Increasing source to image distance for AP pelvis imaging: impact on radiation dose and image quality

Aim - A quantative primary study to determine whether increasing source to image distance (SID), with and without the use of automatic exposure control (AEC) for antero-posterior (AP) pelvis imaging, reduces dose whilst still producing an image of diagnostic quality. Methods - Using a computed radiography (CR) system, an anthropomorphic pelvic phantom was positioned for an AP examination using the table bucky. SID was initially set at 110 cm, with tube potential set at a constant 75 kVp, with two outer chambers selected and a fine focal spot of 0.6 mm. SID was then varied from 90 cm to 140 cm with two exposures made at each 5 cm interval, one using the AEC and another with a constant 16 mAs derived from the initial exposure. Effective dose (E) and entrance surface dose (ESD) were calculated for each acquisition. Seven experienced observers blindly graded image quality using a 5-point Likert scale and 2 Alternative Forced Choice software. Signal-to-Noise Ratio (SNR) was calculated for comparison. For each acquisition, femoral head diameter was also measured for magnification indication. Results - Results demonstrated that when increasing SID from 110 cm to 140 cm, both E and ESD reduced by 3.7% and 17.3% respectively when using AEC and 50.13% and 41.79% respectively, when the constant mAs was used. No significant statistical (T-test) difference (p = 0.967) between image quality was detected when increasing SID, with an intra-observer correlation of 0.77 (95% confidence level). SNR reduced slightly for both AEC (38%) and no AEC (36%) with increasing SID. Conclusion - For CR, increasing SID significantly reduces both E and ESD for AP pelvis imaging without adversely affecting image quality.

A balance between image quality and effective dose in orbital X-ray screening for ferromagnetic IOFBs: a pilot study

Purpose: To investigate whether standard X-ray acquisition factors for orbital radiographs are suitable for the detection of ferromagnetic intra-ocular foreign bodies in patients undergoing MRI. Method: 35 observers, at varied levels of education in radiography, attending a European Dose Optimisation EURASMUS Summer School were asked to score 24 images of varying acquisition factors against a clinical standard (reference image) using two alternative forced choice. The observers were provided with 12 questions and a 5 point Likert scale. Statistical tests were used to validate the scale, and scale reliability was also measured. The images which scored equal to, or better than, the reference image (36) were ranked alongside their corresponding effective dose (E), the image with the lowest dose equal to or better than the reference is considered the new optimum acquisition factors. Results: Four images emerged as equal to, or better than, the reference in terms of image quality. The images were then ranked in order of E. Only one image that scored the same as the reference had a lower dose. The reference image had a mean E of 3.31μSv, the image that scored the same had an E of 1.8μSv. Conclusion: Against the current clinical standard exposure factors of 70kVp, 20mAs and the use of an anti- scatter grid, one image proved to have a lower E whilst maintaining the same level of image quality and lesion visibility. It is suggested that the new exposure factors should be 60kVp, 20mAs and still include the use of an anti-scatter grid.

Reducing effective dose to a paediatric phantom by using different combinations of kVp, mAs and additional filtration whilst maintaining image quality

Purpose: To determine whether using different combinations of kVp and mAs with additional filtration can reduce the effective dose to a paediatric phantom whilst maintaining diagnostic image quality. Methods: 27 images of a paediatric AP pelvis phantom were acquired with different kVp, mAs and additional copper filtration. Images were displayed on quality controlled monitors with dimmed lighting. Ten diagnostic radiographers (5 students and 5 experienced radiographers) had eye tests to assess visual acuity before rating the images. Each image was rated for visual image quality against a reference image using 2 alternative forced choice software using a 5-point Likert scale. Physical measures (SNR and CNR) were also taken to assess image quality. Results: Of the 27 images rated, 13 of them were of acceptable image quality and had a dose lower than the image with standard acquisition parameters. Two were produced without filtration, 6 with 0.1mm and 5 with 0.2mm copper filtration. Statistical analysis found that the inter-rater and intra-rater reliability was high. Discussion: It is possible to obtain an image of acceptable image quality with a dose that is lower than published guidelines. There are some areas of the study that could be improved. These include using a wider range of kVp and mAs to give an exact set of parameters to use. Conclusion: Additional filtration has been identified as amajor tool for reducing effective dose whilst maintaining acceptable image quality in a 5 year old phantom.

Grid structure impact in sparse point representation of derivatives

In the Sparse Point Representation (SPR) method the principle is to retain the function data indicated by significant interpolatory wavelet coefficients, which are defined as interpolation errors by means of an interpolating subdivision scheme. Typically, a SPR grid is coarse in smooth regions, and refined close to irregularities. Furthermore, the computation of partial derivatives of a function from the information of its SPR content is performed in two steps. The first one is a refinement procedure to extend the SPR by the inclusion of new interpolated point values in a security zone. Then, for points in the refined grid, such derivatives are approximated by uniform finite differences, using a step size proportional to each point local scale. If required neighboring stencils are not present in the grid, the corresponding missing point values are approximated from coarser scales using the interpolating subdivision scheme. Using the cubic interpolation subdivision scheme, we demonstrate that such adaptive finite differences can be formulated in terms of a collocation scheme based on the wavelet expansion associated to the SPR. For this purpose, we prove some results concerning the local behavior of such wavelet reconstruction operators, which stand for SPR grids having appropriate structures. This statement implies that the adaptive finite difference scheme and the one using the step size of the finest level produce the same result at SPR grid points. Consequently, in addition to the refinement strategy, our analysis indicates that some care must be taken concerning the grid structure, in order to keep the truncation error under a certain accuracy limit. Illustrating results are presented for 2D Maxwell's equation numerical solutions.

Radiological imaging in digital systems: the effect of exposure parameters in diagnostic quality and patient dose

Esta tese pretende contribuir para o estudo e análise dos factores relacionados com as técnicas de aquisição de imagens radiológicas digitais, a qualidade diagnóstica e a gestão da dose de radiação em sistema de radiologia digital. A metodologia encontra-se organizada em duas componentes. A componente observacional, baseada num desenho do estudo de natureza retrospectiva e transversal. Os dados recolhidos a partir de sistemas CR e DR permitiram a avaliação dos parâmetros técnicos de exposição utilizados em radiologia digital, a avaliação da dose absorvida e o índice de exposição no detector. No contexto desta classificação metodológica (retrospectiva e transversal), também foi possível desenvolver estudos da qualidade diagnóstica em sistemas digitais: estudos de observadores a partir de imagens arquivadas no sistema PACS. A componente experimental da tese baseou-se na realização de experiências em fantomas para avaliar a relação entre dose e qualidade de imagem. As experiências efectuadas permitiram caracterizar as propriedades físicas dos sistemas de radiologia digital, através da manipulação das variáveis relacionadas com os parâmetros de exposição e a avaliação da influência destas na dose e na qualidade da imagem. Utilizando um fantoma contraste de detalhe, fantomas antropomórficos e um fantoma de osso animal, foi possível objectivar medidas de quantificação da qualidade diagnóstica e medidas de detectabilidade de objectos. Da investigação efectuada, foi possível salientar algumas conclusões. As medidas quantitativas referentes à performance dos detectores são a base do processo de optimização, permitindo a medição e a determinação dos parâmetros físicos dos sistemas de radiologia digital. Os parâmetros de exposição utilizados na prática clínica mostram que a prática não está em conformidade com o referencial Europeu. Verifica-se a necessidade de avaliar, melhorar e implementar um padrão de referência para o processo de optimização, através de novos referenciais de boa prática ajustados aos sistemas digitais. Os parâmetros de exposição influenciam a dose no paciente, mas a percepção da qualidade de imagem digital não parece afectada com a variação da exposição. Os estudos que se realizaram envolvendo tanto imagens de fantomas como imagens de pacientes mostram que a sobreexposição é um risco potencial em radiologia digital. A avaliação da qualidade diagnóstica das imagens mostrou que com a variação da exposição não se observou degradação substancial da qualidade das imagens quando a redução de dose é efectuada. Propõe-se o estudo e a implementação de novos níveis de referência de diagnóstico ajustados aos sistemas de radiologia digital. Como contributo da tese, é proposto um modelo (STDI) para a optimização de sistemas de radiologia digital.

Avaliação da dose glandular média (MGD) em três sistemas mamográficos

Este estudo tem por objectivos determinar a Dose Glandular Média - Mean Glandular Dose (MGD) - em 3 sistemas de Mamografia e comparar os valores obtidos com os referenciais internacionais. O estudo foi realizado num sistema analógico de Écran-Película (EP) e em dois sistemas de imagem digital (CR e DR). Foi efectuado o cálculo da Entrance Surface Air Kerma (ESAK) e da MGD em três equipamentos a partir de uma amostra de dados referentes a 30 mulheres assintomáticas, com idades compreendidas entre os 40 e 64 anos. Em cada equipamento objecto de análise, foram recolhidos os dados referentes a 10 mulheres. Foram consideradas as projecções crânio-caudal (CC) e oblíqua médio-lateral (MLO). A análise de resultados revelou que o valor de MGD varia quando se compara os três sistemas. Nas incidências CC os valores de MGD obtidos foram de 1,54 mGy (EP), 1,78 mGy (CR) e 0,82 mGy (DR). Nas incidências MLO o valor de MGD foi de 1,53 mGy no sistema EP, de 1,78 mGy no CR e 0,87 mGy no sistema DR. Constata-se que o valor de MGD na incidência de CC é inferior ao valor de MGD na incidência MLO, excepto para o sistema EP. Verifica-se também que o sistema EP apresenta maior variabilidade nos dados de MGD comparativamente com os restantes sistemas. O sistema DR é o que apresenta a menor variabilidade de valores MGD e também valores de MGD mais baixos. Comparando os resultados deste estudo com as referências internacionais, verifica-se que a MGD se encontra abaixo do limite de 2 mGy recomendado. ABSTRACT - This study aims to estimate the Mean Glandular Dose (MGD) associated with three different mammographic systems and compare the results with recommended international reference values. The systems included in the study included a conventional Screen-Film (SF) system and two digital mammography systems (CR and DR). Entrance Surface Air Kerma (ESAK) and MGD associated with each equipment were calculated. A sample of 30 healthy women (age ranging from 40 to 64 years old) undertaking screening mammography was considered in this study. The mammographic exam includes two projections, cranio-caudal (CC) and medio-lateral oblique (MLO). The MGD results obtained for CC projection were 1,54 mGy (SF), 1,78 mGy (CR) and 0,82 mGy (DR). MGD values for the MLO projection were 1,53 mGy (SF), 1,78 mGy (CR) and 0,87 mGy (DR). Results show that MGD value is slightly lower in the CC projection than in MLO, except for the SF system (1,54 mGy; 1,53 mGy). In addition the MGD for the SF system varied more than that associated with the digital systems. The DR system allows a narrow variation of MGD values and also lower MGD values. Comparing this study results with the international references we concluded that MGD values are below the 2 mGy recommended value for the three systems evaluated.

Medições de dose no cristalino e na tiróide em tomografia computorizada: projecto

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde. Área de especialização: Protecção Contra Radiações

Avaliação da dose absorvida na tiróide, em cintigrafias com 123I e Na99mTcO4 utilizando modelos biocinéticos e métodos de Monte Carlo

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde. Área de especialização: Protecção contra Radiações

Assessment of patient dose in digital systems

The assessment of patient dose has gained increased attention, still being an issue of concern that arises from the use of digital systems. The development of digital technology offers the possibility for a reduction of radiation dose around 50% without loss in image quality when compared to a conventional screen–film system. Digital systems give an equivalent or superior diagnostic performance and also several other advantages, but the risk of overexposure with no adverse effect on image quality could be present. This chapter refers to the management of patient dose and provides an explanation of dose-related concepts. In this chapter, exposure influence in dose and image representation and the effects of radiation exposure are also discussed.

Erros de distribuição em dose unitária: tipos e causas

Os erros de medicação são um problema de saúde pública com uma repercussão económica importante, afectando a qualidade de vida dos utentes e os custos em saúde. Ao nível da farmácia hospitalar, “que tem como principal função a dispensa dos medicamentos aos doentes de acordo com a prescrição médica, nas quantidades e especificações solicitadas, de forma segura e no prazo requerido, promovendo o uso seguro e racional do medicamento,” o erro de distribuição é definido como a discrepância entre a ordem prescrita pelo médico e o atendimento dessa ordem, podendo gerar oportunidades de erros de administração. Os erros classificam-se em função da etapa do circuito do medicamento em que ocorrem: prescrição, distribuição e administração. A distribuição de medicamentos em sistema de dose unitária (DMDU) está descrita como imperativo para aumentar a segurança no circuito do medicamento, prevendo uma distribuição diária de medicamentos, em dose individual unitária, para um período de 24 horas. Sempre que possível, a DMDU deverá apoiar-se em equipamentos semi-automáticos, para redução dos erros. Sendo a qualidade e segurança uma preocupação crescente e uma prioridade dos sistemas de saúde, os profissionais de saúde devem intervir activamente na melhoria dos sistemas de utilização dos medicamentos para garantir a segurança do doente. Consequentemente, vários estudos têm sido desenvolvidos para verificar os tipos de erros mais frequentes em farmácia hospitalar. Objectivo do estudo: identificar os principais erros de distribuição em dose unitária descritos na literatura nos últimos 5 anos e as suas causas, através de uma revisão sistemática.

A Step-up mu-Power Converter for Solar Energy Harvesting Applications, using Hill Climbing Maximum Power Point Tracking

This paper presents a step-up micro-power converter for solar energy harvesting applications. The circuit uses a SC voltage tripler architecture, controlled by an MPPT circuit based on the Hill Climbing algorithm. This circuit was designed in a 0.13 mu m CMOS technology in order to work with an a-Si PV cell. The circuit has a local power supply voltage, created using a scaled down SC voltage tripler, controlled by the same MPPT circuit, to make the circuit robust to load and illumination variations. The SC circuits use a combination of PMOS and NMOS transistors to reduce the occupied area. A charge re-use scheme is used to compensate the large parasitic capacitors associated to the MOS transistors. The simulation results show that the circuit can deliver a power of 1266 mu W to the load using 1712 mu W of power from the PV cell, corresponding to an efficiency as high as 73.91%. The simulations also show that the circuit is capable of starting up with only 19% of the maximum illumination level.

Estudo dosimétrico comparativo do Acuros® XB: algoritmo avançado de cálculo de dose com o AAA – Anisotropic Analytical Alghorithm, em tratamentos de radioterapia externa com a técnica de RapidArc™

Mestrado em Radioterapia.

Avaliação da distribuição de dose no CTV-PTV através de imagem guiada em doentes com carcinoma da próstata

Mestrado em Radioterapia.

Otimização de dose em mamografia

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde. Área de especialização: Imagem Digital com Radiação X.

What do we know about the α/β for prostate cancer?

Since last decade, the debate on the parameter which reflects prostate cancer sensitivity to fractionation in a radiotherapy treatment, the α/β, has become extensive. Unlike most tumors, the low labeling indices (LI) and large potential doubling time that characterize the prostate tumor led some authors to consider that it may behave as a late responding tissue. So far, the existing studies with regard to this subject point to a low value of α/β, around 2.7 Gy, which may be considered as a therapeutic gain in relation to surrounding normal tissues by using fewer and larger fractions. The aim of this paper is to review several estimates that have been made in the last few years regarding the prostate cancer α/β both from clinical and experimental data, as well as the set of factors that have potentially influenced these evaluations.