Journal of Health and Medical Sciences
Volumen 5, Fascículo 3, 2019
Artículo de Investigación
Armonización del Registro de Exposición de Pacientes a través del Kerma Incidente en Aire

H. de las Heras Gala1,2,; F. Schöfer 1; R. M. Sánchez Casanueva3; J. M. Fernández Soto3; K. Mair4; T. de las Heras Gala1; B. Renger5; L. Corpas6; A. Dolcet Llerena6 & H. Schlattl7

  1. Quality Assurance in Radiological Technologies (QUART), Zorneding, Alemania.
  2. Bundesamt für Strahlenschutz, Oberschleißheim, Alemania.
  3. Instituto de Investigación Sanitaria del Hospital Clínico San Carlos, Madrid, España.
  4. Strahlentherapie Süd, Kempten, Alemania.
  5. Klinikum Rechts der Isar, Munich, Alemania.
  6. Gestisa, Madrid, España.
  7. Institute of Radiation Protection, Helmholtz Zentrum München, Neuherberg, Alemania.

La correspondencia debe dirigirse a Hugo de las Heras Gala. Email: hugo.heras@daad-alumni.de

Recibido el 25 de Marzo de 2018. Aceptado el 04 de Mayo de 2018

DE LAS HERAS-GALA, H.; SCHÖFER, F.; SÁNCHEZ-CASANUEVA, R. M.; FERNÁNDEZ-SOTO, J. M.; MAIR, K.; DE LAS HERAS-GALA, T.; RENGER, B.; CORPAS, L.; DOLCET-LLERENA, A. & SCHLATTL, H. Armonización del registro de exposición de pacientes a través del kerma incidente en aire. J. health med. sci., 5(3):153-159, 2019.

RESUMEN: El objetivo inicial de la investigación para este trabajo fue proponer una herramienta para apoyar el llamado de Bonn a la acción y responder a las necesidades mencionadas por la Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) en materia de protección radiológica en medicina. La propuesta para cubrir esas necesidades es utilizar el kerma incidente en aire (Ka,i) como parámetro armonizador para el registro de dosis en todas las modalidades de rayos x, puesto que es el parámetro de exposición más sencillo. De hecho, este parámetro ya se utiliza en las modalidades 2D como radiografía, mamografía y radiología intra-oral. Este trabajo ofrece un concreto manual de instrucciones para aplicar esta dosimetría a modalidades 3D, como tomografía computarizada (CT, por su sigla en inglés), incluidos equipos de tomografía computarizada de haz cónico. Para ello hemos encontrado una relación aritmética que incluye los parámetros geométricos del equipo (como la distancia foco-detector) y una medida de kerma incidente que se puede tomar durante el test de aceptación (sin maniquíes). Con esos datos, así como el valor de “mAs” y el perímetro de la zona irradiada, se estima el kerma incidente en la piel de cualquier paciente con una incertidumbre menor del 7 %. A partir de los resultados proceden- tes de equipos de todas las modalidades de tomografía, los niveles de referencia para un paciente pediátrico intermedio o un examen de cabeza (diámetro de 16 cm) serían, respectivamente, 5, 20 y 35 mGy para procedimientos de dosis baja (dentales o guiado en radioterapia), dosis media (CT) o dosis alta (alta resolución en angiografía). Esta dosimetría basada en el Ka,i  ofrece una alternativa centrada en el paciente, al contrario que las medidas de índice de dosis de tomografía computarizada o producto dosis-longitud para el control de calidad rutinario, así como la posibilidad de comparar la exposición de pacientes específicos entre todas las modalidades de radiodiagnóstico.

PALABRAS CLAVE: kerma incidente en aire, dosimetría, radiodiagnóstico, llamado de Bonn a la acción.

INTRODUCCIÓN

El llamado de Bonn a la acción de 2012 destaca que se necesita “desarrollar soluciones tecnológicas para el registro de exposición de pacientes”, “reforzar el cumplimiento de normas aplicables a los parámetros de dosis del equipamiento” y “apoyar el uso de plataformas para la interacción entre fabricantes y autoridades de salud y de protección radiológica” (IAEA, 2012).

Estas necesidades se han repetido en todos los encuentros organizados por el OIEA hasta la fecha, como por ejemplo, en el encuentro técnico sobre la exposición de pacientes y el uso de niveles de referencia en radiodiagnóstico, celebrado en Viena en 2016, y en la reciente conferencia internacional sobre protección radiológica en medicina, celebrada en Viena en diciembre de 2017. En estos encuentros se evidencia la necesita de mejorar el conocimiento de los profesionales sobre protección radiológica y el acceso a ese conocimiento, incentivar la motivación de los técnicos para controlar la dosis de los pacientes, establecer sistemas sostenibles que permitan una actualización frecuente de los niveles de referencia, establecer mecanismos para recoger las dosis e informar sobre ellas, mejorar la estandarización de los sistemas de clasificación para procedimientos médicos, distribuir equipos de dosimetría y mejorar la calibración y el control de calidad (IAEA, 2016).

La Sociedad Europea de Radiología, durante la escuela de invierno organizada por la Federación Europea de Organizaciones para Física Médica (EFOMP, por su sigla en inglés) en enero de 2018, propuso utilizar una única magnitud sencilla para expresar la exposición de los pacientes en cualquiera de las modalidades de radiodiagnóstico. Bajo este contexto, la Comisión Internacional de Medidas y Unidades de Radiación (ICRU, por sus siglas en inglés) señala que no existe ninguna magnitud más universal que el kerma incidente en aire (Ka,i). Otras magnitudes, como el producto dosis-área o dosis-longitud, y otras aún más específicas, como el “computed tomography dose index” (CTDI) o la dosis glandular media en mamografía, cumplen una función valiosa dentro de la protección radiológica, pero por su definición no sirven para propósitos de comparación entre modalidades. Por otro lado, la dosis efectiva puede usarse para comparar valores de exámenes médicos con tecnologías similares, pero no para evaluar y comparar la exposición de pacientes específicos (ICRP 103, 2007).

Por el contrario, el Ka,i resulta óptimo para esta armonización ya que se usa para las modalidades 2D (Principi et al., 2015; Gennaro et al., 2018) e incluso para el control de calidad en tomografía computarizada de haz cónico (CBCT, por su sigla en inglés) (DIN, 2013; de las Heras et al., 2017). Sólo falta definir un procedimiento estándar para las modalidades 3D, como la CBCT o la tomografía convencional o multicorte (MSCT, por su sigla en  inglés), la ortopantomografía (OPG) y la tomosíntesis, que es el objetivo del trabajo de los autores, cuya reciente publicación inspiró la presente contribución en español.

Para definir un procedimiento estándar global, la particular ventaja de utilizar el Ka,i, en lugar del kerma de entrada (Ka,e) es que no incluye la retrodispersión, por lo que las medidas sencillas, sin ningún tipo de maniquí, son completamente rigurosas (ICRU, 2011). Esto resulta más  fácil ya  que  sólo  hace  falta un dosímetro (de cualquier tipo y marca), y la aceptación del procedimiento por las personas que lo llevarán a cabo. En algunos servicios de imagenología, la ausencia de maniquí es, también por razones económicas, la clave que puede permitir la instauración de un programa de control de calidad.

En este artículo describimos cómo poner en práctica dicho procedimiento estándar. El método, los resultados y la página web que incorpora las fórmulas han sido elaborados desde 2015 por un equipo formado por investigadores, reguladores y expertos en protección radiológica, física médica, dosimetría y estadística. Es una simplificación para obtener un procedimiento aplicable en todo el mundo a cualquier modalidad de rayos x para cada paciente. Por eso, se ha denominado “personalised air kerma in tomography” (PAKT). El artículo, que incluye la descripción detallada de las fórmulas, las medidas de validación y los resultados preliminares acaba de publicarse (de las Heras et al. 2018). En esta contribución al XI Congreso Regional de Seguridad Radiológica y Nuclear de la Asociación Internacional de Protección Radiológica (IRPA, por su sigla en inglés), celebrado en La Habana, nos centramos en el uso práctico del método, para que pueda ser usada esta información como una especie de manual de instrucciones.

MATERIAL Y MÉTODO

Adquisición de las medidas

La medida Ka,i es más sencilla de obtener con un dosímetro de estado sólido, porque estos equipos están blindados por la parte trasera, de forma que eliminan la retrodispersión. Sin embargo, una cámara de ionización o un dosímetro termoluminiscente o de luminiscencia óptica estimulada, también permite obtener esta información; solo se debe descontar la retrodispersión; para estimarla se pueden usar las tablas incluidas en Dance et al. (2014). El dosímetro usado en este artículo es didoEASY R (QUART GmbH, Zorneding, Alemania), que tiene un área activa de exactamente 1 cm2. Este dosímetro se puede usar tanto para equipos de haz cónico como para equipos convencionales multi corte. Sin embargo, las cámaras lápiz son más frecuentes para equipos multi corte, por lo que también describimos el uso de un dosímetro de ese tipo; didoCT (QUART GmbH, Zorneding, Alemania), cuya ventaja frente a las cámaras de ionización convencionales es que, aparte del producto dosis-longitud, proporciona también, una medida del kilovoltaje y de la capa hemirreductora del haz en el isocentro. Esta información es especialmente relevante para acompañar medidas en aire, como es nuestro caso.

Medida en equipos de tomografía computarizada de haz cónico (CBCT)

En el caso de equipos de CBCT, como los presentes en clínicas dentales, en aceleradores de radioterapia para el guiado de la imagen, o en arcos C para adquisiciones 3D en angiografía, es recomendable proteger el detector plano con un filtro de cobre (u otro material radioabsorbente) para evitar efectos de saturación (o “imagen fantasma”). Esto es importante en la fase de pruebas porque es posible que se tenga que repetir las medidas varias veces. Si sólo irradiamos una vez, el filtro no es necesario.

El dosímetro se fija fácilmente al detector plano (Fig. 1). Es importante centrar el dosímetro en el haz de rayos x para evitar variaciones debidas al efecto anódico o al filtro de forma (“bow-tie”), presente en algunos escáneres de CBCT. Se debe marcar (o, al menos, fotografiar) la posición del dosímetro para asegurar la reproducibilidad de las medidas.

Fig. 1. Posición del dosímetro en un equipo de haz cónico dental (A), de radioterapia (B) y de angiografía (C). Obsérvese que la posición del dosímetro se ha marcado con dos círculos pequeños en el borde del detector plano.

Una vez colocado el dosímetro se deben fijar los parámetros de exposición para una exploración de un paciente de tamaño medio (Tabla I). Si no es posible desactivar el control automático de exposición se necesita colocar un filtro entre el dosímetro y el detector que simule la atenuación del paciente. Se recomienda empezar con el protocolo más usado con el equipo en cuestión. A continuación se realiza la adquisición completa, igual que como se procedería con un paciente. El dosímetro acumula durante este tiempo una medida de Ka,i a la entrada del detector. Esta es la medida que se necesita para aplicar el método de control de calidad descrito en la guía de EFOMP-ESTRO-IAEA (DIN, 2013). También es la medida que se necesita para aplicar el método PAKT de armonización que nos ocupa.

Tabla I.  Espesores de referencia relevantes para exámenes de radiodiagnóstico.

Con esta medida queda caracterizada la radiación correspondiente a este protocolo y no es necesaria ninguna medida más. Sin embargo, se debe considerar lo siguiente: 1) existencia o no de un filtro de forma (bow-tie), 2) la distancia desde el foco al isocentro, 3) la distancia del foco al dosímetro, 4) la anchura del haz, en el plano de la rotación, a la distancia del foco al dosímetro y 5) el valor del producto corriente tiempo (mAs) usado durante la exploración. En la mayoría de los equipos estos datos se encuentran en la cabecera DICOM de las correspondientes imágenes, pero en otros puede ser necesario medirlos o preguntar al fabricante.

Medida en equipos de tomografía computarizada multi-corte (MSCT)

En el caso de equipos multi-corte lo más sencillo es alinear el dosímetro con el isocentro del equipo gracias a los haces láser de posicionamiento. Este sistema de posicionamiento es también muy importante para la irradiación correcta de los pacientes, por lo que es necesario controlarlo con frecuencia. Este control se puede hacer con precisión usando una regla electrónica de rayos x, como el Nonius (QUART GmbH, Zorneding, Alemania) (Fig. 2), pero también puede usarse película radiocrómica o una pantalla radiofluorescente. Esta medida también es útil para determinar el verdadero grosor del haz en el isocentro, que es siempre mayor que el espesor que fijamos en la consola del equipo. Una vez que se asegura que el haz láser y el haz de rayos x están alineados correctamente se puede hacer la medida necesaria para aplicar el método PAKT.

Fig. 2. Posición del dosímetro en el isocentro de un equipo multi-corte. La regla electrónica Nonius, para medir la anchura y alineación del haz, se muestra alineada con el láser (A). Posición del dosímetro de cámara lápiz en el isocentro de un quipo multi-corte (B).

El dosímetro se sitúa en el isocentro con la ayuda del láser, tanto si se trata de un dosímetro plano (Fig. 2A), como de una cámara lápiz (Fig. 2B). A continuación, se fijan los parámetros de exposición para el protocolo que se desea estudiar y para un paciente de tamaño medio (en un protocolo de cabeza el diámetro estándar es de 16 cm). Bajo estas condiciones, basta con una rotación axial del tubo, ya que el Ka,i no varía con el tamaño del campo. Finalmente, se realiza la adquisición del mismo modo que se realizaría en un paciente. En el caso de la cámara lápiz se debe guardar o apuntar el valor del producto dosis-longitud acumulado durante la irradiación. Si se elige un dosímetro plano se debe guardar la máxima tasa de Ka,i durante la irradiación (normalmente el dosímetro proporciona este valor como un parámetro independientemente en “mGy/s”, pero también se puede leer la del gráfico de tasa de dosis en función del tiempo). Ese máximo de la tasa de dosis corresponde al momento en que el tubo irradia perpendicularmente el dosímetro, por lo que se pierde información sobre el resto de la irradiación. Por tal razón, es preferible el uso de una cámara lápiz, sobre todo en caso de que el equipo funcione con modulación de la corriente. Aparte de realizar esta medida se debe apuntar 1) la distancia del isocentro al punto focal, 2) el tiempo de rotación y 3) el valor utilizado de mAs (o el valor de “mAs efectivo” en caso de modulación de la corriente). Esta información se encuentra en la cabecera DICOM de las correspondientes imágenes. En caso de que el haz de rayos x sea más fino (en la dirección axial o “eje z”) que el espesor del dosímetro (en nuestro caso un espesor de haz menor de 1 cm en el isocentro) se debe anotar también el espesor del haz.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los datos descritos en el apartado anterior sirven para calcular el kerma incidente medio a la entrada de un paciente de referencia o de un paciente concreto. Las fórmulas necesarias para ambos casos están publicadas (de las Heras et al. 2018) y, para mayor comodidad de uso, están ya programadas en una aplicación gratuita en la  dirección https://quart.shinyapps.io/PAKT/. A continuación se describe el procedimiento para usar esta aplicación y los resultados obtenidos.

Obtención de valores de referencia

Si asumimos un cierto espesor (o diámetro) de referencia podemos calcular el valor del kerma incidente medio a la entrada de un paciente de referencia. Una sugerencia para dichos espesores de referencia se indica en la Tabla I.

Para obtener el kerma incidente de referencia solo hay que introducir los datos en la interfaz de la aplicación PAKT (Fig. 3). El espesor de referencia es 16 cm en todos los casos porque este espesor se usa de modo estándar para maniquíes corporales de pediatría y para maniquíes de cabeza de adultos (QUART, 2019; Gammex, 2019). Esto permite caracterizar cada protocolo de irradiación mediante una única cifra, la cual sirve para realizar con- troles   de  constancia, comparaciones dosimétricas entre protocolos y comparaciones entre varias modalidades (por ejemplo entre CBCT y MSCT) referentes a exploraciones de la misma parte del cuerpo (Tabla II).

Tabla II.  Resultados de Ka,i para un diámetro de referencia de 16 cm. Como ejemplo se muestran los protocolos de cabeza.

Obtenciones de valores para pacientes concretos

El perímetro de un paciente concreto es fácil de medir con una cinta métrica. Esto es especialmente útil para (usando la aplicación PAKT en internet) poder predecir cuál será el kerma incidente en la piel de un determinado paciente antes de efectuar el examen (de las Heras et al. 2018). Al uniformizar los indicadores de dosis a los pacientes, es más fácil para otros especialistas entender e informar sobre las dosis y riesgos derivados de las distintas exploraciones radiológicas. Después del examen, también es posible medir el perímetro de la parte irradiada a partir de las imágenes de la cabecera DICOM. Introduciendo ese dato específico del paciente y el valor de mAs utilizado en el examen (Fig. 3) se obtiene el kerma incidente en la piel de cualquier paciente que se desee.

Fig. 3. Interfaz de la aplicación PAKT para determinar el valor de Ka,i de referencia (A) o el valor de Ka,i para un paciente concreto (B).

Este valor específico para cada paciente se puede utilizar para informar al personal o a los pacientes, si lo requiere la regulación. Si este método se introduce en la práctica clínica, este valor de Ka,i también puede usarse para determinar niveles de referencia en radiodiagnóstico (DRLs), con la ventaja de que el resultado es directamente comparable con los valores obtenidos para modalidades 2D (de las Heras et al. 2018). Esto no ocurre con, por ejemplo, el CTDI o la estimación de dosis para tamaños específicos, para los que el valor indicado en mGy, a pesar de tener las mismas unidades, no se puede comparar con los parámetros de exposición de otras modalidades.

CONCLUSIONES

El Ka,i ofrece una alternativa para armonizar los registros de exposición de dosis a pacientes con un único parámetro centrado en el paciente. Otros parámetros específicos de cada modalidad, como el producto dosis-área (PDA) en fluoroscopía, o producto dosis-longitud (PDL) y CTDI en tomografía, proporcionan también información valiosa, pero están centrados en el equipo de rayos x, no en el paciente. Por lo tanto, el Ka,i puede resultar también beneficioso para mejorar la información de los profesionales y organismos reguladores sobre dosimetría del paciente, como recomienda el OIEA en sus últimas comunicaciones.

La página web presentada es una herramienta para obtener valores de Ka,i, tanto para controles de calidad rutinarios (para un tamaño de referencia), como para pacientes concretos antes o después del examen. Es el fruto de una larga colaboración entre profesionales de todos los campos y de varios países para comprometerse con un parámetro fácil de medir y utilizable de modo global. La descripción detallada del método ha sido publicada en marzo de 2018 en la revista Europea de física médica (Physica Medica) (de las Heras et al., 2018). La página web ya está disponible de forma gratuita en https://quart.shinyapps.io/ PAKT/.

AGRADECIMIENTOS

Queremos agradecer a Hans Schöfer, Eliseo Vañó y Juan Cárdenas por la confianza en este proyecto y sus comentarios constructivos, los cuales nos han motivado durante estos años en las diferentes fases del proyecto. También queremos agradecer a Qais Al-Zoubi (AIKAmed, Jordania) y a Costas Zervides (Zervides RPS, Chipre) su ayuda con las medidas y las fotos de los montajes experimentales. Gracias a los comentarios recibidos sobre la aplicación PAKT se ha publicado una versión beta que incluye cálculos de exposición para sistemas 2D, panorámicos (OPG) y de tomosíntesis, accesible gratuitamente en: https://quart.shinyapps.io/PAKTx/.

DE LAS HERAS-GALA, H.; SCHÖFER, F.; SÁNCHEZ-CASANUEVA, R. M.; FERNÁNDEZ-SOTO, J. M.; MAIR, K.; DE LAS HERAS-GALA, T.; RENGER, B.; CORPAS, L.; DOLCET-LLERENA, A. & SCHLATTL, H. Harmonization of the registration of patients exposure through Incident air kerma. J. health med. sci., 5(3):153-159, 2019.

ABSTRACT: The initial aim of this research work was to propose a tool to support the Bonn Call for Action and reply to the needs mentioned by IAEA in terms of radiological safety in medicine. The suggestion to meet those needs is using Incident Air Kerma (Ka,i) as a harmonizing parameter for the registration of doses in every X-ray modalities since it is the simplest exposure parameter. In fact, this parameter is already been used in 2D modalities as in radiography, mammography, and intraoral radiology. This work offers specific instructions to apply this dosimetry to 3D modalities (such as computerized tomography or CT, including cone beam devices or CBCT). For this, we have found an arithmetic relationship that includes the geometrical parameters of the device (such as the focus-to-detector distance) and a measurment of the Ka,i, which can be performed during the acceptance test (without any phantoms). Using these data, as well as the “mAs” value and the perimeter of the irradiated area, the incident kerma at the skin can be estimated for any patient with an uncertainty of less than 7%. Based on the collected results we got for equipment data from every tomographic modality, reference levels for an intermediate pediatric patient or a head examination (16 cm diameter) would be, respectively, 5, 20 and 35 mGy for low dose procedures (dental or guided radiotherapy), medium dose (CT) or high dose (angiography high resolution). This centered on the patient, unlike computed tomography dose index or dose-length product measures, for the standard quality control, as well as the possibility to compare the exposure of specific patients among all modalities of diagnostic radiology.

KEY WORDS: incident air kerma, dosimetry, diagnostic radiology, Bonn call for action.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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de las Heras Gala, H.; Torresin, A.; Dasu, A.; Rampado, O.; Delis, H.; Hernández-Girón, I.;  Theodorakou, C.; Andersson, J.; Holroyd, J.; Nilsson, M.; Edyvean, S.; Gershan, V.; Hadid-Beurrier, L.; Hoog, C.; Delpon, G.; Sancho Kolster, I.; Peterlin, P.; Garayoa Roca, J.;  Caprile, P. & Zervides, C. Quality control in cone-beam computed tomography (CBCT) EFOMP-ESTRO-IAEA protocol (summary report). Phys. Med., 39:67-72, 2017.

de las Heras Gala, H.; Schöfer, F.; Schöfer, H.; Sánchez-Casanueva, R. M.; Zervides, C.; Mair, K.; Al-Zoubi, Q.; Renger, B.; de las Heras Gala, T. & Schlattl, H. A patient-centric approach to quality control and dosimetry in CT including CBCT. Phys. Med., 47:92-102, 2018.

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Gennaro, G.; Avramova-Cholakova, S.; Azzalini, A.; Chapel, M. L.; Chevalier, M.; Ciraj, O.; de las Heras, H.; Gershan, V.; Hemdal, B.; Keavey, E.; Lanconelli, N.; Menhart, S.; Fartaria, M. J.; Pascoal, A.; Pedersen, K.; Rivetti, S.; Rossetti, V.; Semturs, F.; Sharp, P. & Torresin, A. Quality Controls in Digital Mammography protocol of the EFOMP Mammo Working group. Phys. Med., 48:55-64, 2018.

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Quality Assurance in Radiological Technologies (QUART). CTDI Phantom, 2019. Disponible en: https://quart.de/en/ct/ctdi-phantom.

Dirección para correspondencia:

Hugo de las Heras Gala

Bundesamt für Strahlenschutz

Ingolstädter Landstraße 1

85764 Oberschleißheim

ALEMANIA

Email: hugo.heras@daad-alumni.de

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