Influência do uso de técnicas de alto kv e baixo mas na dose em pacientes submetidos a exames de raios X de tórax

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1 Influência do uso de técnicas de alto kv e baixo mas na dose em pacientes submetidos a exames de raios X de tórax Paulo Márcio Campos de Oliveira 1, Peterson Lima Squair 2, Marco Aurélio de Sousa Lacerda 1,2 e Teógenes Augusto da Silva 1,2 1 Programa de Pós-Graduação em Ciências e Técnicas Nucleares Departamento de Engenharia Nuclear - UFMG pmco@cdtn.br,pls@cdtn.br,masl@cdtn.br 2 Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear CDTN/ CNEN Belo Horizonte, MG, Brasil silvata@cdtn.br Abstract. Dosimetric studies of patients subject to radiodiagnostic have got a special attention in Brazil although they are not required by the Brazilian legislation. However, in several Brazilian clinics there have been observed the use of techniques with lower peak voltage and higher electric charges values in spite the European Commission recommends the high voltages with low electric charge values in order to reduce the patient dose. This work compares three methodologies for evaluating the organ absorbed doses in patients undergoing chest x-rays at two techniques (80 kvp and 10 mas; 120 kvp and 2 mas): the PCXMC and CALDose_X Monte Carlo based software s and experimental measurements with TL dosimeters in a anthropomorphic phantom. The experimental measurements showed the technique with high voltage was dose reduced by approximately 60% in the entrance skin in relation to low voltage technique and the softwares showed similar dose reduction, shows the importance of adopting techniques which have high voltage values and low electrical charges, unlike usually found on chest x-rays in some hospitals and clinics in Brazil. 1 Introdução O diagnóstico por raios-x é a mais importante fonte de contribuição para a dose absorvida submetida à população em se tratando de fontes artificiais [1]. O conhecimento dos riscos e benefícios dos procedimentos médicos envolvendo a exposição à radiação é fundamental para a otimização do processo a fim de se obter o diagnóstico correto com a menor dose de radiação possível. Estudos dosimétricos de pacientes submetidos a radiodiagnóstico têm recebido uma atenção especial no Brasil, apesar da legislação não abordar profundamente esse tema. Ainda sim, várias clínicas brasileiras adotam o uso de técnicas com baixa tensão de pico maiores valores de cargas elétricas, apesar de recomendações internacionais mostrarem o contrário com o objetivo de reduzir a dose absorvida no paciente sem reduzir a qualidade no diagnóstico [2].

2 Neste trabalho foram avaliados o kerma na entrada da superfície de um simulador e a dose absorvida nas posições relativas aos órgãos de forma experimental e por simulação em softwares baseados em método de Monte Carlo, nos órgãos críticos em exames de raios X de tórax executados com técnicas radiográficas com baixa tensão de pico (kv) e alta carga elétrica (mas) e técnicas com alto kv e baixo mas, ambas capazes de fornecer imagem de boa qualidade diagnóstica. 2 Metodologia Em um equipamento de raios X médico convencional VMI, modelo Pulsar Plus 800 (40 a 125 kv e 50 a 800 ma com 2,1 mm de alumínio de filtração inerente) localizado no Laboratório de Calibração de Dosímetros do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear CDTN/CNEN foram realizadas as medições do kerma na superfície de entrada e nos órgãos críticos em exames de raios X de tórax com a utilização de um simulador antropomórfico Alderson Rando. O simulador Alderson Rando é produzido à base de materiais tecido equivalentes que envolvem um esqueleto humano formando o contorno natural do corpo [3]. Foram inseridos 96 dosímetros termoluminescentes (TLD) distribuídos nas posições relativas à pele, cérebro, tireóide, pulmões, fígado, rins, estômago, pâncreas, medula óssea, intestino grosso e delgado de forma homogênea e foram realizadas exposições simulando exames de raios X de tórax em incidências póstero anterior (PA) e laterais (LAT) com duas técnicas distintas: 80 kv e 10 mas PA e lateral (técnica 1) e 120 kv e 2 mas PA e lateral (técnica 2), conforme mostrado na figura 1. Fig. 1. Sistema de posicionamento do simulador Alderson Rando para a realização das medições experimentais de doses absorvidas em órgãos. Os TLD foram calibrados em feixes de raios-x de referência nas energias similares às utilizadas durante a realização das incidências (RQA-6 e RQA-9 que possuem feixes de raios-x que simulam a atenuação da radiação por um paciente de radiodiagnóstico) com as tensões de pico em 80 kv e 120 kv respectivamente [4]. Para a verificação do valor verdadeiro convencional do kerma no ar no ponto onde foram irradiados os TLD para a calibração foi utilizada uma câmara de ionização

3 modelo RC-180 conectada a um eletrômetro Keithley Model 6517-A calibrados no Laboratório Nacional de Metrologia das Radiações Ionizantes LNMRI (Figura 2). A dose absorvida nos tecidos ou órgãos (DT) foi calculada através da seguinte equação que leva em consideração alguns fatores de correção: onde: D T = L K c f s μ en ρ Ti ssue/ Air L é a média da leituras dos TLD em nc; K c é o coeficiente de calibração mgy/nc; f s é um fator de correção individual para cada dosímetro; (µ en /ρ) Tecido/Ar é a razão do coeficiente de absorção mássico para o tecido e o ar nas energias médias das radiações de referência RQA6 e RQA9. (1) Fig. 2. Sistema de posicionamento para calibração dos dosímetros termoluminescentes. Adicionalmente foram realizadas simulações computacionais para verificação dos níveis de dose a que estariam expostos um paciente com as mesmas dimensões e características corporais do simulador antropomórfico. Foi utilizado o PCXMC 2.0 que é um software para cálculo da dose absorvida e dose efetiva de pacientes submetidos a exames de radiodiagnóstico convencional e fluoroscopia. O programa leva em consideração os seguintes tecidos ou órgãos em seus cálculos: medula óssea, cérebro, mama, cólon, coração, rins, glândulas suprarenais, fígado, pulmão, linfonodos, músculo, esôfago, mucosa oral, ovários, pâncreas, próstata, glândulas salivares, tecido ósseo, pele, intestino delgado, bexiga, estômago, testículos, timo, tireóide, útero e as vias aéreas extratorácicas como os seios da face [5].

4 O PCXMC calcula a dose efetiva com os fatores de ponderação para tecidos ou órgãos publicados pela ICRP 60 (1991) e 103 (2007). Os dados anatômicos são baseados em um simulador antropomórfico hermafrodita de CRISTY & ECKERMAN, que descreve pacientes de seis idades que compreendem desde o recém nascido até pacientes adultos. Podem ser ajustadas as dimensões do paciente, a incidência do feixe, o tamanho do campo de radiação e a distância foco pele e foco receptor da imagem, além dos parâmetros relacionados com o equipamento de raios-x, como sua filtração inerente e angulação do anodo, de modo a reproduzir um espectro mais próximo da realidade do exame [5,6]. O CALDose_X é um programa desenvolvido por KRAMER et al que possibilita o cálculo do Kerma incidente no ar e o Kerma na superfície de entrada, baseado no rendimento do equipamento de raios-x. Adicionalmente, o programa utiliza coeficientes de conversão, calculados através do método de Monte Carlo, para fornecer a dose absorvida nos tecidos e órgãos, a dose efetiva e o risco de câncer radioinduzido para pacientes submetidos a exames de radiodiagnóstico convencional [6]. O CALDose_X utiliza os simuladores antropomórficos masculino MAX06 e o feminino FAX06, ambos matemáticos, para a avaliação de suas grandezas em 34 projeções de 10 exames mais comumente realizados em radiodiagnóstico convencional, para 40 combinações de tensão do tubo de raios-x e filtração nas faixas de 50 a 120 kvp e 2,0 a 5,0 mm de alumínio respectivamente [7]. 3 Resultados A tabela 1 mostra os resultados das medidas experimentais, juntamente com os resultados das simulações nos softwares levando-se em consideração a dose absorvida em cada órgão que obteve valores significativos de exposição à radiação, além do kerma na superfície de entrada do simulador. Tabela 1. Doses absorvidas nos tecidos ou órgãos para cada metodologia de avaliação nas técnicas de alta e baixa tensão de pico. Doses Absorvidas Somadas PA e Lateral (μgy) Órgão Experimental PCXMC V2.0 CALDose_X V kv 120 kv 80 kv 120 kv 80 kv 120 kv DEP 1347,3 533,3 N/A N/A 1071,9 437,6 Tireóide 18,4 13,0 19,6 14,4 13,2 11,1 Pulmão 242,0 134,6 209,1 119,6 138,2 82,6 Fígado 181,2 86,8 174,1 106,7 164,7 99,6 Rim 115,1 52,0 252,6 135,6 75,7 50,5 Estômago 110,0 67,8 45,1 33,2 54,9 38,5 Pâncreas 64,1 36,3 83,2 58,4 57,5 44,3 O Kerma no Ar na Superfície de Entrada (Ka,e) obtido experimentalmente foi de 595 µgy na exposição PA e 752 µgy na exposição lateral na técnica de baixo kvp e de 241 µgy na exposição PA e 292 µgy na exposição lateral para a técnica de alto kvp, mostrando uma redução de aproximadamente 60 % em seu valor.

5 Em todas as metodologias de avaliação da dose absorvida nos órgãos (experimental e computacional), as técnicas com altos valores de kvp e baixo mas apresentaram um fator de redução na dose absorvida mínima de 40 %. 4 Conclusões O valor do Kerma incidente na superfície de entrada do simulador foi aproximadamente duas vezes superior para baixos valores de tensão de pico combinados com altos valores de carga elétrica, evidenciando a importância da utilização de técnicas de alto kvp, conforme preconizado pela Comunidade Européia. As doses absorvidas nos órgãos dos pacientes foram menores em ambas as metodologias de avaliação para técnicas de alto kvp e baixo mas, diferentemente do adotado em alguns hospitais e clínicas brasileiras, mostrando a importância da implantação de uma cultura de proteção radiológica nos treinamentos periódicos dos profissionais das técnicas radiológicas. Agradecimentos O autor Paulo Márcio de Campos Oliveira agradece à CNEN pelo incentivo através da bolsa de doutorado. Este trabalho faz parte do projeto do INCT em Metrologia das Radiações e Medicina e também é fomentado pela FAPEMIG Edital Universal APQ Referências 1. UNSCEAR, Report 2000 Vol 1. Sources and effects of ionizing radiation. Report of the United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation to the General Assembly (2000) 2. EU, Report EUR EN. European Guidelines on Quality Criteria for Diagnostic Radiographic Images. (1996) 3. RANDO ALDERSON. The Phantom Laboratory Copyright ARL Inc. Departament of Radiology, The University of Chicago. (1973) 4. INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION. IEC 61267: Medical diagnostic x-ray equipment Radiation conditions for use in the determination of characteristics. Geneva, (2005) 5. Tapiovaara, M., Lakkisto, M., Servomaa, A. PCXMC A PC-based Monte Carlo program for calculating patient doses in medical x-ray examinations. STUK-139, 2nd edition. (2008) 6. Cristy, M., Eckerman, K.F. Specific absorbed fractions of energy at various ages from internal photon sources. I. Methods. Report ORNL/TM-8381/V1. Oak Ridge: Ridge National Laboratory. (1987) 7. Kramer, R., Khoury, H.J., Vieira, J.W. CALDose X - a software tool for the assessment of organ and tissue absorbed doses, effective dose and cancer risks in diagnostic radiology. Phys. Med. Biol. 53, (2008)