parte 4. producción de rayos x y equipos de angiografía

IAEAInternational Atomic Energy Agency

Parte 4.

Producción de rayos Xy equipos de angiografía

OIEA Material de Entrenamiento

PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN CARDIOLOGÍA

IAEAParte 4. Producción de rayos X y equipos de angiografía 2

Responder: Verdadero o Falso

1. La colimación de la radiación no es necesaria con los nuevos detectores de panel plano.

2. La filtración extra en alguno de los equipos nuevos es usada para mejorar la calidad de la imagen.

3. La dosis al paciente solo puede ser medida por un especialista parado en el laboratorio al momento del procedimiento.



4. Cuando se cambia el tamaño de campo (o zoom) de 23 cm. a 18 cm., es necesario colimar pues no es hecho de manera automática.

5. La mayoría de los equipos nuevos incluyen cámara de transmisión para medir la dosis al personal.

6. La mayoría de los equipos nuevos tienen la capacidad de producir un reporte de dosis del paciente al terminar el procedimiento.


Objetivos educativos

• Recordar los elementos más importantes de un equipo de rayos X.

• ¿Cuáles son las recomendaciones relevantes para los equipos de angiografía (FDA, IEC), necesidades especiales para pacientes pediátricos?

• ¿En qué tenemos que fijarnos cuando organizamos una sala de angiografía?

• La importancia de evaluar las características de los equipos.


Generación de rayos X y formación de imágenes

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Unidad cine-fluorografía sin película

Parte 4. Producción de rayos X y equipos de angiografía


Operador / Control automático de:• Voltaje del Tubo (kVp) • Corriente del tubo (mA) • Tiempo de exposición

Proveer:• Ambiente• Fuente de electrones (cátodo)• Fuente de rayos X (ánodo)• Motor de inducción para rotar ánodo• Disipador de calor• Aislación eléctrica• Blindaje de rayos X

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Tubo de rayos X

Corriente al cátodo (mA) no. de electrones liberados no. de fotones de rayos X

Voltaje a través(kilovolts-pico [kVp])

energía de los electrones energía del los fotones de rayos X


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Espectro de energía de fotones para un equipo operando a 80 kV

(de: The Physical Principles of Medical Imaging, 2nd Ed., Perry Sprawls)


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Comparación de espectro de energía de fotones producidos a distintos kVp

(de: The Physical Principles of Medical Imaging, 2nd Ed., Perry Sprawls)


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Filtro adicional


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Otros elementos importantes en el sistema de rayos X

Cámara de transmisión y colimadores



Para obtener las imágenes …

… dos tecnologías son usadas:• Intensificador de imagen• Detector de panel plano

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Intensificador de imagen vs. panel planoINTENSIFICADOR DE IMAGEN PANEL PLANO

DE

TE

CT

OR

DE

TE

CT

OR

Photons

Cesium Iodide (CsI)

Light

Amorphous Silicon Panel(Photodiode/Transistor Array)

Digital DataDigital Data

Electrons

Read Out ElectronicsIris

Video Camera

Photons

Cesium Iodide (CsI)

Light

Photo-cathode

Video SignalVideo Signal

Electrons

Output screen

Light

CCD or PUT

Electrons

Readout Electronics

1

3,000

400

400,000

2,400

Particles #

Intensificador de Imagen



Tamaño de campo … magnificación

• Detectores de imagen permiten distintos tamaños de campo (magnificación) para mejorar la resolución espacial.

• Esta magnificación usualmente aumenta la dosis en piel al paciente.

• Como solo una parte del detector es usada durante la magnificación, el campo de radiación es automáticamente colimado.

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Información dosimétrica en la sala de rayos X


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Más filtración

La incorporación de una filtración adicional en el haz de rayos X (comúnmente filtros de cobre) reduce el número de fotones de baja energía y como consecuencia reduce la dosis en la piel del paciente.

Parte 4. Producción de rayos X y equipos de angiografía 17


• Los filtros adicionales de Cu pueden reducir la dosis en piel en más de un 70%.

• Algunos sistemas ofrecen filtración extra variable (0.2 mm - 0.9 mm) que se coloca automáticamente según el espesor del paciente y la angulación del Arco en C.

• La inserción de un filtro automático trata de mantener la dosis tan baja como sea posible, sin afectar la calidad de la imagen.

Reduccion de la exposición a la radiación mediante filtración adicional


Fluoroscopia pulsada

• La fluoroscopia pulsada puede ser utilizada para reducir la dosis de radiación, particularmente cuando la frecuencia de pulsos es reducida.

• Pero … la fluoroscopia pulsada no significa siempre que la tasa de dosis sea menor en comparación con la fluoroscopia continua!!

• La tasa de dosis depende de la dosis por pulso y del número de pulsos por segundo.

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Colimación


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Filtro en cuña

GE Advantx X ray system


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Filtro en cuña utilizado Filtro en cuña no utilizado



Reducción de la exposición a la radiación con una colimación virtual

• Radiación sin colimación

• Manejo de diafragmas con la memoria de la última imagen

• No se requiere fluoroscopia


Rejilla antidifusora

• La dosis puede reducirse en un factor 2 (o más) si se quita la rejilla (aunque la calidad de imagen se puede degradar)

• Será fácilmente removible en los nuevos sistemas de rayos X (de acuerdo con los recomendaciones de IEC)

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Sistema Philips


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Ejemplo de influencia del filtro en cuña en la dosis piel


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Siemens Axiom

Rejilla antidifusora: Detector de panel plano


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Philips Allura



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Philips Allura


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Philips Allura


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Tiempo de duración del pulso


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Tiempo de duración del pulso

5 ms

3 ms 7 ms

10 ms



Estándares y normativas para

equipos de rayos X


Estándares y normativas para equipos de rayos X

• Los estándares son guías consensuadas del fabricante, no son normativas

• Existen distintos grupos de estándares relativos al equipamiento, p.ej., Comisión Electrotécnica Internacional (IEC)

• Se aplican a la seguridad eléctrica, mecánica y radiológica

• Se aplican al equipamiento durante su fabricación e instalación


¿Que hay que tener en cuenta al poner en marcha una sala de angiografía?

• Si se cumple con los estándares más importantes• La disponibilidad de un Físico Médico• La existencia de los elementos de radio protección• La posibilidad de la medición y registro de la dosis

al paciente• Si se han tenido en cuenta las pruebas de

aceptación, la puesta en marcha en marcha en el ámbito clínico y los programas de garantía de calidad


• Si el sistema de rayos X seleccionado es el apropiado para los procedimientos a llevar a cabo en la sala de angiografía.

• Si alguna otra indicación importante descrita en otras Guías (como las del ACC/AHA y AAPM-70) se ha tenido en cuenta.

¿Que hay que tener en cuenta al poner en marcha una sala de Angiografía?


Limitación de la tasa de exposición a la entrada

Federal Register: May 19, 1994. 21 CFR Part 1020.Federal Performance Standard for Diagnostic X-Ray Systems and Their Major Components; Final Rule.DEPARTMENT OF HEALTH AND HUMAN SERVICESFood and Drug Administration


Limitación de la tasa de exposición a la entrada (según la FDA)

• El Estándar para los Sistemas de rayos X en Diagnostico (19 de mayo, 1994), limita la tasa de exposición de los sistemas de fluoroscopia con rayos X durante fluoroscopia normal a 10 R/min. Salvo si se activa un control opcional de alta dosis (CAD).

• Si el CAD es activado, la tasa de exposición a la entrada debe estar limitada a 20 R/min.

• Los limites de la tasa de exposición no son aplicables durante el proceso de registro de imágenes.

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Proposed RuleDecember 10, 2002


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mGy (total)mGy/min

(a 15 cm del isocentro hacia la fuente de rayos X)

Tiempo de Fluoroscopía


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Equipos de fluoroscopía construidos durante o después de Mayo 19, 1995:No pueden ser operables si AKR es mas que 88 mGy/min (10 R/min).

Excepciones:• Cuando el modo alto esta activado: 180 mGy/min

(20 R/min). Una señal continua, audible para el “fluoroscopista” debe indicar que el modo alto esta siendo ocupado.

• Durante la grabación de imágenes (el archivar de series de fluoroscopía o imágenes radiográficas en un formato análogo con un de video-casete o disco de video no califica como excepción).

Limits:88 mGy/min

180 mGy/min


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IEC Standard 2000



Estándar IEC sobre radiología intervencionista

• Procedimientos invasivos (e intervencionistas) guiados por fluoroscopía

• Punto de referencia para intervencionismo

• Los mapas de curvas de isokerma para radiación dispersa deben ser suministrados

• La rejilla anti difusora debería ser removible sin la necesidad de uso de herramientas

• Indicadores dosimétricos: tasa de kerma en aire, kerma en aire acumulado, el producto de kerma área acumulado (debe ser exacto dentro de 50 %)

• Indicadores adicionales: tiempo acumulado de fluoroscopía, numero acumulado de exposiciones radiográficas, kerma en aire acumulado.

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Collimation: Dual-shape collimators incorporating both circular and elliptical shutters may be used to modify the field for cardiac contour collimation. Partially absorbent contoured filters are also available to control the bright spots produced by the lung tissue bordering the heart.


Intensificador de Imagen. Debido a la necesidad de campos grandes (para ventriculografía aortografía) como también campos pequeños (arterias coronarias), multimodal (doble o triple) se recomienda intensificador de imagen de cesio-yodo. Los formatos disponible varían dependiendo del fabricante pero son típicamente de 9 in/ 6 in/4.5 in (9/6/4.5), 9/6, 10/4, y 9/5.


ACC/SCAI Clinical Expert Consensus Document on Catheterization Laboratory StandardsJACC Vol. 37, No. 8, June 2001:2170-214

• Este documento provee información detallada a cerca de la exposición en un laboratorio de cateterismó, sus riesgos, y como reducir exposición innecesaria.

• Describe los puntos claves para un programa de calidad específico para cada laboratorio, con resultados tanto para laboratorios diagnósticos e intervencionistas: competencia clínica, mantención de los equipos y manejo de estos, un proceso de mejoramiento de la calidad y protección radiológica.


• Se debe utilizar una mampara de movimiento libre de vidrio plomado, o acrílico blindado suspendida del techo. Su esterilización debe mantenerse usando protectores plásticos desechables.

• Cada sala de procedimiento debe tener una determinación de los niveles de exposición realizado por un físico médico calificado.

• Por lo general en laboratorios con mucha demanda se les da poca prioridad a los procesos de mantención preventiva y controles de calidad.

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Los cardiólogos intervencionistas deben tener conocimiento acerca del equipo especializado, las técnicas y lo aparatos utilizados para realizar los procedimientos de forma adecuada.



AAPM-70 (2001)

• El generador debe ser capaz de generar 80 a 100 kilowatts (kW) de potencia

• Debe generar una “onda cuadrada” de pulsos kVp para obtener una optimización de la dosis

IAEA

AAPM-70 (2001)

• Para estudios en adultos se utiliza un campo de visión (FoV) de 23 cm.

• Estudios pediátricos utilizan campo de visión menores debido al tamaño del corazón de estos pacientes.


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AAPM-70 (2001) - Pediátrica

• La tasa de cuadros se debe poderextender a al menos 60 fps

• El diseño del generador debe permitir una carga en el tubo de mAs para pulsos en cine variando desde un valor pequeño como 0.1 mAs (100 mA y 1 mseg.) hasta 6 mAs (p.ej., 800 mA y 7 mseg.) en función del tamaño del paciente, para poder mantener el kVp entre 65 a 75 kVp.



Algunas preguntas deauto evaluación …



1. La colimación del campo de radiación es siempre hecha de forma automática por el equipo de rayos X.

2. Algunos sistemas nuevos incluyen la “colimación virtual” lo que significa que la radiación innecesaria es removida de numéricamente por el software.

3. El filtro en el tubo de rayos X debería ser tan bajo como sea posible.


Información adicional


Estudio IAEA 2001-2003Sistemas de rayos X evaluados:

9-15 de 5 paises


Conclusiones del estudio

• Dosis al paciente y la calidad de imagen tienen una gran dependencia en la calibración y los parámetros establecidos del equipo radiológico.

• Para diferentes sistemas y modos de operación, el kerma puede aumentar hasta por un factor 20 (incluyendo magnificación electrónica) para un mismo espesor de paciente.


Conclusiones del estudio

• Aumentar el espesor del fantoma aumenta la dosis en un factor de hasta 12.

• Las diferencias en las dosis de radiación en los sistemas evaluados muestran una potencial posibilidad de reducir las dosis sin alterar la calidad de imagen.


Importancia de probar los sistemas de rayos X• La caracterización del sistema de rayos X,

que debería ser parte de las pruebas de aceptación, debe informar al cardiólogo acerca de las tasas de dosis y la dosis por cuadro para los distintos modos de operación y espesores de paciente. La calidad de imagen también debe ser evaluada

• Controles de constancia regular deben verificar si grandes cambios han ocurrido.


Ejemplos de informes dedosis a pacientes

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1 CARD FIXED Coro ND 1k 7s 15F/s 15-Jan-03 09:16:21A 81kV 744mA 6.0ms 200CL small 0.3Cu 17cm 211.4µGym² 36.2mGy 0LAO 0CRA 105F

2 CARD FIXED Coro ND 1k 6s 15F/s 15-Jan-03 09:17:01A 86kV 734mA 6.0ms 600CL small 0.2Cu 17cm 376.9µGym² 63.8mGy 29RAO 0CRA 94F

3 CARD FIXED Coro ND 1k 5s 15F/s 15-Jan-03 09:17:43A 124kV 553mA 8.0ms ****** small 0.2Cu 17cm 490.3µGym² 94.1mGy 48RAO 22CRA 75F

4 CARD FIXED Coro ND 1k 6s 15F/s 15-Jan-03 09:18:16A 115kV 591mA 8.0ms ****** small 0.2Cu 17cm 460.4µGym² 97.8mGy 48RAO 22CRA 84F

5 CARD FIXED Coro ND 1k ***** 15F/s 15-Jan-03 09:19:05A 96kV 714mA 8.0ms ****** small 0.2Cu 17cm 9.3µGym² 1.9mGy 15RAO 30CRA 2F

6 CARD FIXED Coro ND 1k ***** 15F/s 15-Jan-03 09:19:07A 102kV 666mA 8.0ms ****** small 0.2Cu 17cm 17.2µGym² 3.5mGy 15RAO 30CRA 3F

Ejemplo de información entregada en el informe dosimetrico (Siemens)


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Ejemplo información entregada en el informe dosimetrico:

Philips Integris 5000

Angiografía coronaria

65% cine; 35% fluoroscopy

13 series, 728 cuadros

1.54 Gy cm2/min

0.368 Gy cm2/10 cr

1 min fluoroscopia =

39 fr = 3 s cine


Ejemplos de información contenida en la cabecera DICOM

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Philips Integris 5000 cardio(0008,0032) : Acquisition Time: 12:36:27(0018,0060) : KVP: 83(0018,1030) : Protocol Name: 12.5 IPS Coronaria(0018,1110) : Distance Source to Detector: 940(0018,1150) : Exposure Time: 8(0018,1151) : X-ray Tube Current: 873(0018,1162) : Intensifier Size: 169.99998(0018,1510) : Positioner Primary Angle: -32.099998(0018,1511) : Positioner Secondary Angle: 0.69999999(0020,0013) : Image Number: 8(0028,0008) : Number of Frames: 73


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Siemens Axiom Artis cardio (0008,0033) : Image Time: 15:38:32(0008,103E) : Series Description: Coro LD 1k T(0018,0060) : KVP: 68(0018,1110) : Distance Source to Detector: 920(0018,1111) : Distance Source to Patient: 759.99998(0018,1151) : X-ray Tube Current: 737(0018,1154) : Average Pulse Width: 6(0018,115E) : Image Area Dose Product: 1577(0018,1162) : Intensifier Size: 230(0018,1510) : Positioner Primary Angle: -0.2(0018,1511) : Positioner Secondary Angle: -0.3(0018,1702) : Collimator Left Vertical Edge: 0(0018,1704) : Collimator Right Vertical Edge: 1023(0018,1706) : Collimator Upper Horizontal Ed: 0(0018,1708) : Collimator Lower Horizontal Ed: 1023(0020,0012) : Acquisition Number: 13(0028,0008) : Number of Frames: 69

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