Vismuttisuojien ja annosmoduloinnin vaikutus säteilyannokseen : Annosmittaukset fantomilla Siemens SOMATOM Definition Flash TT -laitteella

Abstract

Perinteisesti tietokonetomografiatutkimuksessa (TT) säteilysuojia on käytetty suojamaan primäärisäteilykeilan ulkopuolella sijaitsevia elimiä potilaasta itsestään ja laitteesta, sekä ympäröiviltä pinnoilta siroavalta säteilyltä. Eri materiaaleista on kehitetty säteilysuojia joita voidaan käyttää kuvausalueella suojaamaan pinnallisia säteilyherkkiä elimiä primäärisäteilyltä. Näiden suojien teho perustuu siihen, että ne absorboivat itseensä matalaenergistä röntgensäteilyä, läpäisten kuitenkin kuvanmuodostuksessa tarvittavan energia-alueen. Kaikista tutkituin materiaali on vismutti, joka näyttöön perustuen antaa merkittävän annossäästön pinnallisille elimille. Vismuttisuojien on kuitenkin raportoitu aiheuttavan kuvaan artefaktaa, sekä kohinan nousua suojan alapuoliseen kuva-alueeseen.

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää eri vismuttisuojien ja annosmoduloinnin vaikutusta eri elinten säteilyannokseen Siemens SOMATOM Definition Flash TT -laitteella. Tutkimuksen tarve tuli Oulun yliopistollisen sairaalan (OYS) röntgenosastoilta; he halusivat ajantasaiset ohjeistukset vismuttisuojien käytöstä. Tutkimuksessa käytettiin vismuttikilpirauhas- ja silmäsuojaa sekä rintarauhassuojaa kahdella eri paksuisella väliaineella. Käytetty annosmodulointitekniikka oli Siemensin CARE-Dose4D reaaliaikainen putkivirran (mA) modulointi. Säteilyannosten mittaamiseen käytettiin MOSFET -antureita (39 kpl). Ihmiskehon kuvantamista mallinnettiin antropomorfisella fantomilla, jolla oli parafiinista itse valmistetut rinnat. Pelkästään annosmodulaatiota käytettäessä silmän linssin annoksen mitattiin pienentyvän 66 %. Kun käytettiin annosmodulaatiota ja vismuttikilpirauhas- ja silmäsuojaa saatiin annossäästöä lisää 31 % verrattuna pelkän annosmodulaation käyttöön. Rinnan annokseen vaikutti käytetty väliaine. Kun annosmodulaation lisäksi käytettiin 1 cm paksuista väliainetta suojan alla, pienensi se rinnan pinta annosta 34 %, ja vastaavasti annossäästö oli 16 % kun käytettiin 5 cm paksuista väliainetta. Suojien asettaminen suunnittelukuvaan ei nostanut suojien alla olevien elinten säteilyannosta. Annosmodulaation käyttö ja suojien asettaminen suunnittelukuvan jälkeen pienensi eniten säteilyannosta. Merkittävin säteilyannossäästö säteilyherkille elimille tuli annosmodulaation käytöstä yhdistettynä vismuttisuojiin.

Tutkimuksen tavoitteena oli tuoda tutkimustietoa perusteeksi laadittaessa toimintaohjeita Siemens SOMATOM Definition Flash TT -laitteelle vismuttisuojien käytöstä. Johtuen erilaisista annosmodulaatiotekniikoista, vismuttisuojien käytön haitat ja hyödyt voivat vaihdella eri valmistajien kuvantamislaitteiden kesken. Jatkotutkimushaasteena on vismuttisuojien vertaaminen bariumsuojiin, sekä näiden suojien aiheuttaman kuvausartefaktan tutkiminen.

In computed tomography (CT) x-ray shields have been traditionally used to protect organs outside primary radiation field from scattered radiation coming from patient itself, from machine and from surrounding surfaces. There has been developed radiation shields that can be used in imaging area to protect superficial organs from primary radiation. The effect of these shields is based on that they absorb low energy radiation but pass energy spectrum that is used in image formation. The most studied material is bismuth that is reported to give significant dose reduction into superficial organs. Bismuth shields have been however reported to cause artefact and noise to image area under the shield. Aim of this research was to investigate the effect of bismuth shield and automated exposure control of Siemens SOMATOM Definition Flash CT to radiation dose of different organs. The need for the research came from the x-ray wards of the Oulu University hospital; up-to-date directive for the usage of bismuth shields. Bismuth eye and thyroid shields were used and breast shield with two different wide medium were also used. Siemens CARE-Dose4D was used as automated exposure control. MOSFET dosimetry (39 pcs) were used for measurement of the radiation. Human body imaging was modelled with anthropomorphic phantom which had self-made breast made from paraffin.

Radiation dose of the eye was measured to reduce by 66% when automated exposure control was used. When automated exposure control with bismuth thyroid and eye shield were used dose was reduced by 31% compared to using only automated exposure control. When automated exposure control was used with breast shield with 1 cm medium superficial breast dose was reduced by 34% and with shield with 5 cm medium dose was reduced by 16%. Placing the shield in planning image didn’t increase the dose of the organs that were beneath the shield. The highest reduction of the radiation dose was achieved by placing the shield after the planning image and using the automated exposure control. The most significant dose reduction to radiation sensitive organs was achieved by using automated exposure control with bismuth shields.

Research data can be used when planning directive for the usage of bismuth shield for Siemens SOMATOM Definition Flash CT. Because of the different techniques of automated exposure controls results can vary between different manufactures. Further research challenges are to compare bismuth shields with barium shields and to study imaging artefacts produced by these shields.