpeed da 1.5 T. I single voxel
sono stati posizionati: nel giro precentrale dx e sn (corteccia motoria), nel ponte, nella sostanza grigia
frontale dx e sn, nella sostanza bianca pareto-occipitale dx e sn e nei peduncoli cerebellari dx e sn.
Periodicamente, per controllare la stabilitá di risposta, si eseguono controlli utilizzando un apposito
fantoccio RMS (sfera di 18-20 cm di diametro contenente concentrazione dei metaboliti 1H, le quali emulano
le concentrazioni encefaliche in vivo).
Per lo studio di RMS è stata usata una sequenza PRESS (Point RESolved Spectroscopy) con TE = 35 ms / TR =
1500ms. Le dimensioni del voxel di acquisizioni sono 20 x 20 x 15 mm3.
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Il software usato per le elaborazioni degli spettri è LC Model ([1] Version 6.2-1L Copy Right S.W.
Provencher); tramite questo è stato possibile ottenere sia il valore assoluto delle concentrazioni dei
metaboliti sia i rapporti con la Creatina.
I rapporti presi in considerazione sono stati: Cho/Cr, NAA/Cr, Cho/NAA, mI/Cr, Glu/Cr e Glx/Cr.
Ottenuti i valori, si è utilizzato il software statistico R (R versione 3.0.1(2013-05-16) Copy Right The R
Foundation for Statistical Computing) per l’elaborazione dei dati. Inizialmente si è utilizzato il test di
Kolmogorov-Smirnov per verificare la distribuzione di dati. Una volta fatto ciò si è poi passato al confronto
tra i gruppi.
Il test di Kolmogorov-Smirnov ha evidenziato che, con un p < 0.05, la distribuzione è normale sia nel gruppo
di controllo sia in quello dei pazienti SLA; quindi per fare il confronto tra i gruppi si è utilizzato il t test.
In ogni area si riscontra come non esista una differenza significativa (p > 0.05) nel confronto tra Bulbari e
Spinali ma esistano differenze significative confrontando i due gruppi SLA con il gruppo controllo (p <
0.044).
Nelle tabelle sottostanti sono riportati i rapporti che mostrano una differenza significativa con il gruppo
controllo. I valori in grassetto sono quelli in cui si osserva un aumento rispetto al “normale”.
AREA
Controlli
VS
Bulbari
Controlli
VS
Spinali
AREA
Controlli
VS
Bulbari
Controlli
VS
Spinali
AREA
Controlli
VS
Bulbari
Controlli
VS
Spinali
GIRO
PRECENTRALE
DX
GIRO PRECENTRALE SN
PONTE
NAA/Cr
p=0.0043
NAA/Cr
p=0.0068
Cho/NAA
p=0.0228
mI/Cr
p=0.0072
Glx/Cr
p=0.0086
Cho/Cr
p=0.033
NAA/Cr
P=0.0002
NAA/Cr
P=0.0137
Cho/NAA
p=0.0313
mI/Cr
p=0.0023
Glx/Cr
0.0046
Cho/NAA
p=0.0002
FRONTALE DX
NAA/Cr
p=0.0046
Cho/Cr
p=0.0282
FRONTALE SN
Glx/Cr
p=0.027
Cho/NAA
p=0.0009
NAA/Cr
p=0.0006
Cho/NAA
p=0.0016
FRONTALE SN
Glx/Cr
p=0.001
Glu/Cr
p=0.0288
Glx/Cr
p=0.044
PARIETALE DX
NAA/Cr
p=0.0264
Cho/NAA
p=0.0032
NAA/Cr
p=0.0057
Cho/NAA
p=0.001
PARIETALE SN
PEDUNCOLO
CEREBELLARE
DX
Cho/Cr
p=0.0032
NAA/Cr
p=0.0036
Cho/Cr
p=0.0042
NAA/Cr
p=0.001
NAA/Cr
p=0.0002
Cho/Cr
p=0.00011
NAA/Cr
p=0.0007
Cho/Cr
NAA/Cr
mI/Cr
p=0.00084 p=0.000148 p=0.0039
NAA/Cr
p=0.000027
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AREA
Controlli
VS
Bulbari
Controlli
VS
Spinali
PEDUNCOLO CEREBELLARE DX
Cho/NAA
p=0.0011
Cho/NAA
p=0.00038
Glu/Cr
p=0.0114
PEDUNCOLO CEREBELLARE SN
NAA/Cr
p=0.0004
Cho/NAA
p=0.0005
Glx/Cr
p=0.0095
Glu/Cr
p=0.0002
Glx/Cr
Glu/Cr
NAA/Cr
Cho/NAA
Glx/Cr
p=0.0324 p=0.000464 p=0.00065 p=0.00013 p=0.0102
Glu/Cr
p=0.0002
Dallo studio si è evidenziato come le aree encefaliche presentino una differenza statistica significativa dei
metaboliti d’interesse tra il gruppo controllo e i soggetti SLA, mentre non si osservano differenze nel
rapporto delle concentrazioni tra il gruppo Bulbare e Spinale. Si osserva una riduzione del rapporto NAA/Cr
e Glx/Cr in quasi tutte le aree considerate ad eccezione del ponte in cui si osserva però un aumento dei
rapporti Cho/Cr, per i Bulbari, e Cho/NAA per entrambi.
Con l’uso della RMS e dei vari confronti effettuati è stato quindi possibile capire il comportamento dei
metaboliti in questa malattia. Successivamente si farà uno studio non considerando più i rapporti con la Cr,
ma prendendo in considerazione direttamente le concentrazioni assolute che il software LC Model fornisce.
Bibliografia:
[1] Stephen W. Provencher, Estimation of metabolite concentrations from localized in vivo proton NMR
spectra, Magn. Reson. Med (1993) 30:672-679;
[2] Block W, Karitzky J, Traber F et al. Proton magnetic resonance spectroscopy of the primary motor cortex
in patients with motor neuron disease. Arch Neurol (1998); 55: 931–936
[3] W.G. Bradley et al. 1H-magnetic resonance spectroscopy in amyotrophic lateral sclerosis, Journal of the
Neurological Sciences (1999) 169: 84 –86
[4] Dick J. Drost, William R. Ridde, Geoffrey D. Clarke, Proton magnetic resonance spectroscopy in the brain:
Report of AAPM MR Task Group #9 ; Medical Physics (2002) Vol. 29, No. 9
[5] Sumei Wang and Elias R. Melhem, Amyotrophic Lateral Sclerosis and Primary Lateral Sclerosis.The Role
of Diffusion Tensor Imaging and Other Advanced MR-Based Techniques as Objective Upper Motor Neuron
Markers. Ann. N.Y. Acad. Sci. (2005) 1064: 61–77
[6] Alexander Unrath Albert C. Ludolph Jan Kassubek, Brain metabolites in definite amyotrophic lateral
sclerosis. A longitudinal proton magnetic resonance spectroscopy study. J Neurol (2007) 254:1099–1106
[7] Martin R Turner, Matthew C Kiernan, P Nigel Leigh, Kevin Talbot, Biomarkers in amyotrophic lateral
sclerosis. Lancet Neurol (2009); 8: 94–109
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Stima della dose e qualità dell’immagine in esami di tomosintesi del torace per lo
screening del tumore polmonare.
Digital tomosynthesis of the chest for lung nodule detection in screening programs: dose
estimation and image quality
Emanuele Roberto1, Roberto Priotto2, Alessandra Terulla1, Eleonora Lanzi1, Maurizio
Grosso2, Stéphane Chauvie1
(1) Medical Physics Unit, (2) Radiology Department, Santa Croce e Carle Hospital, Cuneo
Background: Digital tomosynthesis (DTS) is arising as a relevant tool in the contest of lung
cancer screening program. To be used extensively the effective dose should be kept as low as
possible achieving an image quality to analyze clinical relevant nodules.
Materials and Methods: DTS was performed using Discovery XR 650 (GE Healthcare,
Milwaukee, WI). Images were acquired with a source-to-image distance of 180 cm. The tube
voltage was set to 120 kVp with 3 mm Al inherent and 0.2 mm additional Cu filtration. The
DTS acquisition consists of 60 projection images along a vertical source path spanning 30° of
total tube angular motion in 10 s in breath hold condition. Images were reconstructed at 3 mm
plane spacing in the coronal plane. The mAs were set as 10 times the mAs of the X-ray
automated exposure. Image spatial resolution was evaluated with the Droege method on
inserts of a water-filled cylindrical phantom used for CT. Dose estimation was performed in
two different ways: with experimental measurements of thermo-luminescent dosimeters
(TLD) on anthropomorphic phantoms and estimated for real patients using Monte Carlo based
algorithms.
Results: DTS give effective dose per patients of 0.093 mSv. High contrast resolution was
0.30 and 0.23 lp/mm for the x- and y-direction respectively.
Conclusion: DTS is an interesting alternative to low dose CT in screening program for
population at risk with a good compromise between dose and image quality.
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Iterative CT: threshold image quality in a phantom study.
S. Pini1, A. Ciccarone2, S. Mazzocchi1, A. Ghirelli1, E. Rigacci1, L. Lelli2, F. Leopardi2, G. L. Dedola3, C.
Fonda4, G. Zatelli1
1 S.C. Fisica Sanitaria, Azienda USL 10, Firenze
2 Fisica Sanitaria, AOU Meyer, Firenze
3 S.C. Radiodiagnostica, Ospedale SGD Azienda USL 10, Firenze
4 S.C. Radiodiagnostica, AOU Meyer, Firenze
Purpose of this work is evaluation of critically new CT protocols with iterative reconstruction in Siemens and
Philips CT. SAFIRE (Siemens) and iDose4 (Philips Healthcare) are an innovative iterative reconstruction
techniques that enable significant improvements in image quality and radiation dose reduction.
Low contrast detectability (LCD) was evaluated in CATPHAN 600 (CTP600) standard test and compared with a
statistical method. CTP600 is scanned under different techniques (kV, mAs, recon slice thickness=3 mm, safire 3
or idose 3). For each technique, LCD was measured using a statistical, reader-independent method onto uniform
part of solid water inside CTP600 either on Filtered Back-Projection (FBP) and iterative reconstruction algorithm
of vendor. Assuming a normal distribution of the means, a prediction can be made about the minimum contrast
necessary for the detection of an object of same size (area) as the ROI. The measure can be repeated with different
ROI sizes in order to obtain a contrast discrimination function (CDF). If the CT contrast value of the object is equal
to 3.29s standard deviation of the means, it can be detected at a 95% confidence interval. A homemade software
was built to perform an array of square ROIs placed on the center of a uniform phantom, the mean gray values
were measured and the standard error of the means was calculated. This measurement was repeated with ascending
squared ROI sizes from 1 to 15 pixels of side for all opacity settings, FOV 240 mm and matrix 512, to obtain
detection threshold depending on lesion size and image noise. Automatically with homemade software, we check
the Gaussian distribution and save the normal plot. Mean values and standard deviation of means were saved.
With SAFIRE no significantly improvement was observed at same dose in detection of targets of different
diameters and contrast inside low contrast module of CTP600 with respect to FBP. In Philips and Siemens lower
blur was observed with iterative reconstruction at same scan parameters, and statistical analysis showed (for
example 80 kV, 50 mAs) improvement of 25% in low-contrast detection for little objects (1-2 mm). We can put in
relationship the lesion dimension and mAs needed at various contrast difference and quantum noise.
Real improvement (25%) in iterative reconstruction for low-contrast detectability with respect to FBP for very
small lesion in the contrast difference between lesion and healthy parenchyma.
References:
[1] Baker ME, Dong F, Primak et al. “AContrast-to-noise ratio and low-contrast object resolution on full- and lowdose MDCT: SAFIRE versus filtered back projection in a low-contrast object phantom and in the liver”, AJR Am J
Roentgenol. 2012 Jul;199(1):8-18
[2]Marcel Beister et al. “Iterative reconstruction methods in X-ray CT” Physica Medica, Volume 28, Issue 2
Pages 94-108, April 2012
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Individual evaluations of Average Glandular Dose (AGD) and breast density (BD), two methods compared
F. Cavagnetto1, R. Rosasco2, G. Taccini1, M. Calabrese1, A. Tagliafico3
(1) IRCCS S.Martino-IST, Genova, (2) ASL n. 3 “Genovese”, Genova, (3) Università degli Studi di Genova
AGD is an index of risk in mammography, so it’s an important physical parameter, especially considering the
update of breast radiation weighting factor published in the ICRP Publication 103.
European Guidelines for Quality Assurance in Breast Cancer Screening describe the formalism to convert the
entrance surface air kerma (ESAK), knowing the exposure parameters, such as SEV and output measurements of
the mammographic system, correcting for the g, c and s factors, which depend on compressed breast thickness,
breast glandularity and beam quality, in order to determine AGD values [1]. c factor, in particular, is correlated to
woman age and glandularity. Moreover, because of recent applications with tomosynthesis unit was introduced a T
factor depending on two acquisition characteristics: tomosynthesis projection angle and imaging geometry (i.e. fix
detector during rotation of X-ray tube) [2].
The aim of this work is to compare AGD values obtained firstly using the c correction factors found by Dance with
Monte Carlo simulations in PMMA phantoms, tabulated for average breasts for women in 2 age groups (40-49 and
50-64 years) [3], and than adopting c-factors extrapolated by Feng study[4], who in a recent work, determined
exposure parameters (kV, mAs), in function of breast density, for a tomosynthesis Hologic unit, also based on
Monte Carlo simulations, but using compressible phantoms filled with oil substances to produce more realistic
simulated breasts. In this last case, following Feng approach, we derive c-factors corresponding to individual breast
density (BD) assessments.
We considered a group of 100 patients (age between 38-83 years) subjected both to Full Field Digital
Mammography (FFDM) and Digital Breast Tomosynthesis (DBT) examinations with an Hologic Selenia
Dimensions mammographic unit.
On the reporting workstation, physicians have available a commercial software (Quantra®) that analyzes raw
mammograms and gives evaluations of breast density. This tool assumes a very important rule, in view of the
computed aided diagnosis. One has to consider that it has been demonstrated that women with increased breast
density are at a risk of breast cancer 4-6 times higher than women with less dense breast.
This commercial software applies an algorithm based on the physical model of breast X-ray attenuation, taking in
account exposures parameters and extrapolating informations from images analysis, pixel to pixel. It provides
numeric measurements of the total volume and of the fibroglandular tissue volume. It computes the ratio of these
two evaluations, giving quantitative percentage of glandular volume. The power of this software is to give
assessments on volumes and not on areas.
Firstly for this study we performed a calibration of this software (software numeric assessments versus breast
glandularity), using homemade compressible phantoms filled with homogeneous substances of known density in
clinical range (0.95-1.05 g/cm3), in order to validate Quantra® results. For this purpose we acquired phantoms in
clinical modality (Auto filter) varying size and compression thickness of the simulated breasts to state realistic
exposure conditions.
As a second stage, the raw images of all 100 patients were submitted to this software to evaluate individual breast
density. Then we calculated AGD for both modalities (FFDM and DBT), according the two methods described at
the begginig. For the Hologic system t-factor is evaluated to be close to 0.99. ESAK values were obtained from
Radcal RCD-10X6-6M ionization chamber measurements.
As first result, we observe a good agreement for the software calibration in term of density (R=0.97). This evidence
allows us to validate the use of this quantitative tool, that, as underlined before, is particular important in clinical
practice where the knowledge of BD gives to radiologists further information about the patient risk of cancer.
Moreover a fully automated software enables to have objective and reliable evaluations of this individual feature in
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short time, significant aspect especially in the context of mammography scrrening in which the times of reporting
are very close.
Converting the individual software assessments of BD for the sample of 100 women with the fit parameters
obtained during the calibration step, it shows that breasts with density more than 30% have low breast thickness (<
35 mm), furthermore the ages of these women are lower than 45 years.
A second focus point is that, knowing for each patient BD evaluations, it’s possible to compute more accurately
AGD, because it can be extrapolated individual c factors. Statistical test analyses, included significance tests rate
(paired sample T-test and Wilcoxon) as p-value with a confident interval of 95%, have been performed to compare
AGD values obtained with the two different approaches.
Comparing the percentage differences in AGD values determined with the two methods, it appears that with the
second approach, according c-factors obtained from Feng simulated data, the differences are positive (mean
difference = 8.2%) for low glandular percentage (< 25%), while with high glandularity these differences are
negative (mean difference = -8.2%). So the use of c-factors extrapolated from woman ages, using Dance tables,
shown in the appendices of European Guidelines for Quality Assurance in Breast Cancer Screening, seems to
underestimate AGD for low BD and overestimate it in the case of high BD, respect the use of individual c-factors,
determined by the mammograms analisys with a automated software that performs numeric assessments in terms of
fibroglandular volume percentage.
This is an interesting point of discussion considering dosimetric aspects connected to DBT applications for dense
breasts [6] and considering also that high breast density is more frequently in young women, due to hormonal
features, respect women in 50-69 class age.
Moreover in previous work we demonstrated that DBT increased both ESAK and AGD values as compared with
results of FFDM modality for small compressed breast thickness (under 35 mm the increase is around 30%), even
if the measured AGD in DBT respected or exceeded slightly the acceptable limits of EUREF protocol [7]. This
facet is linked to the intrinsic limitation of the tomosynthesis acquisition technique, based on subsequent
projections obtained from low dose expositions.
References:
[1] EC, European Guidelines for quality assurance in breast cancer screening and diagnosis, EUREF (2006) 4 th
edition.
[2] EC, Protocol for the Quality Control of the Physical and Technical Aspects of Digital Breast Tomosynthesis
Systems, EUREF (2013) Draft version 0.10.
[3] D.R. Dance, K.C. Young, R.E. Van Egen, Estimation of mean glandular dose for breast Tomosynthesis: factors
for use with the UK European IAEA breast dosimetry protocols. Physics in Medicine and Biology (2011) 56, 453471.
[4] S.Feng, I.Sechopoulos, Clinical Digital Breast Tomosynthesis system: dosimetric characterization, Radiology
(2012) 263(1), 35-42.
[5] J.A. Harvey, V.E. Bovbjerg, Quantitative assessment of mammographic breast density: relationship with breast
cancer risk, Radiology (2004) 242 698-715.
[6] A.Tagliafico, G.Tagliafico, D.Astengo, S.Airaldi, M.Calabrese, N.Houssami, Comparative estimation of
percentage breast tissue density for digital mammography, digital breast tomosynthesis, and magnetic resonance
imaging, Breast Cancer Research and Treatment. (2013) Epub ahead of print.
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Considerazioni sull’applicazione pratica del metodo ‘Size-Specific Dose Estimation’ (SSDE) proposto
in AAPM Report 204
Considerations on the practical application of the Size-Specific Dose Estimation (SSDE) method of
AAPM Report 204
C. Fulcheri (1), A. Taddeucci (1), L. Noferini (2) and C. Gori (1)
(1) Health Physics Department, Azienda Ospedaliero-Universitaria Careggi, Firenze, Italy
(2) School of Medical Physics, Università degli Studi di Firenze, Italy
Purpose: The American Association of Physicists in Medicine (AAPM) Report 204 [1] defines conversion factors that can be applied to the CTDIvol dose index to allow practitioners to be able to estimate patient dose. These factors take into account patient size, and hence are especially important for paediatric CT or when small adults are scanned. Tables of conversion factors are provided for effective diameter, lateral (LAT), antero posterior (AP) and LAT+AP dimensions together with some indications on how to measure the abovementioned size descriptors. In practical cases, SSDE remains ambiguous as patient size may vary along the scan length and it is not clear which is the body section that better represents the patient dimension. The purpose of the present study was to investigate and quantify the variability of the conversion factors along the scan region reflecting the patient anatomy and quantify the differences among SSDE obtained by conversion factors relative to different size descriptors. Methods and materials: This retrospective study was performed over a large cohort of patients who underwent torso CT examinations. In order to perform the analysis it was necessary to measure the size descriptors along the scan region, carrying out measurements on a slice per slice basis. For this aim an automatic software procedure was developed. The trend of the conversion factors along the body was studied and their variability was estimated for all the patients. Results: The size descriptors whose conversion factors present the largest variability along the scan are identified and the uncertainty due to slice selection was given. The SSDE differences due to the use of a different size descriptor were evaluated for all the included CT examinations. Conclusion: This study showed that the use of some size descriptors may result in larger uncertainties on
SSDE and that conversion factors from different size descriptor tables may significantly differ.
References:
[1] American Association of Physicists in Medicine. Size-Specific Dose Estimates (SSDE) in Paediatric and
Adult Body CT Examinations. AAPM Report No. 204.
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Software per il monitoraggio di parametri di qualità non dosimetrici in radiologia: valutazione e
validazione iniziale
Software for monitoring non-dosimetric quality parameters in radiology: evaluation and initial
validation
F. Ria1,2, A. Bergantin1, A.S. Martinotti1, C. Vite1, I. Redaelli1, M. Invernizzi1, S. Papa1
(1) Reparto Cyberknife, Centro Diagnostico Italiano spa, Milano
(2) Scuola di Specializzazione in Fisica Medica, Università degli Studi di Milano
Objective
Demonstrate the possibility of using the DoseWatch® (DW) software also for non-strictly dosimetric
applications, by identifying how it is possible to obtain the needed quality parameters for the following
types of examinations:
•
•
•
CT: centering of the patient; correspondence between a requested exam and the protocol used, checking the
appropriate use of protocols.
DR: conformance of the “size” field for each examination.
MG: monitoring the compression force applied during radiological examination.
Materials and methods
The DW software allows you to store and analyze different information from the DICOM header. The
program then reprocesses these information to calculate the dosimetric indices. Also, DW provides
automated analysis tools and the full export of data (ED) for spreadsheet calculation, to be able to deepdive on more information that can later be processed by the users.
Results
The quality parameters identified for the different radiological examinations were obtained as described
below:
•
•
•
•
Data concerning the centering of the patient are provided by the software, but are not yet exportable to
spreadsheet. It is necessary to collect individual data manually and it is not yet possible to make a general
evaluation. It is possible to check the correspondence between the requested exam and the protocol used,
through the ED of all examinations.
It is possible to check by the ED, the appropriate use of CT protocols by checking the consistency of the
parameters (kV, mAs, etc.) used in the scan with those defined in the standardized protocols.
The Kodak DR DICOM tags related to the field size are included in the ED but they are affected by the
post-processing and thus they do not always match with the actual radiation field. In order to check the
suitability of the size field in DR it is needed to divide DAP (provided by the software) by ESAK. The
latter can be calculated through the ED (kV, mAs, SDD) and performance function of the X-Ray tube.
The compression force value for MG examination is displayed in DW, but it is not yet available in an
automated report, so it is currently necessary to use the ED for statistical analysis.
Conclusions
The information available from the DW software, in addition to archiving and tracking the dosimetric
data, can provide useful indications on how to improve the performance in digital diagnostic
examinations, allowing you to identify bad practices by individual operators and implement important
improvement actions that can be easily evaluated over time.
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Performance di differenti mammografi digitali: conversione diretta e indiretta a confronto.
Performances of different digital mammographic unit (DMU): comparison between direct and indirect
conversion
R. Rosasco1, F. Bisi1, F. Badino2, N. Canevarollo1
(1) ASL3 Genovese , Genova (2) Università degli Studi di Genova, Genova
Purpose: The aim of this study is to compare the performances of two digital mammographic units, dedicated for
the mammography screening program and installed in two centres of the ASL 3 in Genoa. In particular, we
investigate the properties of the two full-field digital mammography (FFDM) detectors through some important
parameters, proposed in the European Guidelines for quality assurance in breast cancer screening in order to
characterize a digital detector [1]. For this work we consider also the latest updates introduced in the recent EUREF
Supplement [2]. We evaluate the differences between the two types of detectors, analysing physical characteristics,
using objective approaches, to quantify some image quality tests.
Methods and materials: The two FFDM systems under study are a GE Essential unit and a Lorad Hologic Selenia
unit. Both have a flat panel detector, but the first one is based on a-Si indirect conversion while the second is an aSe direct conversion flat panel. It has been demonstrated that detectors built with selenium technology show better
performances due to a higher X-ray absorption efficiency, intrinsic resolution and lower noise [4]. In fact, even if
2
2
the detector area is almost the same (24x30 cm for GE Essential and 24x29 cm for Lorad Selenia), the pixel size
of the selenium detector is 70 µm, in contrast to a 100 µm pixel size of the indirect system.
Furthermore another relevant difference that distinguish Lorad flat panel is the presence of high transmission
cellular (HTC) grid. This grid allows to absorb scattered radiation in two directions, as opposed to the conventional
linear grid used in GE detector, which removes scattered radiation only in one direction.
To highlight the technological differences of the two devices that affect the image quality, we obtain mammograms
using different phantoms under clinical conditions, as stated in the protocols of the European Guidelines,
processing than raw images with ImageJ software, in order to assess some image quality parameters. Exposures are
performed in automatic modality with the automatic choice of parameters (kV and mAs) and anode/filter
combination according the Standard, Contrast and Dose modalities for the GE system and Autofilter for the Lorad
one.
Results: Firstly we evaluated the non uniformity of the signal acquiring images with low entrance dose at the
surface detector, using a standard homogeneous PMMA phantom. Then with the same set-up, we computed the
response functions of the two flat panels with fixed tube voltage, varying the entrance dose, with exposures in
clinical range (from 4 to 200 mAs). These images were also used to evaluate the image Noise with increasing
noise.
Then acquiring PMMA phantom images under extreme clinical conditions (low kV, high kV varying the
anode/filter combinations) and analyzing images with a dedicated tool, we obtain the Noise Power Spectra to
compare the contributions of the different noise sources of the systems.
We measure the resolution of the two different systems, through the Modulation Transfer Function with a Funk test
object, positioning it along the two directions: parallel and perpendicular respect the reading direction of the
detector.
Finally we investigate the Contrast Detail Curves, acquiring mammograms of the CDMAM 3.4 phantom, according
the suggestion of the Euref Guidelines (using the same exposure parameters of the 45 mm PMMA phantom
exposure, taking into account the correct conversion in real breast tissue). Images are processed according two
dedicated software: with the CDMAM 3.4 Analyzer and than with the Cdcom Reader proposed by Euref.
We recently purchased the Lorad unit, so this study is still in progress, even if preliminary measurements enabled
us to highlight better performances of the direct conversion flat panel compared with the previous indirect systems.
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The response (pixel value versus dose) of selenium detector is better (the ratio of the slope coefficient of the fitting
linear line is around 2.5), but it seems to have an increase in noise. The contrast evaluation confirm the literature
data which show better performance of the a-Se detector due to technology properties.
Further analysis will allow to evaluate physical and image quality parameters, considering also a dependence from
the X-ray spectra.
Conclusion: This study permits to compare 2 DMUs, finding analogies and relevant differences in term of image
quality that are closely linked also with the diagnosis performance.
References:
th
[1] EC, European Guidelines for quality assurance in breast cancer screening and diagnosis, EUREF (2006) 4
edition.
[2] EC, Supplement to the European Guidelines fourth edition, EUREF (August 2011).
[3] A. Smith, Fundamental of Digital Mammography, Hologic (2005).
[4] E.D. Pisano, M.J. Yaffe, Digital mammography, Radiology (2005) 234(2), 353-362.
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Comparison between different X-ray mammography digital equipments used in a screening program
O. Ferrando1, F. Foppiano1, M. Piergentili1, A. Chimenz1
(1) S.C. Fisica Sanitaria, ASL5 Spezzino, La Spezia
Purpose: European protocols in breast cancer screening program recommend a rigorous quality assurance of the
whole chain of diagnostic and screening services. The physico-technical quality controls must assure that the
equipments used work at high constant quality levels providing diagnostic information able to detect breast
calcifications using as low as possible radiation dose. Between the technical controls suggested for digital x-ray
mammography systems dose and image quality assessments play a major role. Following european
recommendations dose and image quality performances of four CR x-ray equipments have been compared at the
aim to select the best system to be used in a screening program.
Materials and Methods: Four computed-radiography (CR) mammography equipments were studied : Performa
and Diamond (Instrumentarium), Sophie (Planmed), Giotto (IMS). All the mammography systems are fitted with
molybdenum target and molybednum and rhodium additional filtrations. For our measurement we have use a
Mo/Mo combination. Dosimetric comparison of the different systems was performed using PMMA slices of
different thickness (from 20mm to 70 mm) . Dose values were measured with a X-ray multimeter associated to a
solid state detector. The exposures of the PMMA phantom were performed in automatic mode allowing the unit to
select the appropriate parameters. The measurement were repated to test the reproduciliblity of the systems. To
estimate the average glandular dose (AGD) for a typical breast of thickness and composition equivalent to the
thickness of PMMA, we refer to the EUREF [1] protocol using the following formula:
D=Kgcs
where K is the entrance surface air kerma (without backscatter) meaured at the upper surface of the PMMA, g
corresponds to the granularity of 50 % at a HVL (Half Value Layer). The c-factor corrects for the difference in
composition of typical breasts from 50% glandularity and is given for typical breasts in the age range 50 to 64. The
s-factor corrects the differences between the various X-ray spectra. Figure 1 shows the result of the dosimetric
comparison.
Dose Perf ormance
5
4,5
4
Dose (mGy)
3,5
3
2,5
2
1,5
Diamond
1
Perf orma
Giotto
0,5
Sophie
0
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
Acceptable lev el
7
7,5
Achiev able lev el
PMMA thickness (cm)
Figure 1. Dose performance of the four mammography systems
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The best performance in terms of dose reduction are presented by the Sophie mammography unit. All the systems
are within the highest values accepted by the european guidelines.
Quality image of the systems was analysed using the CDMAM3.4 phantom associated with the CDMAM analyser
software version 1.5.5 This phantom is specially developed to detect very low contrast and small details. It
consists of an aluminium base with gold disks with various thickness and diameter which is attached to a plexiglass
cover. The phantom is delivered with 4 plexiglas plates with a thickness of 10 mm . The dimensions of the
phantom and the plexiglas plates match the standard mammography films size of 18x24 cm. The aluminum base
has a thickness of 0.5 mm. The disks are arranged in a matrix of 16 x 16 cells, the matrix is rotated of 45 degrees
to minimize the influence of Heel effects. Within a row the disk diameter is constant with an exponential increasing
thickness from 0.03 to 2.00 μm. The disk dimeter varies from 0.06 mm to 2 mm. The phantom has been designed
such that about half of the disks will be detected by an experienced observer when the mammography equipment is
used at standard exposure conditions. The assembly of PMMA slices and aluminum base has a plexiglas-equivalent
thickness of 50 mm corresponding to 60 mm of equivalent breast thickness, under standard mammography
exposure conditions. To make an X-ray image, the CDMAM phantom is positioned on the bucky with the smallest
disk diameters at the torax side. The CDMAM images are automatically analysed by the associated software and a
contrast-detail curve is generated. This curves give the ratio of corrected identified disk positions to the total
number of the squares. The contrast-detail curves should respect the limiting values specifield in the EUREF
protocol [1]. Images of the phantom were acquired with 20 mm thickness PMMA above and below. Set of 16
unprocessed images were obtained initially using the parameters selected by the AEC (Automatic Exposure
Control). Performa unit sets automatically at 26 kV and 125mAs, Diamond at 27 kV and 80 mAs, Giotto at 30 kV
and 100 mAs, Sophie at 30 kV and 90 mAs. The measurements were then repeated with the same beam quality but
at higher and lower doses. The threshold gold thicknesses for different diameters and the three different dose
levels are reported in the following tables. Comparison between the four systems in terms of image quality
analysis is shown in Figure 2.
Performa
Measurements at 26 kV
Diameters (mm)
0.1
0.25
0.5
1
2
50 mAs
2.5
0.33
0.13
0.06
0.052
125 mAs
1.73
0.29
0.09
0.05
0.045
150 mAs
2.5
0.41
0.1
0.06
0.04
Acceptable limits
1.68
0.35
0.15
0.09
0.07
Achieavable limits
1.1
0.24
0.1
0.06
0.04
Diamond
Measurements at 27 kV
Diameters (mm)
0.1
0.25
0.5
1
2
80 mAs
2.5
0.22
0.092
0.052
0.048
125 mAs
1.642
0.273
0.108
0.051
0.04
150 mAs
2.5
0.367
0.093
0.052
0.04
Acceptable limits
1.68
0.35
0.15
0.09
0.07
Achieavable limits
1.1
0.24
0.1
0.06
0.04
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Giotto
Measurements at 30 kV
Diameters (mm)
0.1
0.25
0.5
1
2
50 mAs
2.5
0.8
0.26
0.1
0.05
80 mAs
1.9
0.3
0.013
0.08
0.04
150 mAs
2.5
0.6
0.25
0.094
0.04
Acceptable limits
1.68
0.35
0.15
0.09
0.07
Achieavable limits
1.1
0.24
0.1
0.06
0.04
Sophie
Measurements at 30 kV
Diameters (mm)
0.1
0.25
0.5
1
2
50 mAs
2.5
0.25
0.08
0.051
0.04
90 mAs
1.52
0.18
0.06
0.044
0.04
120 mAs
1.8
0.34
0.09
0.052
0.04
Acceptable limits
1.68
0.35
0.15
0.09
0.07
Achieavable limits
1.1
0.24
0.1
0.06
0.04
Figure 2. Image quality comparison between the four mammography systems
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For details with diameters upper than 0.25 mm all the systems reach the acceptable limits of the european
guidelines. For diameters lower than 0.25 mm the Sophie unit presents the best capability to detect small details
(0.1 mm ).
Results: Dose measurements on the four CR mammography systems show that Diamond and Sophie have
equivalent performance in dose delivering at equivalent breast thickness up to 60 mm for upper equivalent breast
thicknesses the Sophie unit delivers lower doses than Diamond. Morever the Sophie unit shows a better capability
to detect small details in the range 0.2 – 0.1 mm. The Performa CR mammography system showed a low
reproducibility in terms of voltage and current. For these reasons the use of this system was excluded. The Giotto
system delivers higher doses and presents the lowest capability to detect details with diameters lower than 0.2 mm.
Conclusions: Dose and image quality evaluations of four CR mammography units revealed that even if all the
systems are within the dose limits accepted by the european guidelines, the Sophie unit has better performance in
terms of dose delivering and higher image quality since it appears from CDMAM analysis that micro-calcifications
with a diameter lower than 0.2 mm mm are detectable only with this mammography unit.
References:
[1] European Guidelines for Quality Assurance in Breast Cancer Screening and Diagnosis . Fourth Edition
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Confronto quantitativo tra diversi fantocci CDMAM.
Quantitative comparison among different CDMAM phantoms.
V. Ravaglia1, M. Quattrocchi1, G.Zatelli2, S. Busoni3, B. Lazzari4
(1) S.C. Fisica Sanitaria, USL 2 Lucca (2) S.C. Fisica Sanitaria, USL 10 Firenze (3) S.C. Fisica Sanitaria, AOU
Careggi Firenze (4) S.C. Fisica Sanitaria, USL 3 Pistoia
Purpose: the use of CDMAM phantoms to evaluate the image quality for a mammographic system is suggested by
the European Guidelines for quality assurance in breast cancer screening and diagnosis[1]. In order to evaluate the
variability among different CDMAM phantoms, we compared the calculated Average Glandular Dose (AGD)
relative to acceptable and achievable Image Quality (IQ), obtained using different CDMAM phantoms on the same
digital mammographic system.
Methods and materials: we used 3 different CDMAM phantoms 3.4 (Artinis, Netherlands) to evaluate the image
quality of 2 digital mammographic systems (Fuji Amulet). The CDMAM is a contrast detail mammography
phantom comprising 205 square cells, each with two gold disks of diameter and thickness logarithmically scaled
from 0.06 to 2.00 mm and from 0.03 to 2.0 µm respectively. The phantom was imaged like a real breast, using grid
and compression paddle, positioning the phantom with a 20 mm thickness of PMMA blocks above and below
(corresponding to a real breast of 60 mm). For each mammographic system we acquired 16 “for processing”
images of each phantom using a target/filter combination of W/Rh at 30 kV and 3 different mAs values,
corresponding to an AGD of 0.5, 1 and 2 mGy. The images were analysed by the software CDCOM [2] to obtain
the relative contrast-detail curve [3], i.e. the threshold gold thickness against details diameter. Fitting with a
powered-law curve the results in terms of threshold gold thickness for each diameter against AGD, we estimated
the dose to reach the minimal and achievable image quality, according to the IQ EUREF limits [1].
Results: for each mammographic system, phantom and AGD value we obtained the relative contrast-detail curve.
In figure 1 a contrast-detail curve relative to the mammographic system A, CDMAM A and a AGD=1 mGy is
shown.
Predicted threshold contrast measurements
Threshold gold thickness (um)
10,00
predicted data
acceptable
achievable
1,00
Error bars
indicate 2 sem
0,10
0,01
0,01
0,10
Detail Diameter (mm)
1,00
Figure 1: Contrast-detail curve for mammographic system A, phantom A and an average glandular dose of 1mGy.
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We reported as example the results in terms of threshold gold thickness for the diameter 0.25 mm for one
mammographic system: for AGD=0.5mGy we obtained 0.39±0.03µm, 0.47±0.04µm and 0.48±0.04µm respectively
for phantom A, B and C; for AGD=1.0mGy we obtained 0.26±0.02µm, 0.29±0.02µm and 0.34±0.03µm
respectively for phantom A, B and C; for AGD=2.0mGy we obtained 0.18±0.01µm, 0.23±0.02µm and
0.25±0.02µm respectively for phantom A, B and C.
Fitting the results in terms of threshold gold thickness against AGD with a power-law polynomial, we obtained the
plot in Figure 2.
Figure 2: Plot of threshold gold thickness for all diameters against AGD for one mammographic system using
phantom A.
Using the acceptable and achievable IQ values by EUREF (in terms of threshold gold thickness), we calculated for
each mammographic system and phantom the corresponding AGD. As example we reported in Table 1 the results
for the mammographic system A for the three phantoms, and in Table 2 the differences between the results
obtained for each phantom and the mean values.
Phantom A
Phantom B
AGD
AGD
AGD
AGD
(mGy) to
(mGy) to
(mGy) to
(mGy) to
Diameter
reach
reach
reach
reach
(mm)
acceptable achievable acceptable achievable
IQ
IQ
IQ
IQ
1.00
0.6±0.2
1.4±0.4
0.8±0.2
1.9±0.5
0.50
0.7±0.1
1.3±0.2
0.9±0.2
1.9±0.3
0.25
0.6±0.1
1.1±0.2
0.8±0.1
1.6±0.2
0.10
0.6±0.2
1.2±0.3
0.7±0.2
1.6±0.4
Phantom C
Mean values
AGD
AGD
AGD
AGD
(mGy) to
(mGy) to
(mGy) to
(mGy) to
reach
reach
reach
reach
acceptable achievable acceptable achievable
IQ
IQ
IQ
IQ
1.0±0.3
2.5±0.8
0.8±0.2
2.0±0.6
1.0±0.2
2.2±0.4
0.9±0.2
1.9±0.4
1.0±0.2
2.0±0.3
0.8±0.1
1.6±0.2
1.2±0.4
2.8±0.9
0.8±0.2
1.8±0.5
Table 1: AGD (mGy) to reach the acceptable and achievable image quality (IQ) for three different CDMAM
phantoms.
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Phantom A
Phantom B
Phantom C
differences differences differences differences differences differences
AGD (%) AGD (%)
AGD (%) AGD (%)
AGD (%) AGD (%)
Diameter
to reach
to reach
to reach
to reach
to reach
to reach
(mm)
acceptable achievable acceptable achievable acceptable achievable
IQ
IQ
IQ
IQ
IQ
IQ
1.00
-21%
-26%
1%
-2%
20%
29%
0.50
-26%
-33%
8%
-1%
18%
34%
0.25
-25%
-28%
4%
1%
21%
27%
0.10
-32%
-36%
-11%
-14%
42%
50%
Table 2: Differences among calculated AGD (mGy) to reach the acceptable and achievable image quality (IQ) for
three different CDMAM phantoms and the mean values.
Conclusion: we observed a large difference among the three CDMAM phantoms in terms of AGD to reach
acceptable and achievable image quality: for diameter 1 mm the largest difference is 30% and for 0.1 mm is almost
50%.
References:
[1] European Guidelines for quality assurance in breast cancer screening and diagnosis
[2] Visser, R. et Al. “CDCOM Manual: software for automated readout of CDMAM 3.4 images”
[3] Karssemeijer, N. et Al., “Determination of contrast-detail curves of mammography systems by automated
image analysis”
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Ottimizzazione dell’imaging mammografico con tecnologie DR e CR: confronto di parametri fisici e
curve contrasto dettaglio.
Optimization of mammographic imaging with DR and CR technologies: Comparison of physical
parameters and curves contrast detail.
R. Bona1, A.Poggiu1, M.Tamponi1, P. Marini1.
(1) ASL Sassari
Purpose:
To optimize mammographic image quality through physical, dosimetric parameters and contrast detail
curves analysis with the use of CDMAM Phantom.
Optimization consists in varying AEC settings with the aim to achieve the minimum image quality and MGD
level required by EUREF European protocol [2].
To compare results of CR and DR image quality in our Hospital.
Methods and materials:
In the recent passage from film to Kodak EHR-M2 CR plates we optimized 5 mammographic unit (Ge
Senographe DMR/DMR+) with Mo and Rh targets and filters.
Also we tested Hologic Selenia Tomographic unit whit tungsten target x-ray tube with aluminum filter, and a
Selenium direct conversion flat panel detector and compared obtained results with CR ones.
We measured SNR and Contrast to Noise Ratio (CNR) with a method specified in EUREF[2]. A 0.2 mm
thick aluminum plate was placed on PMMAs ranging from 20 to 70mm in thickness and exposure conditions
such as target/filter, tube voltage were changed. We then calculated relative MGD for all exposures.
Finally we chose target CNRs as limiting value to reach the minimum threshold gold thickness for the 0.1
mm detail. So, from the starting condition of AEC setting we made variations to achieve the target CNRs by
using AEC in automatic mode.
Results:
In the comparison between best exposure conditions for achieving the target CNR using a theoretical
relation between noise and pixel values [1] and software-evaluated images, there were occasional
disagreements, probably because CNR measurement does not measure scattered X-ray. Required doses to
reach the minimum threshold gold thickness for 0.1 mm details ranged from 2,1 mGy to 2,43 for CR and
1,25 mGy for DR system for standard breast thickness, showing best DR performance.
For CR systems the AEC chose beam qualities with ever higher energy with increasing thickness, with a
declining CNR for higher thickness. Greater use of Rh/Rh combination, also for small thickness showed
better quality.
Conclusion:
The different technical features of CR and DR reflects on quality of images and on signal to noise ratio,
which is significantly higher using a flat panel detector as showed by measurements results. We hope these
will push to gradual abandone of CR in our Hospital.
References:
[1] KC Young and JM Oduko, NHSBSP Equipment Report 0706
[2]Perry N, Broeders M, de Wolf C, Tornberg S, Holland R, von Karsa L, eds. European guidelines for
quality assurance in breast cancer screening and diagnosis, 4th ed.
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MRS: Normativa encefalica in pazienti pediatrici MRS: Brain normative in pediatric patient Sirgiovanni Stefano1, Sciortino Paola2, Carapelli Cecilia1, Richetto Veronica1, Valentini Maria Consuelo2, Madon Eugenia1 (1) Department of Medical Physics, “A.O. Città della salute e della scienza di Torino” P.O. OIRM – S. ANNA, Corso Spezia 60, Turin, Italy (2) Department of Neuroradiology, “A.O. Città della salute e della scienza di Torino” P.O. C.T.O. , Via Zuretti 29, Turin, Italy The Magnetic Resonance Imaging (MRI) is a diagnostic imaging technique able to produce images without the use of ionizing radiation. The high contrast resolution is currently regarded as the reference method in the study and evaluation of malformations, infectious, metabolic and cancer of the Central Nervous System (CNS) and allows, in the pediatric patients, the evaluation of brain maturation and its pathological changes. The study of the CNS, in this case, is particularly complex and differs from the adult because CNS chemical composition varies from fetal life to its full maturation. Among the various advanced techniques in MRI, the Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) is very useful to have a more precise diagnosis, because it provides information on the biochemical composition of brain tissue, recording the signals from the metabolites present in nerve cells. In childhood is particularly important to follow the aging brain, highlight delays or alterations in malformations, infectious and metabolic. With MRS we assess the metabolites of interest: N-Acetylaspartate (NAA), Choline (Cho), Creatine (Cr), myoinositol (mI) and Lactate (Lac). Quantitative analyses are related to Cr.
To obtain the concentration of the metabolites, and their relations with the Cr, it has been used the analysis
software LCModel (Version 6.2-1L Copy Right S.W. Provencher; Ref: Magn. Reson. Med 30:672-679 (1993)).
For the MRS technique it has been used Single Voxel (SV) sequence. This sequence was acquired with a GE SIGNA HDx 1.5 T MRI using a PRESS sequence with TR = 1500ms/TE = 35 ms and a PRESS sequence with TR = 1500ms/TE = 144 ms, with a volume of acquisition of 15 x 15 x 15 mm3. Metabolites concentrations ratios have been collected for a statistical study in order to determine a normative for our MRI machine depending on the age. The concentration of metabolites varies greatly in the period between the birth and the tenth year of age. We studied 90 pediatric patients aged between 1 day and 10 years of age; these patients were divided into 3 groups
in according to age range (Range 1 = 0-5 months, Range 2 = 6-12 months, Range 3 = 1-4 years, Range 4 = over 4
years).
Three brain areas have been taken into consideration: pons, basal ganglia and centri semiovali. The aim of our study is therefore to create, using sequences in SV, a range of metabolites concentrations ratios in which one subject can be defined as healthy. ELENCO
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Gestione via web dei controlli di qualità sui monitor di refertazione primaria del Dipartimento di
Diagnostica per Immagini dell’AUSL Valle d’Aosta.
Web-based management of primary monitor quality control of Diagnostic Imaging Department in
AUSL Valle d’Aosta
Aimonetto S.1, Peruzzo Cornetto A.1, Arrichiello C.1, Zeverino M.1, Tofani S.1 4, T. Meloni, 2 C. Poti3
Fisica Sanitaria, Ospedale Regionale 'U. Parini', AUSL Valle d'Aosta, Aosta, Italy
2
Radiologia, Ospedale Regionale 'U. Parini', AUSL Valle d'Aosta, Aosta, Italy
3
Medicina Nucleare, Ospedale Regionale 'U. Parini', AUSL Valle d'Aosta, Aosta, Italy
4
Fisica Sanitaria, Azienda Sanitaria ASL TO 4, Ivrea, Italy
1
Scopo del lavoro
Descrivere un sistema automatico implementato e verificato nella nostra Azienda per controllare via remoto
le prestazioni delle stazioni di refertazione primaria dei reparti afferenti al Dipartimento di Diagnostica per
Immagini e Radiologia Interventistica (Radiologia e Medicina Nucleare). I risultati preliminari sono stati
verificati confrontando le misure effettuate manualmente con il luxmetro e le misure effettuate dal luxmetro
integrato nel monitor ed elaborate dal software in un periodo di 6 mesi
Materiali e Metodi
Nelle Radiologie dei due presidi Ospedalieri della nostra USL state installate in tutto 10 workstation Barco
Coronis da 6Mpxl, a monitor singolo diviso in due display virtualmente mentre nella Medicina Nucleare
sono state installate sono 3 workstation Barco, doppio monitor a colori da 2Mpxl. In ogni monitor è
installato un sensore di luminosità integrato (I -Guard ) necessario per eseguire direttamente ed
automaticamente sul monitor i test di verifica del perdurare delle condizioni di qualità del monitor. Ogni
workstation è collegata al server tramite la rete RIS -PACS dedicata. Tutti i monitor sono gestiti dal software
proprietario QAweb agent, installato su ogni postazione di refertazione; il software invia i dati relativi ai
controlli eseguiti sui vari display ad un server (Qaweb Server) il quale valuta se i dati sono conformi alle
modalità di funzionamento del monitor ed alle politiche di qualità impostate in fase di installazione ed
accettazione. Per garantire una comunicazione sicura tra le strutture ospedaliere e il QAWeb server,
installato al di fuori dell’ospedale, è stato abilitato solo il QAWeb Relay, che ha le autorizzazioni software per
comunicare verso l'esterno attraverso una connessione sicura . Le stazioni di refertazione inviano i dati dei
controllo di qualità al QAWeb Relay il quale li comunica al QAWeb Server che li verifica ed approva,
garantendo cosi la stabilità delle performance di tutti i monitor .
Il supporto remoto cosiddetto MediCal QAWeb gestisce centralmente tutti i dettagli di calibrazione
personalizzati in termini di tipologia di test, frequenze e tolleranze. Rispetto ai test previsti, abbiamo scelto
di eseguire tutti i giorni il "Display -test" per verificare cosi la massima luminanza, mensilmente il "
Compliance test" per verificare invece la conformità del monitor alla GSDF (Grey Standard Display Function).
In caso di risultati di controlli al di fuori dalla tolleranza impostati, il sistema segnala il non rispetto delle
policy di qualità attraverso una notifica via e-mail alla Fisica Sanitaria.
Al fine di uniformarci a quanto suggerito dalle Linee Guida Internazionali nell’implementazione di
programmi completi di garanzia della qualità per la refertazione a monitor, abbiamo integrato i controlli
gestiti da remoto con quanto previsto dall’ AAPM TG18 aggiungendo anche test semestrali con misure
effettuate su fantocci software con il luxmetro.
Il software consente di tenere sotto controllo, nel tempo, la vita lavorativa dei vari monitor, attraverso un
contatore che ne registra l’attività in ore e la riporta in una " relazione di bilancio " di attività .
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Risultati
Le misure effettuate in maniera automatica dal sensore di luminosità integrato (I -Guard ) confrontate con
quelle eseguite manualmente con il luxmetro hanno mostrato una differenza percentuale media del 3% nella
valutazione della GSDF, confermando un andamento stabile durante il periodo di studio.
I valori misurati con il luxmetro hanno mostrato un buon accordo ( entro il 5% ) con quello realizzato dal
sistema automatico.
Conclusioni
Durante il periodo di studio tutti i parametri misurati sia dal sistema sia con il luxmetro sono risultati entro i
limiti di tolleranza proposti dal nostro protocollo, mostrando una buona stabilità nel tempo dell’intero
sistema.
Inoltre la possibilità di stimare e prevedere nel tempo la vita lavorativa dei monitor oggetto di test permette
di programmare con anticipo sia le operazioni di sostituzione sia quelle di ottimizzazione delle risorse
scambiando le posizioni dei monitor meno utilizzati con quelle a più elevato utilizzo.
La possibilità di controllare facilmente lo stato del monitor in tempo reale via Internet è particolarmente
utile in quelle realtà caratterizzate da più presidi distaccati come nel nostro caso, mantenendo il livello di
efficacia ed efficienza dell’intero sistema sempre elevato.
Reference
TG-18-AAPM “Assessment of display performance for medical imaging systems” 2005
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Controlli di qualità in Radiografia Digitale Diretta: “One Shot” Quality control in Direct Digital Radiography: "One Shot" A. Turra 1, L. Manco1,2. (1) Medical Physics Department, Azienda Ospedaliero Universitaria “Arcispedale S. Anna”, Ferrara (2) University of Bologna Purpose: in the last few decades we have seen the digitization of Radiology Services. This process is almost to be completed, with the transition from computed radiography (CR) systems to Direct Radiography (DR). The DR systems are based on the technology of AMFPI (Active Matrix of Flat Panel Imagers) that consist of one detector layer deposited on an active matrix (AMA-­‐Active Matrix Array) of Thin Film Transistor (TFT). The FPD systems (Flat Panel Detector) which has been marketed since 2000, have improved the workflow of Radiology Services and related to the patient dose image quality is better than screen-­‐film systems (SF) and CR . The aim of this work is to optimize both the machine-­‐time and the operator-­‐time during the CQ of DR systems by using general purpose phantoms according to Report AIFM N°6,2009. Methods and materials: It has been used the quality of the radiation proposed by standards CEI: RQA 5 and RQA 7 and a phantom with a multiple insert (EZ CR / DR "DIN" Test Tool 07-­‐605-­‐7777) that if properly calibrated, it allows in only one exposure a quantitative analysis of several parameters: conversion function, uniformity of the signal, uniformity of the SNR (signal to noise ratio), spatial resolution, measurement accuracy of distances, size ratio and a qualitative analysis of the sensitivity to low contrast and the presence of artifacts. Results and conclusion: “One Shot” procedure is a solid and quick method to evaluate the periodic conditions of the imaging system, witch allow to save more than 80% in exposures and in post-­‐processing of the acquired images; but in presence of faults is recommended a complete control according to the “Linee Guida per i Controlli di Qualità” of the AIFM. A collaboration between medical physicists and manufacturers is strongly recommended in order to integrate the automatic controls, in these systems, with the measure of the protocol for the quality control. ELENCO
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Study and physical characterization of a system for the phosphor Digital Radiography: Messina Polyclinic
experience.
“Studio e caratterizzazione fisica di un sistema per Radiografia Digitale ai fosfori fotostimolabili:
l’esperienza del Policlinico di Messina”
I. Ielo(1), A. Di Pasquale(1), F. Midili(1), V. Mongelli(1), C. Siragusa(1), M. Angiocchi(2), A. Cristaudo(1), A.
Giacobbe(1), A. Brogna(1)
(1) A.O.U. Policlinico “G. Martino di Messina”- U.O.C. di Fisica Sanitaria
(2) Scuola di specializzazione in Fisica Sanitaria – Università degli Studi di Messina
Background: Computed Radiography has become a major digital imaging modality in a modern radiological
department.
Guidelines for better image quality in digital medical enterprise include professional guidelines for users and the
quality control programme specifically designed to serve the best quality of clinical images. Therefore, the
medical physicist task in the acceptance testing of PSP imaging systems is crucial.
Purpose: At the Messina Polyclinic was recently acquired a new Computed Radiography Fuji System. Medical
Physicist team and their (TSRM) technicians have performed acceptance testing on all plates used in each
departments of hospital’s radiology considering the different needs related to the work of each of them.
Method and Materials: At first the acceptance testing and QC procedures for computed radiography (CR) were
performed without any automatic tools, but through the use of Excel spreadsheet suitably generated by medical
physicists and the DICOM image processing program ImageJ. This method of analysis was chosen for the
Acceptance Tests and for constancy annual tests. Instead an automated tools available in the fuji software was
characterized for the execution of constancy monthly tests, through the use of a specific FUJI phantom. The
vendor/manufacturer should provide a quality control phantom and evaluation program with the PSP system. This
is often an option at additional cost for the hardware and software, but it is necessary for the user, and is highly
recommended. However the consistency of the automated software has been tested by Medical Physicists during
the Acceptance tests, in the presence of Fuji technicians.
Results: The main parameters for Testing and Acceptance Criteria were investigated according to the AAPM
REPORT NO. 93, following as expressly provided for Fuji systems.
DARK NOISE:
All IPs in the inventory must first be erased with the full erasure cycle to ensure removal of all residual signals
from background radiation or other sources. After erasure, several plates should be scanned using an automatic
scaling algorithm or fixed scaling algorithm to drive the gain of the system to maximum (modality SENSITIVITY:
fixed E.D.R. Exposure Data Recognizer, S=10000, Image post-processing: LINEAR)
The resultant for each IP should demonstrate a clear, uniform, artifact-free image when viewed with clinical
window width and level settings. Exposure indicators (for automatic processing) should have a null exposure value.
Use the program IMAGE-J to locate on each digital image a ROI of 80% of the profit for the PLATE. For each
plate should therefore be registered standard deviation (σ) and the average value of gray (<PV>) of the ROI.The σ
(PVSD) and the <PV> are used as "indicative” parameters respectively of the level of background noise, and "dark
current". All Plates investigated have produced these results:
CC-ST
HR-V
PV < 280; PVSD < 4
PV < 560; PVSD < 2
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UNIFORMITY RESPONSE: Image uniformity
verifies appropriate response of the IPs to a high
incident exposure (~10 mR, 80 kVp, 0.5 mm Cu and
1 mm Al, 180 cm SID) to reveal variations in x-ray
response. This test is applied to all IPs in the
inventory. After exposure, plates should be scanned
using SENSITIVITY processing (semi E.D.R.) and
image post-processing LINEAR. Analysis is
performed with ImageJ program by selection of a
ROI equal to 80% phosphorus useful area with useful
measure of PVSD for each plate, the average value
of PVSD between different screens, and the ratio
between standard deviation of the factor S (SD) and
the average value S (Ss).
The uniformity inspection results performed on a
sample 16 plates of the Radiology Department are
shown in the side table.
EXPOSURE INDICATOR
Is a method to determine a surrogate measure of the
PSP detector equivalent radiographic speed for a
given exposure. Incident exposure (E) to the plate of
~1 mR is used to establish “exposure index”
accuracy. A time delay between the exposure and readout (10 minutes) is required by Fuji manufacturers to reduce
variation in phosphorescence lag. Fuji PSP systems report a Sensitivity Number, which is inversely proportional to
the incident exposure.
Under normal processing conditions for the standard resolution (ST) plates, the system sensitivity number for no
200
. Tolerance: (± 10%).
filtered 80 kVp beam is calibrated to give: S ≅
Exposure(mR)
All IPs had shown an S Value in tolerance.
LINEARITY (RESPONSE FUNCTION):
This test determines the response of the detector and readout systems to at least three decades of exposure
variation. Suggested techniques are 80 kVp, 180 cm SID, and 0.5 mm Cu plus 1 mm Al filtration, with the beam
collimated just outside the total detector area. Determine radiographic techniques to provide incident exposures of
approximately 0.1, 1.0, and 5 mR. After exposure, plates should be scanned using SENSITIVITY processing (semi
E.D.R. and/or Fixed E.D.R=200) and LINEAR image post-processing. We used for quantitative analysis: (1)
correlation coefficient (CC) of a linear fit (log(S) vs. log(E)) in semi-EDR mode and (2) average pixel value (PV)
within 80% of image area, slope and CC of a linear fit (PV vs log(E)) for fixed EDR mode .
As Example, results of linearity response function performed on 1 plate of the Radiology Department are showed
below:
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This test was performed on all IPs in the inventory of each radiology departments.
NOISE
The noise evaluation is important to determine the image quality, in particular the detail visibility. The signal is
influenced by the counts fluctuation
around their mean value. Each IP
was exposed to 5 different incident
exposures (0.1-5) mR.
After scanning PVSD within a fixed
small region of the images, CC of
linear fit to log(PVSD) vs. log(E)
were investigated.
As exemple, results of noise
performed on 1 plate of the
Radiology Department are shown on
side.
The experimental results have
confirmed the theoretical law of
linearity σ2 vs (1/Esp) and indicated
the absence of additional noise
sources to quantum noise for each
plate.
SPATIAL RESOLUTION
refers to the reading system ability
to reproduce two distinct objects in space that are separated by a distance gradually smaller. This property of the
reading system contributes to the quality of the image. Spatial resolution is chiefly dependent on the reading and
recording laser sampling pitch over a given FOV (phosphor plate size), which determines pixel size. To estimate
the SR, MTF has been measured using fuji phantom and its dedicated software.
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SPATIAL DISTANCE ACCURACY
was determined with “x-ray” ruler lead markers or from flat objects with known dimensions such as a resolution
bar phantom. The difference expected between the actual distance and the measured distance image always
remained within 1-2%. In addition, the accuracy always maintained from the center to the periphery along both
image axes.
RESOLUTION UNIFORMITY
A fine wire mesh pattern was used to determine consistency of the resolution response across the IP. A
readout/processing algorithm to enhance radiographic contrast without significant edge enhancement was used. For
a soft-copy display device was necessary zoomed the digital image to the intrinsic resolution limit and adjusted
window/level for best visualization of the object.
Both central and peripheral resolution have indicated a response close to the maximum resolution specified for the
individual combination of reading sampling rate and phosphor type.
ERASURE THOROUGHNESS
The ability to reuse the IP without residual signals from previous overexposures is important, and the erasure test
evaluates the ability of the read/erase cycle to remove ghosting artifacts under severe exposure conditions. A lead
block was placed at the center of a 35x43 cassette and fully exposed to ~50 mR condition with a 60 kVp beam (no
added filtration) at 180 cm SID. The IP was processed and exposed a second time to 1 mR without the lead object
and the collimator positioned in 5 cm on each side of the IP. The IP was processed and then reprocessed one more
time using “dark noise” settings for the quantitative test. Three images total was used in this test. PV and PVSD
was calculated within 80% on 3rd image area.
Measures
Tolerance
PV
204,002
<280
PVSD
0,527
<4
IP THROUGHPUT
is the speed of IP processing and throughput. High-speed systems have external stackers or auto-load capabilities
that allow the technologist to insert multiple cassettes and allow the system to scan and process the IPs
automatically. This has an advantage in workflow as well as “pipelining” that allows the reader to extract the latent
image and erase a previously scanned IP at the same time. The calculation of the productivity/hour was performed
using the formula: IP / h =
60 x 4
. The result obtained was compared with the values provided by manufacturer
t
Fuji and it was always equal or greater than the result declared.
Conclusion: 96 Plates (24 HR – 72 ST) and 7 image readers were checked. Acceptance tests of the PSP system are
a first and crucial step toward clinical implementation. Verification of proper function, adherence to functional
specifications as published by the manufacturer, documentation of reports, demonstration of personnel training, and
establishment of a standard for subsequent quality control tests compose the rationale for these procedures.
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References:
[1] AAPM REPORT NO. 93 - Acceptance Testing and Quality Control of Photostimulable Storage Phosphor
Imaging Systems Report of AAPM Task Group 10 [2] AIFM 1999- LINEE GUIDA – CQ CR – V01 Apparecchi di radiografia Digitale con Piastre ai fosfori
fotostimolabili.
[3] SISTEMA RADIOGRAFICO COMPUTERIZZATO FUJI - Specifiche di prodotto (FCR CAPSULA X; FCR
PRIMA T; FCR PROFECT CS; FCR XG 5000)
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Misure di concentrazione di colina e citrato tramite spettroscopia RM (MRS) in fantoccio
Measures of concentration of choline and citrate in phantom using MR spectroscopy (MRS)
M. Parisotto1,2, A. Moscato2, A. Torresin2
(1) Università degli Studi di Milano, (2) A.O. Niguarda Ca’ Granda, Milano
Purpose: The purpose of this work is to evaluate the feasibility of assessment the concentrations of
metabolites using a home made phantom filled with known solution of metabolites of interest for in vivo
prostate MR spectroscopy.
Methods and materials: twelve plastic vials of about 23 cc were filled with water solutions of choline and
citrate in known concentrations. These vials were suitably arranged in an Eurospin TO5 phantom and the
whole system was leant on the couch of a Philips Achieva 1.5 T scanner equipped with a 32 channels cardiac
coil. The TO5 was filled with water to ensure enough load for the receiving coil.
A Single Voxel (SV) PRESS acquisition (TR 1500 ms, TE 120 ms) with excitation water suppression was
used to check the relation between voxel size between 0.125 and 1 cc and the signal (considered as the area
under the peak), the shimming efficiency and hence to give an assessment of the absolute concentrations in
the vials. A 3D PRESS acquisition was also performed to measure the concentration of metabolities along
three coronal slices. The acquired spectra were elaborated using both the native scripts of the workstation
software Spectroview (Philips) and the software package jMRUI. The concentrations were evaluated with
jMRUI, comparing the spectra both to unsuppressed water and to a metabolite of known concentration used
as a reference.
Results: Spectroview does not completely fulfill the expected [1] direct proportional dependency of the
signal with respect to the voxel size whenever the sequence does not foresee the use of unsuppressed water
for correcting the phase of the acquired spectra.
An acceptable local shimming was measured for the SV as the water signal FWHM resulted in about 1-2 Hz
against an usual value of 1 Hz.
The assessment of the concentrations of choline results in agreement with the expected values (linear fit of
measured versus actual values has a slope of 0.92 +- 0.8 and R2=0.93).
Citrate indeed was systematically underestimated, with a poorer correlation with the actual concentrations
(R2=0.74).
Spectra acquired with 3D sequences showed very broad peaks or no peaks where expected.
Conclusion: The phantom resulted suitable for the assessment of choline with SV PRESS sequence; 3D
acquisition is probably affected by a poor shimming which precludes any assessment of concentrations.
References:
[1] Med Phys. 29 (9) 2002, pp. 2177-2197
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Dosimetria del paziente normotipo per i principali esami di radiologia convenzionale effettuati nelle
Strutture di Radiodiagnostica dell'Azienda USL di Modena
Reference patient's radiation dosimetry for the main conventional radiological examinations
performed in the Medical Imaging departments of the Azienda USL in Modena
G. Venturi1, L. Saccani1, L. Vallisneri1, D. Acchiappati1, B. Bruni2, E. Giovannelli3, E. Prandi4,
L.Reggianini5.
(1) Struttura Complessa Fisica Sanitaria, AUSL Modena; (2) Servizio di Radiodiagnostica, Ospedale di
Mirandola, AUSL Modena; (3) Servizio di Radiodiagnostica, Ospedale di Vignola, AUSL Modena
(4) Servizio di Radiodiagnostica, Ospedale di Carpi, AUSL Modena; (5) Servizio di Radiodiagnostica,
Ospedale di Pavullo, AUSL Modena.
Purpose: To evaluate through Monte Carlo simulations reference patients' radiation dose for the main
conventional radiological examinations performed in five Medical Imaging departments belonging to the
Azienda USL Modena.
Methods and Materials: In the past decades the number of conventional radiological examinations
administered to people has been progressively growing. This is due to the ever increasing circulation and
availability of certain technologies and procedures which allow for the subministration of high-dose ionizing
radiations to patients. Monitoring the dose, and informing patients of the dose they have received during the
single procedure or cumulatively throughout their entire medical history has, therefore, become fundamental.
The final goal is to sistematically register and evaluate the doses given to patients, and this work intends to
be an intermediate step to photograph the current status for a typical patient (adult male, adult female, child)
within the Medical Imaging departments of the Azienda USL in Modena. We started with recording the
execution parameters of the examinations (kV, mAs, source-to-image distance, the dimension of the
radiation field, use of Potter and AEC) for the main anatomical regions (Chest, Abdomen, Pelvis,
Lumbosacral Spine, Shoulder), which was carried out through ad hoc forms provided to the radiology
technicians in each department involved with the project. Based on the analysis of statistical data, certain
corresponding "standard" procedures in examination execution were identified. With regard to the numerical
parameters, an average was utilized, whereas, in regard to the use of the Potter and the AEC, we chose to
interprete as standard what most of the TSRM have declared. These standard parameters constituted the basis
to asses the doses for each organ through the Monte Carlo PCXMC software.
Results and conclusions: The project intends to collect data for all the 8 departments that provide
conventional diagnostic services. Therefore, completely mapping five sites solely constitutes a partial result.
Albeit, according to the data collected so far, we detected a certain homegenity in both identifying technical
parameters for the examination execution, but also in the consequent dose given in the various Hospitals
within the Modena province.
References:
[1] M. Tapiovaara, STUCK-A231 (2008).
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Dose to organ evaluation in chest tomosyntesis: preliminary results (Valutazione della dose
agli organi negli esami di tomosintesi toracica: risultati preliminari)
Bogi Andrea1,2, Vlasyuk Victoria1, Biondi Michelangelo1,2, La Rocca Annunziata1, Guerrini Leonardo1,
Banci Buonamici Fabrizio1.
(1)
Azienda Ospedaliera Universitaria Senese - U.O.C. Fisica Sanitaria
(2)
Università degli Studi di Firenze - Scuola di Specializzazione in Fisica Medica
La tomosintesi
La tomosintesi digitale è un tipo di tomografia ad angolo limitato che permette la ricostruzione di molteplici
piani di immagini da un set di dati di proiezione acquisiti durante il singolo movimento continuo del tubo
radiogeno. Possiamo definirla una evoluzione della tomografia convenzionale della quale ha risolto una serie
di problemi come l'acquisizione di uno solo strato per volta e l'elevata dose al paziente. L'era del digitale ha
permesso non solo un'acquisizione velocissima, ma grazie agli algoritmi di ricostruzione di nuova
generazione produce una serie praticamente infinita di strati alla definita profondità. Ciò offre la possibilità
di migliorare le prestazioni diagnostiche della radiografia convenzionale, eliminando il disturbo visivo delle
strutture anatomiche sovra e sottostanti.
Il paziente può essere posizionato davanti al detettore a parete (in posizione verticale) o sul lettino (in
posizione orizzontale) e il generatore di raggi X lavora in sincronia con il sistema motorizzato che muove il
tubo a raggi X sotto il controllo del computer. Una singola scansione consiste in una serie di esposizioni a
bassa dose, acquisite rapidamente durante il movimento del tubo radiogeno che andranno a costituire le
immagini grezze. La ricostruzione delle immagini viene eseguita in una comune workstation. Ogni strato è
un'immagine elaborata che visualizza la parte anatomica a quella distanza dalla superficie del lettino o della
parete. La parte anatomica coperta in uno strato diminuisce nella misura in cui la distanza dal recettore nel
quale viene ricostruita aumenta. Questo è dovuto all'effetto "fascio a cono".
Per il presente lavoro è stato utilizzato il sistema per radiologia digitale GE Discovery 650, controllato
tramite il software proprietario che mette a disposizione dell'utente la funzione di tomosintesi (VolumeRAD,
GE Healthcare). Il prodotto commerciale in questione acquisisce 61 immagini di proiezione su un range
angolare di movimento del tubo non superiore a 40°. Il tutto viene eseguito in massimo 11 secondi, un tempo
di apnea ampiamente accettabile dalla maggior parte dei pazienti. Vengono usate la geometria isocentrica
parziale (rivelatore fisso, tubo ruotante) e l'algoritmo shift-and-add.
Materiali e metodi
Per valutare la dose agli organi ricevuta dal paziente durante un esame di tomosintesi al torace, sono stati
utilizzati i dosimetri a termoluminescenza Harshaw-TLD 100 di dimensioni 3,2x3,2x0,9 mm 3 ed il lettore
manuale Harshaw 6000. I dosimetri sono stati inseriti nelle posizioni di interesse in corrispondenza degli
organi oggetto dello studio all'interno di un fantoccio antropomorfo Alderson Rando.
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La prima parte del lavoro qui presentato è consistita nella caratterizzazione della risposta energetica, in dose
e angolare dei dosimetri. Durante l'esame di tomosintesi il tubo radiogeno compie una rotazione di circa 40°
intorno alla direzione normale al paziente. I dosimetri possono essere posizionati all'interno del fantoccio con
orientamento orizzontale nelle posizioni all'interno del tronco, mentre nelle posizioni all'interno delle
mammelle sono orientati verticalmente. Ciò implica che vengano irraggiati da differenti direzioni comprese
fra un angolo di -20° ed un angolo di +20° rispetto alla normale alla superficie maggiore o minore. Quindi
occorre avere la minor dipendenza angolare possibile della risposta dei dosimetri.
Sono stati selezionati e marcati con un numero progressivo circa 100 dosimetri senza difetti superficiali
evidenti. La calibrazione è stata eseguita in termini di Kerma in aria, per confronto con sensore MPD del
multimetro RTI-Barracuda, calibrato alle varie energie diagnostiche presso la casa madre. Come sorgente X
è stato utilizzato l'apparecchio Clinodigit (Italray) disponibile presso il DEA della nostra Azienda. Dato che il
sensore del Barracuda è schermato contro la radiazione di backscattering, è stata scelta una geometria di
irraggiamento che minimizzasse questo contributo anche per i dosimetri; a questo scopo sul lettino del
Clinodigit è stato fissato un blocco di polistirolo di spessore 8 cm e larghezza 30 cm, sopra il quale si sono
posizionati i dosimetri da irraggiare ed il sensore del Barracuda.
I dosimetri sono stati irraggiati a gruppi di 10 e si è supposto che ciascun chip abbia ricevuto lo stesso valore
di kerma. I parametri impostati nella macchina sono stati tensione del tubo 70 KV e carico 20mAs; sono
stati effettuati 4 scatti per ogni serie di dosimetri, in modo da raggiungere un valore di kerma in aria di circa
3 mGy. Tutti i dosimetri sono stati irraggiati una prima volta in direzione normale alla superficie maggiore.
Dal confronto con il valore letto col Barracuda si sono ottenute le calibrazione individuali per ogni chip
definite come:
dove D è la dose letta dal Barracuda, L è la carica immagazzinata sul chip e Cal è la sua calibrazione.
D[μ Gy]=
L[ nC ]
nC
Cal
μ Gy
[ ]
Il procedimento di calibrazione è stato poi ripetuto irraggiando i dosimetri in direzione normale ad una delle
superfici minori. Anche in questo caso si sono utilizzati gli stessi parametri in modo da raggiungere i 3 mGy.
Se si confrontano le calibrazioni medie ottenute con le due orientazioni per tutti i dosimetri si ottiene la
seguente tabella:
orientamento
Calibrazione media
Deviazione standard
Errore percentuale
piatto
0,01264
0,00082
6,47%
taglio
0,01197
0,00090
7,53%
Tabella 1: Calibrazione media dei dosimetri irraggiati in direzione normale alla superficie maggiore (piatto)
e perpendicolare a questa (taglio)
Le due calibrazioni medie differiscono del 5,6%, quindi le due distribuzioni sono quasi sovrapponibili.
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Il passo successivo è stato quello di irraggiare i dosimetri con una inclinazione di 20° in positivo e negativo
rispetto alle due direzioni principali. A questo punto per ciascun dosimetro si sono ottenuti 3 irraggiamenti
agli angoli 0°, -20°, +20° con l'orientazione di piatto ed altrettanti con l'orientazione di taglio. Dato che
durante l'esame di tomosintesi ciascun chip sarebbe stato irradiato con una spazzata di 40° attorno ad una
delle due direzioni principali, per ciascuna terna di irraggiamenti la media fra le calibrazioni è stata utilizzata
per caratterizzare la risposta all'irraggiamento con l'orientazione data e la deviazione standard come la
variazione da aspettarsi.
La selezione dei dosimetri è proseguita prendendo solo quei chip che avevano mostrato una variazione media
della risposta con l'angolo di irraggiamento, misurata dalla deviazione standard sopra calcolata, inferiore al
3%. I dosimetri così selezionati sono stati irraggiati anche con un voltaggio del tubo radiogeno di 120KV.
Anche in questo caso ogni dosimetro è stato irraggiato in 6 direzioni diverse: le due principali (di piatto e di
taglio) e ad angoli di +20° e -20° rispetto a queste direzioni. Per ciascun orientamento, la media delle risposte
ai vari angoli è stata considerata come la risposta media del dosimetro per quella energia e per
quell'orientamento.
Risultati
Per valutare la dose assorbita dal paziente durante un esame di tomosintesi si sono distribuiti i dosimetri
dentro gli organi principali interessati: tiroide, mammelle, polmoni, midollo. Il tipo di esame scelto è la
tomosintesi al torace eseguita sul lettino alla distanza impostata dal macchinario; il macchinario analizzato in
questo lavoro utilizza il movimento isocentrico parziale, cioè il rilevatore rimane fermo, e il tubo radiogeno
descrive un arco sopra il rivelatore. L'esame è stato eseguito in AP e ripetuto 3 volte sullo stesso set di
dosimetri per aumentare la dose e di conseguenza diminuire l'incertezza sui risultati, con i seguenti
parametri: voltaggio 120KV con un carico 0,35mAs per scatto e una rotazione totale di 36°, i diaframmi sono
stati impostati all'apertura massima. I valori di dose si sono ricavati dalla media delle letture di 3 dosimetri
inseriti in ciascun punto di misura. I punti misurati sono: 2 punti per valutare la tiroide; 4 punti per valutare il
midollo, distribuiti su tutta l'area interessata; per ciascun polmone due punti per valutare la dose all'apice, 4
punti per valutare quella al mediastino e 2 punti per valutare quella alla base; per ciascuna mammella 2 punti
per il pilastro ascellare, 2 punti per la regione parasternale, 2 punti nella zona del capezzolo.
Le dosi medie registrate nei distretti analizzati riflettono la forte direzionalità dell'irraggiamento; così si
hanno dosi fino a 5mGy nelle regioni parasternali delle mammelle, che scendo a circa 2,5mGy nelle zone
emiclaveali e 1,5 mGy nei pilastri ascellari. Le dosi ai polmoni sono inferiori: si va da 1,1mGy nella zona del
mediastino, fino a 0,5mGy alle basi. La posizione della tiroide è sul bordo del campo, quindi è presente un
elevato gradiente di dose, nei due punti considerati la dose misurata va da 1,1mGy a 2,3mGy. La dose al
midollo si mantene sempre a circa 0,5mGy.
Conclusioni
Nel presente lavoro è stata valutata la dose agli organi ricevuta dal paziente durante un esame di tomisintesi
toracica in modalità AP. La valutazione è stata effettuata inserendo dei dosimetri a termoluminescenza in un
fantoccio antropomorfo ed eseguendo l'esame con parametri strandard. Preliminarmente alle misure di dose è
stata eseguita una caratterizzazione della risposta dei dosimetri in funzione dell'energia e della direzione di
irraggiamento, selezionando quegli esemplari che presentavano una variazione della risposta angolare
inferiore al 3%. Le dosi agli organi trovate vanno da circa 5 mGy nelle regioni delle mammelle, a circa
1mGy nei polmoni, mentre per la tiroide ed il midollo le dosi medie sono rispettivamente pari a 2mGy e
0,5mGy.
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Studio di fattibilità relativo all’installazione di un sistema multicentrico per il monitoraggio e il report
della dose agli organi in Tomografia Computerizzata.
A feasibility study on the installation of a multicentre system for patient organ dose monitoring and
reporting in Computed Tomography.
M. Maddalo1-2-5, L. Trombetta1-2-5, A. Torresin1, P. E. Colombo1, A. Vanzulli1, M. Ciboldi1, G. Bellavia1, G.
D. Vighi1, A. Righini2, L. O. Vismara2, F. Triulzi3, A. Pola4, M. V. Introini2-4
(1) A.O. Niguarda Ca’ Granda, Milano (2) Ospedale dei Bambini Vittore Buzzi-ICP, Milano (3) Fondazione
IRCCS Ca’ Granda Ospedale Maggiore Policlinico, Milano (4) Politecnico di Milano (5) Università degli
Studi di Milano
Purpose: Inside the Lombardy Regional project “PREP – Procedure Radiodiagnostiche in Età Pediatrica”,
Niguarda Ca' Granda and Istituti Clinici di Perfezionamento (ICP) Hospitals are developing a prototype
multicentre system able to collect dosimetric data of CT exams. These data could be used for patient organ
doses calculation. The aim of present work is to analyze all critical points of this prototype system, its
installation and commissioning. This investigation is useful since there are no similar multicenter systems in
the Italian healthcare context.
Materials and Methods: The multicentre system consists of three strictly bounded steps. 1) A real-time
anonymization procedure performed by iTA-RT software (Tecnologie Avanzate, IT). iTA-RT is directly
connected to the PACSs of Niguarda and ICP Hospitals and creates a single database with anonymized
exams data. Following the Hospitals privacy policies, the anonymization process is mandatory for statistical
analysis of patient data. 2) Collection, management and monitoring of technical and dosimetric data for all
the anonymized studies performed by DoseMonitor (DM) software (PacsHealth, US). We checked all the CT
dosimetric DICOM TAG stored into DM and we verified the accuracy of the dosimetric data. 3) Calculation
of organ and effective doses with PCXMC (STUK, FI) Monte Carlo software. We studied the optimal
workflow of patient organ dose calculation and PCXMC required inputs. We adapted PCXMC for axial and
spiral CT acquisition set-up. We decided to use PCXMC because it is more suitable for paediatric patient
dose calculation and we compared calculated doses with those yielded by CTDosimetry software.
Results: 1-2) We verified that DM correctly import CT data from all the available sources (header, patient
protocol, dose structured report) and we proved that no errors occurs even if some DICOM tags are hidden
for anonymization aims. 3) DM needs a customized setting to export the necessary outputs (anatomical,
geometrical and X-ray tube technical data) for PCXMC automated calculations. The mean discrepancy
between PCXMC and CTDosimetry is still under evaluation. Conclusion: DM is able to backload historical patient dose data and to update its database periodically with
new exams. This system permits future statistical studies and patient-specific dose calculations.
Nevertheless, the installation of our system is still in progress and additional and significant results will be
achieved in the next future.
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Un sistema per la verifica dei livelli dose erogata in radiologia interventistica guidata da fluoroscopia
A home-made system for monitoring dose levels in fluoroscopically guided interventional radiology
M. Parisotto1,2, P. E. Colombo2, P. Fregona2, M. Minella2, A. Torresin2
(1) Università degli Studi di Milano, (2) A.O. Niguarda Ca’ Granda, Milano
Purpose: Patient dose monitoring and review is an essential tool in a quality assurance programme for
fluoroscopically guided interventional radiology procedures [1]. We developed a home-made system which
retrieves some dose indicators through Modality Performed Procedures Step (MPPS) messages. The system
provides a unified solution to periodically check the dose levels of fluoroscopically guided procedures
performed with equipments of different vendors.
Methods and materials: MPPS is a network service included in the Digital Imaging and COmmunications
in Medicine (DICOM) standard, which enables an equipment to send a report about a performed examination
to a DICOM node. The DICOM server having MPPS capabilities was extracted from the open source
package DCM4CHE version 3 and has been installed on a Linux workstation.
Five equipments, consisting in two GE Innova 2100 and three Philips Allura Xper FD20 C-arms, were
properly configured to send MPPS messages to the server.
Once a MPPS message is received, the server stores the information in DICOM file.
The system we developed includes a Matlab application which reads the DICOM files and generates an
Excel database which stores, among others, the following dose indicators for each procedure: dose area
product (DAP), entrance dose, total time of fluoroscopy, number of images. The procedure description and
the operator name are also detailed for each entry. The database allows a basic statistical analysis of data.
Results: In the first month of use of the system we collected data from more than 200 examinations.
Preliminary analysis confirms dosimetric data in agreement with current literature. For example, Coronary
Angiography procedures shows a DAP distribution with a median value of 20 Gycm2, 1st and 3rd
percentiles of about 15 and 30 Gycm2, respectively.
Conclusion: The development of home-made system can be easily realized with the use of an existing open
source package and with a minimal effort in writing scripts and configuring the network.
Our system is currently working and can easily monitor most of the fluoroscopically guided procedures and
compare performance among different vendors.
Finally, we are planning to easily integrate the system with Structured Reports (SR), a feature usually
provided by modern equipments which represents an enhancement in comparison with MPPS.
References:
[1] ICRP, 2013. Radiological protection in cardiology. ICRP Publication 120. Ann. ICRP 42(1)
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Livelli espositivi possibili nella ripetizione di CT diagnostiche Possible exposure levels in multiple diagnostic CT examinations L.Riccardi1, P. Scappin, D. Canonico1, F. Simonato1 and M.Paiusco1 (1) Medical Physics Unit, Veneto Institute of Oncology IOV IRCCS -­‐ Padova Purpose: computed tomography (CT) examinations are increasing not only for their clinical value but also because of the widespread availability of high-­‐performance devices. Large efforts have been made by manufacturers to optimise single scan CT exposures, by dose saving methods like current modulation techniques and iterative reconstruction algorithms. The exposure by a single CT study is therefore well limited and controlled through monitoring CTDI and DLP, as required by EU legislation. The increase in exposure due to multiple CT scans is otherwise linked only to the principle of justification and can often be unfocused because of lack of communication between different departments/hospitals. The purpose of this study is to evaluate possible cumulative levels of exposures by recurrent CT examinations. Methods and materials: a statistical analysis was performed on the picture archive communication system (PACS) of four linked hospitals to evaluate the incidence of multiple CT scans over a six-­‐months time observation window. The analysis was focused on head, chest and abdomen examinations, over adults and children population who underwent more than two CT procedures. For each patient and anatomical region, the number of performed CT studies was registered. To evaluate cumulative exposures, typical effective doses were assigned to each CT examination. The 15 years age was used as threshold for a huge identification of the groups of children and adults. Results: the percentage of patient undergone more than two CT studies in a period of six months was 8.8% (1604/18169). The head CT scans showed the highest incidence of recurrent examinations (1016 cases over 1604). On the group of repeated CTs, the number of recurrent studies was less than 5 for 70.4% of patients (67.1% adult, 3.3% pediatric), between 5 and 10 CTs in 27% of cases (26% adult, 1% pediatric). Only 2% of cases had more than 10 CT examinations. These patients were almost all adults and they underwent only head scans. Based on indicative doses per examinations, the estimated cumulative mean effective doses for the adults were ~9 mSv (head CT) , ~26 (chest CT), ~ 30 (abdomen). The maximum observed values of effective dose were relative to abdomen CT recurrent studies. For paediatric population a great variability in DLP values was observed and a second phase of the study was designed to estimate individual exposures. Conclusions: multiple CT studies can be frequent on both adult and pediatric population. Even though the incidence of recurrent CT studies is more significant for the head CT, the average and maximum cumulative effective doses can be higher for examinations of abdomen and chest. The results of this study can justify interdepartmental policies specifically designed to share CT images and dosimetric data in order to support clinicians in the application of the justification principle. ELENCO
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Studio dosimetrico preliminare nella diagnostica per immagini con il DoseWatchTM presso l’A.O.E.
Cannizzaro di Catania
Preliminary dosimetry analysis in diagnostic imaging by DoseWatchTM at A.O.E. Cannizzaro in Catania
L.M. Valastro1, C. Cristaudo2, D. Patanè3, C. Ravalli4, G. Russo5, G. Candiano1,6, D. D’Urso1,6, M. Favetta1,6, D.
Sardina1,6, M.G. Sabini1
(1) U.O.S. Fisica Sanitaria - A.O.E. Cannizzaro, Catania (2) U.O.C. Neuroradiologia - A.O.E. Cannizzaro, Catania
(3) U.O.C. Diagnostica per Immagini - A.O.E. Cannizzaro, Catania (4) U.O.C. Multidiscliplinare di Senologia A.O.E. Cannizzaro, Catania (5) U.O.S. di Cefalù - IBFM-LATO CNR, Cefalù (PA) (6) Scuola di Specializzazione
in Fisica Medica, Università degli Studi di Catania, Catania
Purpose: today diagnostic imaging is very important in the evaluation of patient health. In the last decades,
population has been more exposed to radiation for diagnostic because, for prevention, any physician can order
radiological exams without knowing about previous irradiation that the patient received. Otherwise X-rays are
officially classified as a carcinogen by international research.
For these reasons it is necessary to monitor absorbed dose through time by each patient and to check Diagnostic
Reference Levels (DRL) for each exam, as reported in D.Lgs. 187/00.
Methods and materials: a comprehensive dose management solution that acquires patient and radiation dose data
directly from medical imaging system is GE Healthcare DoseWatchTM. Along with collecting and archiving
dosimetric data, DoseWatchTM offers integrated statistical analysis, connections with RIS-PACS, automated alerts,
as well as tools to optimize dose and balance image quality.
Authorized users in any medical facility can access DoseWatchTM using one of several commercially available web
browsers, using standard HTTP or HTTPS connection. DoseWatchTM automatically captures dose information from
imaging devices and organizes the data by modality and type of imaging protocol. The DoseWatchTM database
stores all data, records dose by patient, and retains key acquisition parameters. To address the patient radiation
topic, since June 2012, DoseWatchTM has been installed at A.O.E. Cannizzaro and the following radiological
devices have been constantly been monitored: three GE Computed Tomography systems (BrightSpeed (June 2012),
LightSpeed VCT (June 2012), LightSpeed 16 (March 2013)); three Philips Allura Digital Angiography (DA)
(FD20 (June 2012) and two FD10 (March 2013)), and one GE Senographe DS mammography (March 2013).
Results: we will present dosimetric statistical analysis from these radiological equipments regarding DRLs and
radioprotection issues, like workload and X-ray parameters. Data includes over 15,000 CT exams, about 1000
operation coming from angiography and about 800 mammography exams. About the CT exams, moreover the
displacements of patient’s and FOV’s center, and size-specific dose estimates (SSDE) data will be showed [AAPM
Report 204].
Conclusion: DoseWatchTM can be used to estimate parameters useful for radiation protection of the patient, and in
the future this software could be the starting point for the institution of a long-term patient’s dosimetric folder.
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Sistema di gestione della dose direttamente integrato nel RIS Radiation management solution directly integrated in the RIS A. Nitrosi1, A. Corazza2, M. Bertolini1, R. Sghedoni1, M. Iori1 and P. Pattacini3
(1) Department of Advanced Technology, Medical Physics Unit, Arcispedale Santa Maria Nuova-­‐IRCCS, Reggio Emilia (2) University of Bologna (3) Department of Diagnostic Imaging, Arcispedale Santa Maria Nuova-­‐IRCCS, Reggio Emilia Introduction: the Radiology Information System (RIS) contains patient data and exams done but it usually do not store dosimetric information about them. These informations are sent through Modality Performed Procedure Step (MPPS) or they are stored in the image header in the PACS. In this way, dosimetric information is connected to a study and not directly to the patient. By saving in RIS the informations coming from modalities (MPPS or DICOM header), we can relate them to the patient. Methods and materials: starting with CT modalities by extracting the DLP values from the MPPS message, we then extended this method to other modalities as XA X-­‐Ray angiography and mammography and to other dose-­‐extraction methods, as query on the PACS (DICOM CMOVE), to obtain dose from those modalities that don't send these informations via MPPS. Results: linking dose to RIS will solve common problems in CT, as the association of the dose related to multiple studies to the same protocol, as the name of this single protocol is used to describe the whole study. This can happen when a patient undergoes an exam made of multiple protocols (i.e. chest-­‐abdomen-­‐pelvis examinations in oncological patients) and the whole study, and so its dose, is associated, on the modality, to one of these protocols only. The values obtained in these ways should then be compared to the Diagnostic Reference Levels (LDR), fixed by Italian law and intended as the threshold values for a single diagnostic procedure and a standard patient, and they can be used to check the appropriateness of the procedure implemented. Extracting and storing dose within the RIS could be the first step toward the estimation of the effective dose given to single patients. This estimation can be done considering patients personal and morphological characteristics as well as the pathology progress. Conclusion: analyzing dosimetric informations together with RIS informations as patient data (e.g. age, weight, height, BMI,..), type of exam and, most of all, diagnostic task/diagnosis, contextualizes these informations and consequently helps in optimizing the image quality/dose ratio that is related to risk-­‐
benefit. Dose informations will be stored in the patient medical record, allowing further real “patient centric” dose optimisation and procedure selection. ELENCO TOPIC
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Utilizzo di un software per la valutazione dosimetrica in radiologia digitale: confronto con gli LDR,
calcolo della dose efficace e gestione delle irradiazioni anomale.
Using a software for dosimetric evaluation in digital radiography: comparison with DRL,
calculation of effective dose and management of anomalous radiation.
F. Ria1,2, A. Bergantin1, A.S. Martinotti1, C. Vite1, I. Redaelli1, M. Invernizzi1, S. Papa1
(1) Reparto Cyberknife, Centro Diagnostico Italiano spa, Milano
(2) Scuola di Specializzazione in Fisica Medica, Università degli Studi di Milano
Objective
Describe how it is possible perform dosimetry evaluation with DoseWatch® (DW) software for digital
diagnostic exams TC, MG and DR: comparison with the DRL; calculation of the effective dose related to
each exam ; management of anomalous exposure.
Materials and methods
DW can store and analyze several information from the header DICOM. Using the automated tools of the
program and the export of data (ED) of spreadsheet it is possible to assess and further elaborate
dosimetric indexes obtained and assessing any possible variations. The software can send alert messages
if a certain type of examination has a dosimetric index higher than a given threshold or if a large number
of exposures have been acquired.
Results
It is possible to evaluate the DRL with a large statistic for all modalities of radiological examinations.
•
•
•
TC. There are values of DLP and CTDIvol. You need to organize the data for protocol and series.
MG. The AGD is available on software screens. ESD is reported in header DICOM, but it is not present in
the automated tools of DW and it has to be calculated from exported delivering data and from the yield
function of X-ray tube.
DR. The entrance dose has to be calculated from ED by introducing the yield function of the tube. The
values of ESD may be obtained dividing the DAP for the exposure area, always calculated from ED: it
should be noted, however, that the field size may be influenced by subsequent operator post processing
that software cannot identify.
Automatically estimate of the effective dose is offer by the program only in few cases: for everyone else
it has to be calculated from the ED.
•
•
•
TC. It has to be multiply the values of DLP by the factors given in ICRP 102 (it requires an accurate
definition of anatomical regions and series).
MG. It has to be multiply organ dose by the weight factor listed in ICRP 103.
DR It has to be multiply ESD and DAP values by factor listed in NRPB-R262.
Alert system can only be applied with low variability protocols to not generate a high number of false
positives.
Conclusion
By means ED of programs DW it is feasible to compare dosimetric data with DRL on great statistic DRL
for CT, MG and DR and it is also possible to singularly calculate the effective dose for each exam. There
are not yet automated procedures for all calculations. Alert system allows to manage anomalous events,
motivating them and ensuring their traceability.
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Un progetto per l'archiviazione di informazioni dosimetriche associate ad esami CT in un PACS
regionale
A project for archiving dosimetric information associated to CT examinations in a regional PACS.
Bray A1, Basile C1, Aragno D1,Cifani A E1 , Pacilio M1 1San Camillo Forlanini Hospital. Aim It is legally required to ensure that the diagnostic purposes of radiological examinations justify the ionizing radiation exposure and its associated risks. It would be advisable to archive dosimetric information connected to radiological examinations, for retrospective further evaluations. The aim of our study is to implement a project f or archiving dosimetric information associated to CT examinations (dose length product, DLP) for patients belonging at our macro-­‐area (regional centre for telemedicine and teleradiology). METHODS Our region adopts Hub and Spoke model where the Regional Centre for Telemedicine and Teleradiology – San Camillo Forlanini Hospital (HUB) – is connected with different RIS (Radiation Information System) and Picture Archive and Communication Systems (PACS) systems of several Hospital (SPOKE). A simple software was implemented for archiving dosimetric information by capturing DLP data from all CT exams incoming in e-­‐Health platform of our Centre. Six hospitals (San Camillo Forlanini Hospital, HUB, G.B.Grassi Ostia Hospital, Spoke, Anzio Hospital, Spoke, S. M. Goretti Latina Hospital, Spoke, Aprilia, PSe, Pomezia, PSe) enrolled in this study are equipped with different CT systems. Through the PACS tracking system, it is possible to fill CT patient doses in the e-­‐Health platform of our Centre. DLP was recorded for 50 patients. The PACS data were reviewed to exclude incomplete data. Average and range of effective doses for patients were calculated using mean conversion factors derived from the literature. Results Results of cumulative effective dose estimations were presented. PACS dose reporting facilitated dosimetry clinical auditing. Effective dose estimations obtained from all scanners were within a reasonable range. CONCLUSION
This project greatly facilitates digital dose index reporting and makes possible to provide a an individual patient’s health record concerning radiation exposure in diagnostic procedures. ELENCO TOPIC
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DOSE WATCH - Un progetto AIFM-GE
DOSE WATCH – An AIFM-GE project
P. Bregant – Project Team Leader
S.C. Fisica Sanitaria – Azienda Ospedaliero-Universitaria “Ospedali Riuniti” di Trieste, Trieste
Dose Watch is a GE software conceived for tracking and archiving dosimetric data. It allows multi-modality and
multi-manufacturer data collection. It collects dose data from RDSR (Radiation Dose Structured Report) using
MPPS (Modality Performed Procedure Step) or RAW (Image DICOM headers) format file or FTP connession to
the system. The program is compatible with different modalities: CT, interventional equipment, mammographic
and DR systems. Integrated statystical analysis are provided and analysis can be generated by device, by operator
and by protocol.
According to the purpose of the producer, DoseWatch should assess and improve dose management
through a multi-step process. It starts with the proper tracking and awareness of the dose indicators and
should help to improve the performance and the optimization process in diagnostic radiology, using the
support of a dosimetrical database.
Since June 2013, AIFM and GE collaborate on an official project. The aim of the study is the comparison
of the point of view and the knowledge of two different professional figure, manufacturer and medical
physicist, to optimize DoseWatch implementation and use.
In the last few days, GE has installed a server provided with DoseWatch in 6 Hospitals located in Bari,
Cagliari, Mestre, Modena, Monza and Terni, testable for four months. The task group includes medical
physicists employed in these Hospitals, who never used DoseWatch, medical physicists with some
experience (GE software used for a period ranging from 6 to 18 months) and a GE team for technical
support.
The focus of the project is tracking and awareness of the dose indicators.
For a period of three months (from August to October), each centre involved in the project (expert and
not expert user) will collect the dose data by two different modalities (two CT or a CT and an
interventional equipment). At the moment mammography and conventional radiography are disregarded,
because, both for the dose level and for the complexity of the procedures, the most critical modalities are
CT, angiographic and angiocardiographic equipment.
Monthly, dosimetric data will be sent from each centre to the team leader to compare and analyse the
results.
The homogeneity in the identification of the procedures, reported as the most critical aspect from expert
users, will be considered. The mean value of DLP and DAP for each procedure will be evaluated for each
centre and compared.
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