Säteilyriskit röntgenkuvauksissa

Transkriptio

1 Säteilysuojelukoulutus ohjelma Meilahti Tilaisuuden avaus ja johdanto Pj. Ylifyysikko Mika Kortesniemi, HUS-Kuvantaminen Säteilyriskit röntgenkuvauksissa Ylifyysikko Mika Kortesniemi, HUS-Kuvantaminen Säteilyn käyttöön liittyvät määräykset Sairaalafyysikko Touko Kaasalainen, HUS-Kuvantaminen Kahvitarjoilu Lähetteen merkitys onnistuneelle kuvantamistutkimukselle ja näkökulmia tutkimusmenetelmän valintaan El. Tiina E. Lehtimäki, HUS-Kuvantaminen TT-tutkimuksen tulkinnan perusteita ja näkökulmia lähetteen merkityksestä tutkimuksen suunnittelussa. El. Tiina E. Lehtimäki, HUS-Kuvantaminen Kaularangan- ja lannerangankuvaukset Minkä kuvausmenetelmän valitsen? El. Frank Bensch, HUS- Kuvantaminen Keskustelua ja tilaisuuden päätös Materiaali: Säteilyturvallisuuden kansainväliset referenssit, kansallinen lainsäädäntö sekä viranomaisohjeet ICRP Recommendations + Statement 2011 IAEA International BSS - No. GSR Part 3, /29/Euratom Þ 2013/59/Euratom Säteilyturvallisuuden keskeinen tavoite on, että tarpeetonta säteilyaltistusta voidaan välttää. Säteilysuojelun tavoitteena on ihmisten, yhteiskunnan, ympäristön ja tulevien sukupolvien suojelu säteilyn haitallisilta vaikutuksilta kuitenkaan tarpeettomasti rajoittamatta hyväksyttävää säteilyn käyttöä tai säteilylle altistavaa toimintaa. Säteilylaki 1991/592 Säteilyasetus 1991/1512 ST 1.1 Säteilytoiminnan turvallisuus ST 1.4 Säteilyn käyttöorganisaatio ST 1.6 Säteilyturvallisuus työpaikalla ST 1.7 Säteilysuojelukoulutus terveydenhuollossa ST 3.3 Röntgentutkimukset terveydenhuollossa ST 7.1 Säteilyaltistuksen seuranta ST 7.2 Säteilyaltistuksen enimmäisarvojen soveltaminen ja säteilyannoksen laskemisperusteet Säteilysuojelukoulutuksen osa-alueet Lähettävälle lääkärille 8 tuntia viidessä vuodessa 1. Säteilyfysiikan perusteet 2. Säteilybiologian perusteet 3. Säteilysuojelusäännöstö 4. Säteilyturvallisuus työpaikalla 5. Säteilyn käyttö lääketieteessä Röntgentutkimus, hammasröntgentutkimus ja röntgensäteilylle altistavat toimenpiteet mika.kortesniemi@hus.fi ST Säteilyriskit röntgenkuvauksissa Meilahti HELSINGIN YLIOPISTO FYSIIKAN LAITOS Mika Kortesniemi Ylifyysikko, dosentti, FT HUS-Kuvantaminen Meilahden sairaala, Helsinki Miten informoida potilasta säteilyriskeistä mika.kortesniemi@hus.fi Stuk mika.kortesniemi@hus.fi Stuk Mika Kortesniemi HUS-Kuvantaminen 1

2 Ionisoiva säteily Ionisaatio on tapahtuma, jossa neutraali atomi menettää elektronin, esim. säteilyn vaikutuksesta, ja muuttuu siten varatuksi ioniksi. Ionisoivaa säteilyä ei voi suoraan aistein havaita ~ hiukkasia, aaltoja. Säteilyn vaikutukset ovat sattumanvaraisia Säteily voi käynnistää sarjan vuorovaikutusprosesseja, jotka ilmenevät eri tasoilla säteilyn hyötyinä, haittoina tai neutraaleina seurauksina Myös säteilyn havaitseminen, mittaaminen ja vaimeneminen väliaineessa sekä säteilyn hyötykäyttö perustuvat vuorovaikutuksiin. G Säteilyannoksen johtoketju Aktiivisuudesta tai röntgensäteilytyksestä säteilybiologiseen riskiarvioon A K g,a,b R Röntgenputki S Fysikaalinen Aktiivisuus A [Bq] Ydinmuutosten taajuus Säteilytys X [C/kg, R] Ionisaatio kaasussa Kermanopeuden (G d) tai annoksen muuntokerroin (k 1) Absorboitunut D [Gy] Väliaineeseen Säteilyn laatukerroin w R Ekvivalentti H T [Sv] Kudokseen W R~ LET Biologinen Kudosten painotuskertoimet w T Efektiivinen E [Sv] Koko keholle mika.kortesniemi@hus.fi 7 mika.kortesniemi@hus.fi 8 X D H T E Efektiivinen, E i ~ käy läpi kaikki kudokset ja elimet H i = kudoksen ekvivalentti w i = kudoksen painotuskerroin Suomalaisten keskimääräinen säteilyaltistus = 3,2 msv vuodessa Esim. jos rintakudos saa mammografiassa 1,5 mgy Þ Ef. on 0,12 x 1,5 = 180 µsv Röntgen msv»15% mika.kortesniemi@hus.fi ICRP, The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection 9 mika.kortesniemi@hus.fi Stuk Stokastiset ja kudosvaikutukset Kudosvaikutukset (~ deterministinen, Stokastiset eli satunnaiset vaikutukset säteilysairaus, palovamma, sikiövaurio) (syöpä, geneettinen haitta) Liittyvät tyypillisesti suuriin ja äkillisiin Syntyvät satunnaisesta perimämuutoksesta altistuksiin. yhdessä altistuneessa solussa. Johtuvat usein laajamittaisesta solutuhosta Eivät synny kuolleista soluista. ja ilmaantuvat verrattain lyhyen ajan sisällä. Ilmenevät useita vuosia altistuksen jälkeen. Määriteltävissä säteilyannoksen Vaikutuksille ei ole kynnysarvoa - eli kynnysarvo, jonka alapuolella haittaa ei pienikin lisää todennäköisyyttä, joka esiinny, mutta kynnysarvon ylittyessä haitta kasvaa nykytiedon mukaan lineaarisesti on hyvin todennäköinen ja sen vaikeusaste kokonaisannoksen kasvaessa (LNT). nousee annoksen kasvaessa. Haitta-aste ei kasva annoksen mukana, Annosnopeus vaikuttaa kynnysarvoon ja eikä nopeus vaikuta riskiin kovin haitan asteeseen. Jos altistus tapahtuu paljoa. pitkän ajan kuluessa, kynnysarvo on Yksilön riski on pieni korkeankin annoksen korkeampi ja haitta pienempi. jälkeen Yksilön suojaaminen on keskeistä Väestö (kollektiivinen ) on determinististen vaurioiden tärkeä kokonaishaitan mitta mika.kortesniemi@hus.fi ehkäisemisessä. Wendla Paile / Stuk 13 Annosvaste ~ Vaikutuksen todennäköisyys 100 % Kudosvaikutus Stokastinen vaikutus LNT-malli (Linear No-Threshold) Annos (Gy) mika.kortesniemi@hus.fi 14 Mika Kortesniemi HUS-Kuvantaminen 2

3 Säteilysuojelun pääperiaatteet 4Oikeutusperiaate è INDIKAATIOT JA LÄHETE Säteilyn käytöstä saatavan hyödyn on oltava suurempi kuin siitä aiheutuvan haitan. 4Optimointiperiaate (ALARA-periaate, As Low As Reasonably Achievable) Säteilyn käytöstä aiheutuva säteilyaltistus on pidettävä niin pienenä kuin kohtuudella on mahdollista. è TEKNINEN OPTIMOINTI, AIEMPI INFORMAATIO 4Yksilönsuojaperiaate Työntekijöiden ja väestön yksilön säteilyaltistus ei saa ylittää vahvistettuja enimmäisarvoja, rajoja. 15 Säteilyn käyttö lääketieteessä - Röntgentutkimukset Natiivikuvaukset Läpivalaisu ja angiografia Tietokonetomografia (TT) Luuston mineraalipitoisuuden mittaustekniikat Mammografia Hampaiden röntgenkuvaustekniikat mika.kortesniemi@hus.fi 16 Efektiiviset annokset (msv) potilaalle yleisimmissä perinteisissä röntgenkuvauksissa digitaalisuuden myötä saavutettava säästö FILMI KUVALEVY SUORADIGI Digitaalikuvauksen dynaaminen alue ~ Þ Digi vs filmi dynamiikassa: ~ kertainen ero System responce Digikuvaus Filmikuvaus Optical density D (µgy) Filmin dynaaminen alue ~ 30 Stuk, Compagnone 2008 mika.kortesniemi@hus.fi 17 mika.kortesniemi@hus.fi 18 Annosjakauma kallon AP natiiviprojektiossa 70 kv, antropomorfinen ihmismalli Potilasannoksen vertailutasot röntgenkuvauksissa ESD, DAP ja MGD Saavutettavissa oleva taso 100 % 1.0 mgy 75 % 50 % 0.75 mgy 0.5 mgy % 0.25 mgy 0 % 0 mgy mika.kortesniemi@hus.fi ImpactMC program, STUK- Radiation Safety Authority & HUS Medical Imaging Center, Finland 19 mika.kortesniemi@hus.fi Stuk Mika Kortesniemi HUS-Kuvantaminen 3

4 K L MN Perusvuorovaikutukset säteilyn ja kohdeaineen välillä Kontrasti vs fotonienergia Korkeampi jännite (kv) Þ korkeampi röntgensäteiden energia (kev) Þ vähemmän valosähköistä ilmiötä, enemmän Comptonin sirontaa Þ huonompi kontrasti Valosähköinen ilmiö ~ Z 3 /E 3 Comptonin sironta ~ r e /E mika.kortesniemi@hus.fi kv, 12 mas, 1 mgy* 125 kv, 0.5 mas, 1 mgy* * detektorilla mika.kortesniemi@hus.fi State University of New York (SUNY) 22 Sironta riippuu myös kuvakentän koosta Kuvakentän pienentäminen Þ vähemmän sirontaa Þ parempi kontrasti 43 cm 20 cm Kohina vs Eli jos kaksinkertaistuu (kerroin 2), niin kohina pienenee melkein kolmanneksella (kerroin 0.7). Kohina 10 cm 5 cm Annos ATOM 705D antropomorfinen fantomi Kohinasimulaatio Kohina Annos mika.kortesniemi@hus.fi 70 kv, 3 mas SUNY 23 mika.kortesniemi@hus.fi 25 Optimointi = kuvanlaadun ja annoksen kompromissi Diagnostinen on välttämätön reunaehto KUVANLAATU ~ DIAGNOSTINEN TARKKUUS JA VAIKUTTAVUUS = HYÖTY SÄTEILYALTISTUS ~ STOKASTISET JA KUDOS- VAIKUTUKSET = HAITTA Päivitetyt ICRP 103 suositukset vahvistavat optimoinnin merkitystä säteilysuojelussa. Kuvanlaatuun vaikuttavia tekijöitä 6 Jälkikäsittely viallisten pikselien korjaus tasaisuuskorjaus kohteen tunnistus ikkunointi/lut-korjaus 5 Detektori pikselikoko- ja määrä herkkyys (~DQE) 4 Liikkeen vaikutukset potilas röntgenputki 7 Kuvankatselun olosuhteet ympäristön valaistus monitorin heijastumat monitorin suorituskyky Radiologisen kuvan laatu 8 Kuvan tulkitsija LAUSUNTO LÄHETE 1 Potilas anatomia fysiologia kuvauskohde 2 Kuvausgeometria fokus-detektorietäisyys kohde-detektorietäisyys geometrinen vääristymä 3 Kuvaustekniikka kvp, ma, s, fokus suodatus, rajaus, hila Þ mika.kortesniemi@hus.fi 27 Mika Kortesniemi HUS-Kuvantaminen 4

5 Esimerkki multi-frequency jälkikäsittelystä (MUSICA) Projektiosuunnan vaikutus thx-annokseen Monte Carlo simulaatio Simulaation parametrit Alkuperäinen raakakuva LUT säätö LUT + MFP LUT + MFP + LR Parannettu MFP Alkup. raakakuva Simulaatio AP PA LR = latitude reduction Elinannokset MFP: Multi-frequency postprocessing (Musica: Laplacian pyramid decomposition and inverse transform with edge enhancement and latitude reduction) Annos RINNAT mika.kortesniemi@hus.fi Expert Training Course, Agfa 28 6 x korkeampi 1.6 x korkeampi Kudospaksuus mika.kortesniemi@hus.fi 29 Naisen THX AP kuvauksen simulaatio - riski Naisen THX PA kuvauksen simulaatio - riski Nainen 30v Ef. 35 µsv LLE 0,8 h Nainen Mies 30v 30v PA-suunnan kuvaus Ef. sama enää ef. 22 µsv (22 µsv) LLE LLE 0,6 h 1,7 h mika.kortesniemi@hus.fi 31 mika.kortesniemi@hus.fi 32 Miehen THX PA kuvauksen simulaatio - riski Tytön THX PA kuvauksen simulaatio - riski Mies 30v Sama ef. 22 µsv Pienentynyt LLE 0,2 h Lapsen tutkimuksessa Pienempi fys. 37 µgy Pienempi ef. 12 µsv Kuitenkin LLE 0,7 h mika.kortesniemi@hus.fi 33 mika.kortesniemi@hus.fi 34 Mika Kortesniemi HUS-Kuvantaminen 5

6 Iästä riippuva säteilyherkkyys Þ elinaikainen syöpäriski Päivitetyn atomipommidatan perusteella Säteilystä johtuvan syöpäkuoleman riski (%/Sv) Ikä altistumishetkellä (y) ~Stokastiset vaikutukset Naiset Miehet HUS-Kuvantaminen 2014 Kuvantamisen taskutieto lääkäreille kts. intrasta! Kuvantamistutkimusten tyypilliset säteilyannokset Taulukon annokset ovat keskimääräisiä annoksia ja potilaskohtainen vaihtelu voi olla huomattava tai 3h lentomatka Vertailukohtana tavallisen lentomatkan aikana kertyy 5 µsv/h (0,005 msv/h). mika.kortesniemi@hus.fi BEIR report VII (2005), Brenner mika.kortesniemi@hus.fi 36 Tietokonetomografian optimointi Motivaattoreina: TT-tutkimusmäärä on kasvanut. TT:n osuus kollektiivisesta säteilyaltistuksesta radiologiassa on yli 50%. Optimoinnin ratkaisut vaihtelevat huomattavasti samoillakin indikaatioilla ja laitemalleilla eri yksiköissä. Mallipohjainen iteroiva kuvalaskenta abdomen-pelvis TT-kuvauksessa Þ mahdollisuus pienentää annoksia jopa 1/10 -osaan FBP ASIR Veo 120 kv, 10 ma, CTDI vol = 0.74 mgy, DLP = 36 mgy cm, E = 0.6 msv mika.kortesniemi@hus.fi 37 mika.kortesniemi@hus.fi Dr Barrau CCN, France 39 Kliininen tavoitteena oikea taso Kliininen Liian alhainen Ei relevanttia diagnostista tietoa Pieni, mutta turha Matala Kontrollikuvaukset Matala (ns. low-dose) Normaali Tyypillinen diagnostiikka Keskimääräinen Korkea Vaativa diagnostiikka Korkea Liiallinen Ei diagnostista lisäarvoa Liian korkea LÄHETÄ RÖNTGENKUVAUKSIIN HARKITEN! (OIKEUTUS ~ INDIKAATIO) - MUTTA MUISTA: KUVAUKSEN SÄTEILYRISKI ON POTILAALLE HYVIN PIENI Tekninen Mika Kortesniemi HUS-Kuvantaminen 6