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.

Evaluation of exposure index (IgM) in orthopaedic radiography

The exposure index (lgM) obtained from a radiographic image may be a useful feedback indicator to the radiographer about the appropriate exposure level in routine clinical practice. This study aims to evaluate lgM in orthopaedic radiography performed in the standard clinical environment. We analysed the lgM of 267 exposures performed with an AGFA CR system. The mean value of lgM in our sample is 2.14. A significant difference (P=0.000<0.05) from 1.96 lgM reference is shown. Data show that 72% of exposures are above the 1.96 lgM and 42% are above the limit of 2.26. Median values of lgM are above 1.96 and below 2.26 for Speed class (SC) 200 (2.16) and SC400 (2.13). The interquartile range is lower in SC400 than in SC200. Data seem to indicate that lgM values are above the manufacturer’s reference of 1.96. Departmental exposure charts should be optimised to reduce the dose given to patients.

Evaluation of exposure parameters in plain radiography: a comparative study with european guidelines

Typical distribution of exposure parameters in plain radiography is unknown in Portugal. This study aims to identify exposure parameters that are being used in plain radiography in the Lisbon area and to compare the collected data with European references [Commission of European Communities (CEC) guidelines]. The results show that in four examinations (skull, chest, lumbar spine and pelvis), there is a strong tendency of using exposure times above the European recommendation. The X-ray tube potential values (in kV) are below the recommended values from CEC guidelines. This study shows that at a local level (Lisbon region), radiographic practice does not comply with CEC guidelines concerning exposure techniques. Further national/local studies are recommended with the objective to improve exposure optimisation and technical procedures in plain radiography. This study also suggests the need to establish national/local diagnostic reference levels and to proceed to effective measurements for exposure optimisation.

Identificação dos parâmetros técnicos de exposição em exames radiológicos convencionais na região de Lisboa: uma comparação com a referência europeia

Em Portugal não são conhecidos estudos publicados que identifiquem com clareza as distribuições típicas dos valores associados aos parâmetros técnicos de exposição utilizados nos exames radiológicos mais comuns. Este estudo tem como objectivos identificar os parâmetros técnicos utilizados em exames radiológicos convencionais na região de Lisboa e comparar os dados com a referência europeia CEC. Os resultados obtidos evidenciam que nas projecções estudadas existe uma predominância para o uso de termos de exposição acima da recomendação CEC e de valores de potencial da ampola (kV) abaixo da recomendação. Esta investigação sugere a necessidade de fixar os NRD nacionais, e/ou locais, e efectuar as respectivas medições, dado que a optimização da exposição é um mecanismo de controlo fundamental para limitar as exposições desnecessárias dos pacientes às radiações ionizantes. Conclui-se que a nível local (região da Grande Lisboa) existe um desconhecimento da prática radiológica enquadrada nos referenciais europeus de boa prática radiológica. Desconhecendo-se a situação a nível nacional, sugerem-se estudos no sentido de identificar os padrões de prática radiológica a nível do País e de promover a optimização dos procedimentos em radiologia convencional. ABSTRACT - Typical distribution of exposure parameters in plain radiography is unknown in Portugal. This study aims to identify exposure parameters that are being used in plain radiography in Lisbon area and to compare collected data with European references (CEC guidelines). Results show that in the four anatomic regions there is a strong tendency of using exposure times above the European recommendation. We also found that x-ray tube potential values (kV) are below the recommended values from CEC guidelines. This study shows that at a local level (Lisbon region) radiographic practice does not fit with CEC guidelines concerning exposure techniques. We suggest continuing national/local studies with the objective to improve exposure optimization and technical procedures in plain radiography. This study also suggests the need to establish national/local DRL’s and to proceed to effective measurements for exposure optimization.

Contributo para o estabelecimento de níveis de referência de diagnóstico em equipamentos de TC multidetectores

Actualmente a Tomografia Computorizada (TC) é um dos métodos de diagnóstico por imagem que tem uma maior contribuição para a dose de radiação X recebida pelos pacientes. Pretende-se com este estudo avaliar as doses praticadas em TC e contribuir para o estabelecimento de Níveis de Referência de Diagnóstico (NRD) na região da Grande Lisboa, Portugal. Foram efectuadas medições de dose em 5 equipamentos de TC multidetectores, considerando o abdómen como área anatómica de interesse. Recorreu-se a uma câmara de ionização e a um fantoma para obter o índice de dose de TC (CTDI) e o produto dose-comprimento (DLP), que permitem determinar os NRD. Estes valores foram comparados com os NRD propostos pela Guideline Europeia e com os estudos desenvolvidos em outros países, como o Reino Unido, Grécia e Taiwan. Os resultados revelaram que os valores de NRD obtidos neste estudo (16,7 mGy para o CTDIvol e 436,5 mGy·cm para o DLP) são discrepantes relativamente à Guideline Europeia (±50%), mas muito próximos relativamente aos NRD estabelecidos nos países considerados. Estes valores podem ser eventualmente explicados pelos equipamentos em análise e pela utilização de protocolos de exame adoptados pelos profissionais de Radiologia nas instituições analisadas. ABSTRACT - Nowadays Computed Tomography (CT) is one of the imaging techniques which have a large contribution to radiation dose received by patients. The purpose of this study is to evaluate CT doses and contribute to the establishment of Diagnostic Reference Levels (DRL) in Lisbon, Portugal. Dose measurements on 5 multidetector CT scanners have been performed, considering the abdomen as the anatomic region of interest. All measurements were performed using an ionization chamber and a phantom to obtain the index CT dose (CTDI) and the dose-length product (DLP), which are used to determine DRL. These values were compared not only with European reference dose values but also with DRL studies developed in other countries like United Kingdom, Greece and Taiwan. The results revealed that DRL values obtained in this study (CTDIvol is 16,7 mGy and DLP is 436,5 mGy·cm) have a higher discrepancy to European Guideline (±50%), while the DRL´s of other countries are nearest to values obtained in this study. Those differences may be eventually explained by the type of the evaluated equipments but also by the exam protocols used by the Radiology professionals on the analyzed institutions.

Estudo da resposta de um dosímetro eletrónico individual

Introdução – A monitorização da exposição ocupacional a doses de radiação ionizante pode ser complementada por dosímetros eletrónicos individuais que permitem uma leitura direta da dose de radiação recebida. Dada a dependência energética e de débito de dose já reportada para estes dosímetros, este trabalho pretende determinar a linearidade da resposta de um dosímetro eletrónico individual e estudar o comportamento da sua resposta em função da energia de radiação e do débito de dose. Metodologia – Para estudar a dependência da energia da radiação do dosímetro eletrónico pessoal Vertec Bleeper Sv procedeu‑se à sua irradiação com um equivalente de dose individual, Hp(10), de 500 μSv de radiação gama do Cobalto – 60 (60C) e Césio – 137 (137Cs) e das qualidades de radiação X da série Narrow (N): N‑30, N‑40, N‑60, N‑80, N‑100 e N‑120. Para investigar a dependência da resposta em função do débito de dose aplicaram‑se à ampola de raios X as intensidades de corrente elétrica de 1 mA, 5 mA, 10 mA, 15 mA e 20 mA. Resultados – Não existe uma relação entre a resposta do detetor e a energia de radiação a que este é exposto. Ocorre uma subestimação superior a 50% na grandeza medida para energias inferiores a 33 keV, mas ostenta uma medida relativamente linear da grandeza Hp(10) para doses inferiores a 100 μSv. Também se constata que, à medida que o débito de dose aumenta, existe uma diminuição na resposta do dosímetro. O menor decréscimo na resposta deste dosímetro eletrónico individual dá‑se para as qualidades de radiação N‑30 (1,1%), N‑40 (4,1%) e N‑120 (20,0%). Conclusão – Verifica‑se que a resposta do dosímetro individual Vertec Bleeper Sv depende fortemente da energia da radiação e do débito de dose. ABSTRACT: Introduction – The measurement of occupational exposure to radiation doses can be completed with an electronic personal dosemeter that allows a direct reading and alarm function of the received radiation dose. Due to the energy and dose rate dependence already reported for this type of dosemeter, it is intended, with this work, to determine the response linearity of an Electronic Personal Dosemeter and to study its response behavior to the dose rate and radiation energy. Methodology – The electronic personal dosemeter Vertec Bleeper Sv energy dependency was evaluated by its irradiation with 500 μSv from the radionuclides Cobalt – 60 (60C) and Cesium – 137 (137Cs) as well as by the radiation qualities of the Narrow (N) series: N‑30, N‑40, N‑60, N‑80, N‑100 e N‑120. To investigate the dose rate dependency, the intensities of electric current of 1 mA, 5 mA, 10 mA, 15 mA and 20 mA were applied to the X‑ray tube. Results – There is no relationship between the response of the detector and the radiation energy. For energies below 33 keV there is an underestimation over 50% of the radiation dose measured but the detector presents a linear response for energies under 100 μSv. A dependency on the dose rate is perceived since as the dose rate increases, the response of the individual monitor decreases. There is a smaller decrease for the radiation qualities of N‑30 (1.1%), N‑40 (4.1%) and N‑120 (20.0%). Conclusion – It is concluded that there is a strong dependence of radiation energy and dose rate on the response of an electronic personal dosemeter.

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

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.

Dosimetria numa população de profissionais expostos a radiações ionizantes

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde - Área de especialização: Proteção Contra as Radiações.

Análise dos parâmetros de qualidade das imagens de verificação em radioterapia aplicada a patologias de cabeça e pescoço

Mestrado em Radiações Aplicadas às Tecnologias da Saúde - Área de especialização: Terapia com Radiações.

Isolamento e caracterização de uma proteína tóxica produzida por um isolado açoriano de Bacillus weihenstephanensis

Dissertação de Mestrado, Biotecnologia em Controlo Biológico, 27 de Junho de 2013, Universidade dos Açores.

Occupational exposure to Aflatoxin B1 in swine production and possible contamination sources

Although the adverse health consequences of ingestion of food contaminated with aflatoxin B1 (AFB1) are known, relatively few studies are available on the adverse effects of exposure in occupational settings. Taking this into consideration, our study was developed aiming to elucidate the possible effects of occupational exposure to AFB1 in Portuguese swine production facilities using a specific biomarker to assess exposure to AFB1. In total, 28 workers participated in this study, providing blood samples, and a control group (n  = 30) was composed of subjects without any type of agricultural activity. Fungal contamination was also studied by conventional methods through air, surfaces, and new and used floor coverage. Twenty-one workers (75%) showed detectable levels of AFB1 with values ranging from <1 ng/ml to 8.94 ng/ml and with a mean value of 1.91 ± 1.68 ng/ml. In the control group, the AFB1 values were all below 1 ng/ml. Twelve different Aspergillus species were identified. Aspergillus versicolor presented the highest airborne spore counts (3210 CFU/m3) and was also detected in higher values in surfaces (>300 CFU/cm2). Data indicate that exposure to AFB1 occurs in swine barns, and this site serves as a contamination source in an occupational setting.