Strålehygieniske prinsipper, trender, poenger og løsninger Anders Widmark Avd.radiograf Statens strålevern Høgskolelektor Høgskolen i Gjøvik

Strålingens vekselvirkning med materia Absorpsjon Transmisjon Spredning Forholdet mellom prosessene avhenger helt av stråletype og det materiale som bestråles Registrerende system

Doser fra strålekilder og strålebruk i Norge. Årlige middelverdier (1996) Radon 2 mSv (52 %) Kosmisk 0,3 mSv (8 %) Nedfall 0,05 mSv (1 %) Medisinsk 0,6 mSv (16 %) Div. (A-kraft, industri...) 0,001 mSv (0 %) Nat.Ekstern 0,5 mSv (13 %) Nat.Intern 0,4 mSv (10 %) StrålekildeBeskrivelseVariasjonsområde Middelverdi (mSv) RadonEksponering av bronchiene ,0 Ekstern gammaNaturlig radioaktivitet, U-2380,2 - 3,0 0,5 og Th-232 kjedene Intern aktivitetNaturlige nuklider i kroppen, K-400,3 - 2,0 0,4 KosmiskStråling fra verdensrommet0,3 - 0,4 0,3 Tjernobyl 1. åretGjennomsnitt til norske befolkningen 0,2

Årlig frekvens av røntgenundersøkelser Data fra UNSCEAR (1993)

Røntgendiagnostikk Berettigelse Optimalisering dosebegrensning Medisinsk røntgen diagnostikk gir det desidert høyeste bidraget til total befolkningsdose fra menneskeskapte kilder Det er påvist store variasjoner mellom ulike sykehus i både stråledose til pasient og bildekvalitet CT undersøkelser øker i antall, og utgjør stor andel av total befolkningsdose Mammografi-undersøkelser viktig p.g.a. krav til bildekvalitet og nasjonal screening Angio og intervensjon, viktig både m.h.t. deterministiske effekter på pasient og for beskyttelse av operatør Barnerøntgen viktig p.g.a. økt strålefølsomhet Forvaltning – tilsyn – informasjon – FoU

VANLIG RØNTGENDIAGNOSTIKK  3 millioner undersøkelser per år, 1993 (inkl. CT, mammo som er sterkt økende)  Totalt omkring 3500 manSv per år  Store variasjoner i stråledose for samme undersøkelse utført ved ulike sykehus  Årsak : –ulik undersøkelsesteknikk –suboptimal innstilling av AEC –variabel utstyrskvalitet

,5-3,75> ,5-3,75> 4 Kerma-area product [Gy cm 2 ] Antall observasjoner Total number of obs.: 1185 Mean KAP : 0.94 Gycm 2 Mean Pas. weight : 70 kg Mean no. of films : 2.1 Pasientdoser ved Thorax

0 < > Kerma-area product, [Gy cm 2 ] Antall observasjoner Total no. of obs.: 515 Mean KAP : 20.7 Gycm 2 Mean Pas. weight : 70 kg. Mean no. of films. : 8.7 Pasientdoser ved Urografi

COMPUTER TOMOGRAFI  CT undersøkelser per år (1993)  CT bidrar til ca. 40 % av samlet stråledose fra medisinsk bruk. I dag: 50%  Utviklingen i CT teknologi gjør det stadig raskere å samle inn omfattende bildemateriale  CT gir høyere stråledoser enn vanlige røntgenundersøkelser, men også en helt annen diagnostisk informasjon

CT sammenlignet med konvensjonell røntgen Effektiv dose (mSv) Hode/hjerne Korsryggen Hjerte Bekken Urinveier Lunger Mage/tarm Pasientdoser ved røntgenundersøkelser Computer tomografi Vanlig røntgen NB: Diagnostisk informasjon ikke den samme !

Strålefølsomme organer COMPUTED TOMOGRAFI DOSE TIL ØYELINSER Av betydning ved us av hode/hjerne Svært avhengig av vinkling på gantry DOSE TIL GONADER Av betydning ved u.s. av bekkenområdet I primær scanvolum kan dosene komme opp mot 100 mGy ICRP terskelverdier : Målbar forandring av linsen Gy Katarakt > 2-10 Gy Liver/ kidneys Lumbar spine Abdomen Pelvis Gonade dose (mGy) Ovary Testes Linse doser (mGy) Parallell med skalle basis aksiale snitt Mean Min Max

Tot. mAsPasientdose [mGy]Fingrer radiolog [mGy] ? Sum731 CT-biopsier Doser målt ved norsk sykehus

Strålevernsprinsipper i røntgendiagnostikk  Berettigelse, kostnad-nytte vurderinger  For den enkelte pasient skal nytten ved å få stilt diagnose være større enn eventuell risiko  Undersøkelsen skal ha betydning for diagnosen, og for videre behandling av pasienten  Alternative metoder som ikke involverer bruk av ioniserende stråling bør vurderes  Sett fra samfunnets side må en gitt virksomhet vurderes med tanke på kostnad og samfunnsmessig gevinst

Strålevernsprinsipper i røntgendiagnostikk  Optimalisering  Den enkelte røntgenundersøkelse skal utføres slik at det diagnostiske utbyttet sikres ved lavest mulig stråledose til pasient  Krav til bildekvalitet i forhold til stråledose vil variere med undersøkelsestype og klinisk spørsmålsstilling  Optimalisering handler om valg av apparatur, utstyr og undersøkelsesteknikk  Optimalisering er nøye knyttet til kvalitetskontroll og kompetanse ALARA : As low as reasonably achievable

Strålevernsprinsipper i røntgendiagnostikk  Stråledose til pasient –Det finnes ingen dosegrenser for pasient, så lenge prinsippene om berettigelse og optimalisering er oppfylt –ICRP60 har imidlertid tatt til orde for etablering av “dose constraints” (doseføringer) knyttet til røntgendiagnostiske undersøkelser  Kvalitetskriterier knyttet til tekniske fantom eller kliniske bilder GRUNNLAG : Målinger av doser og bildekvalitet ved alle sykehus Lumbo sacral columna Kerma-area product (Gycm 2 ) Antall observasjoner 3.QUARTILE Nordic guidance level MEDIAN Total no. of observations 527 Mean KAP=9.15 Gycm 2 Mean patient weight 70 kg Mean no. of films 4.1

Dosegrenser for yrkeseksponerte Dosegrensen gjelder helkroppsbestråling og effektiv dose Dosen skal ikke overstige 20 mSv/år For enkeltorganer gjelder følgende: Øyelinse 150 mSv/år Hud, hender og føtter 500 mSv/år Foster - dosen skal ikke overstige 1 mSv etter oppdaget graviditet (NRPA tolkning) Hvis en da får 20 mSv i løpet av et år. Hva betyr det? Strålevernsprinsipper i røntgendiagnostikk

ICRP 60 - Effektiv dose Forskjellige stråleslag har forskjellig biologisk effektivitet WR korrigerer for ulike stråleslag (varierer 1-20) Ekvivalent dose i organ; H T = W R D T, (Sievert, Sv) Ulike organer har forskjellig strålefølsomhet WT korrigerer for organers strålefølsomhet, varierer faktor 20 Effektiv dose korrigerer for både stråleslag og strålefølsomhet Fra effektiv dose kan helserisiko estimeres Effektiv dose gjør det mulig å sammenligne ulike bestrålingssituasjoner mht. risiko som sene skader Effektiv dose må beregnes W T1 Røntgen? Alfa-stråling? Beta-stråling? Nøytron-stråling? WRWR W T2

Effektiv dose (ICRP 60) I røntgendiagnostikk vil ulike organer bli ulikt eller delvis eksponert Ulike organer og vev har forskjellig følsomhet for senvirkninger av stråling Vi kan beregne en tenkt dose, som gitt til hele kroppen, ville medføre samme risiko som om man gir en større dose til en bestemt del av kroppen Denne tenkte dosen kalles effektiv dose, og angis i sievert (Sv) Effektiv dose er summen av den absorberte dosen til ulike organer, vektet med organenes følsomhet for ioniserende stråling der w T er vektfaktor for gitt organ/vev og H T er ekvivalent dose til organet ORGAN/VEV w T Gonader0.20 Rød benmarg Tykktarm Lungevev Magesekk 0.12 Blære Bryster Lever Spiserør Skjoldbruskkjertel 0.05 Hud Benhinner 0.01 Rest0.05 S w T = 1.00

Dosebegreper Huddose (Gy) (eng. Entrance Surface Dose-ESD) - Dosen til hud på inngangsiden. Omfatter også tilbakespredning (vanligvis 20-50%). Kollektiv dose (manSv) - Summen av gjennomsnittelig dose til en kohort (f. eks. befolkningen). Eks. Gjennomsnittelig dose til hver enkelt person fra medisinsk bestråling er 0,78 mSv. 0,78 mSv x 4,35 milj. innb. ~ 3400 manSv Effektiv dose (Sv) - En beregnet dose som er vektet på hele kroppen. Tar hensyn til ulike organers følsomhet. Har kun mening ved vurdering av biologisk risiko (langtidseffekter).

UndersøkelseEffektiv dose [mSv]Ekv.antall thorax Ekv. Naturlig bakgrunnsstråling Thorax PA0,0212 døgn Cranium0,158,5 døgn l-s columna1,2603,5 mnd. Urografi21005,5 mnd. Ventrikkel DK4,52251 år Colon DK9,44702 år Coronar angio/interv ,5 år CT cerebrum21005,5 mnd. CT thorax11,55752,5 år CT abdomen12,86403 år Skjelett scint.3,819010,5 mnd. Myocard scint år Typiske stråledoser til pasient i diagnostikk * * Gjennomsnittlig dose fra naturlig stråling ca. 4,5 mSv/år (3 mGy/dag)

Mulighet for dosereduksjon MetodMulig gevinst Eliminere klinisk unødige u.s. 20% Redusere omtagningsfrekvens fra 10% til 5% 4% Redusere antall filmer per undersøkelse til < medianverdi 16% Redusere gjennomlysningstid til < medianverdi 9% Sum 50% National Radiological Protection Board. Pasient Dose Reduction in Diagnostic Radiology. NRPB 1990.

Hvem? Skjerming av testes skal gjennomføres på menn yngre enn ca. 50 år, hvis testes blir liggende i primærstrålefeltet eller nærmere enn 5 cm fra feltkant. I de fleste tilfeller kan testes skjermes uten tap av diagnostisk informasjon. Eksempel på undersøkelser der testesskjerming bør benyttes er urinveisundersøkelser, lumbosacral columna og pelvis. Hvordan? Skjerming av testes skal i hovedsak gjennomføres med bruk av scrotumkapsel med en skjermingsevne tilsvarende 0,5 mm bly. Når testes ligger i primærstrålefeltet kan scrotumkapsel gi en dosereduksjon på 85-95% avhengig av eksponeringsparametre. Dersom testes blir liggende utenfor strålefeltet, men nær feltkant, kan en scrotumkapsel gi en dosereduksjon på ca. 50%. Dersom testes blir liggende mer enn 5 cm fra feltkanten vil dosen til testes grunnet spredt stråling bli liten. Det er derfor liten hensikt med scrotumkapsel i slike tilfeller. Skjerming med blygummi-teppe har liten effekt. Dette skjermer heller ikke mot spredt stråling fra det bestrålte volumet. Retningslinjer for skjerming av testes

Spredt stråling til testes Testes i strålefeltet Testes utenfor strålefeltet

Ved røntgenundersøkelse av kvinner i fertil alder, hvor undersøkelsen omfatter bestråling av abdomen eller bekken anbefales følgende: Undersøkelse av kvinner i fertil alder 1. Hvis kvinnen er i fertil alder (dvs. >15; <45 år), og undersøkelsen omfatter abdomen eller bekken slik at uterus faller i primærstrålefeltet, skal pasienten spørres om hun er gravid. 2. Dersom det er usikkerhet om en kvinne er gravid, skal hun behandles som gravid. Bruk av graviditetstest kan bli nødvendig når uregelmessige menstruasjonsperioder eller andre forhold gjør vurderingen vanskelig. 3. Hvis kvinnen i følge punkt 1 eller 2 må betraktes som gravid, og undersøkelsen ikke kan utsettes, skal den gjennomføres med spesiell tanke på reduksjon av stråledose til foster. Dette kan bety en begrenset undersøkelse med redusert antall bilder, nøyaktig innblending, begrenset gjennomlysningstid, bruk av spesielt hurtige folier osv. Undersøkelsesmetoder som ikke tar i bruk ioniserende stråling bør eventuelt vurderes.

Hvem? Skjerming av ovarier kan gjennomføres på kvinner yngre enn ca. 45 år, hvis ovariene blir liggende i primærstrålefeltet i AP projeksjoner. En dosereduksjon på opptil 50% kan da oppnås. Skjerming skal ikke gjennomføres hvis det dekker strukturer av klinisk interesse. Hvis ovariene ligger utenfor primærstrålefeltet gis det ikke noen anbefaling om skjerming. Ovarialdosen skyldes da spredt stråling fra det bestrålte volumet som ikke kan skjermes vekk. Hvordan? Skjerming av ovarier bør gjennomføres med med blygummi på pasientens hud. Skjermene bør være spesielt utformede og av egnet størrelse og form. Skjermingsevnen skal være tilsvarende minst 1 mm bly. Nytteeffekten ved bruk av ovarieskjerming (maksimalt ca. 50%) må sees i relasjon til risikoen for å dekke strukturer av klinisk interesse. Praktisk bruk av ovarieskjerming stiller store krav til radiografisk posisjonering. Dette krever og innarbeidede rutiner for bruk av ovarieskjerming. Retningslinjer for skjerming av ovarier

Dekking av gonader Pb Compton spredning Dekking av gonader når de ligger utenfor primærstrålefeltet Pb Compton spredning Dekking av gonader når de ligger i primærstrålefeltet Maks. 50% reduksjon hvis skjermingen er optimal Kun effekt hvis gonadene ligger i primærvolumet (AP) Likevel kun 50% reduksjon av gonadedosen fordi mye av dosen kommer fra spredt stråling Ofte lite aktuelt fordi beskyttelsen skjermer områder av klinisk interesse OBS Ulik anatomi

Sammenligning av doser ved abdominale bilder - AP versus PA (10 mGy inngangsdose, 80 kV, 35 x 47 cm) Effektiv dose Rød benmarg UrinblæreColonLeverVentrikkelUterus AP PA mSv AP versus PA

Blyskjermingens innvirkning på gonadedosen Undersøkelse Gonadedos Gonadedos Dosegevinst uten bly [mGy] med bly [mGy] [mGy] Kvinner Thorax voksen2,9 1,21,7 Thorax nyfødt4,5 3,60,9 Knær1,4 0,50,9 Hånd0,3 <0,3 <0,3 Menn Thorax voksen2,0 0,71,3 Thorax nyfødt1,8 1,40,4 Knær2,3 0,51,8 Hånd <0,3 <0,3 <0,3 Naturlig stråling i løpet av 1 dag: ca. 3 mGy! Cederblad et. al (1983)

Persondosimetri Tidligere - Film dosimeter Nå - Termoluminescens dosimeter (TLD) Minste oppgitte dose: 0,4 mSv >150 keV 0,1 mSv <150 keV Fordeler Mulig å avgjøre om det har vært en engangs- bestråling Minste oppgitte dose: 0,10 mSv - Flat dose-respons kurve Fordeler Nuclearmedisin I keV Avlesinger Doserapporter

Av hvem og hvordan skal dosimeteret bæres? Arbeide med røntganapparat må være av en viss hyppighet før persondosimetri er påkrevd, anslagsvis > 2 ganger per uke –Operasjonspersonale? Dosimeteret skal bæres nær kroppsstammen i skulderhøyde, rettet mot strålekilden Ved bruk av blygummifrakk skal dosimeteret bæres uskjermet

Persondosemonitorering I Norge: Utenpå blygummifrakk i hals/skulderområdet Effektiv dose vesentlig lavere enn persondosimeteravlesingen Under blyfrakken i hals/skulderområdet Effektiv dose mer lik persondosimeteravlesingen Forbedringspotensiale: ”Double badging”

Persondoser 2002 fordelt på yrkesgrupper

Fordeling av persondoser 2002 StrålevernRapport 2003:13: Årsrapport for Statens stråleverns persondosimetritjeneste Statens strålevern. Østerås,

Hva bør finnes av lokal kunnskap om apparatur og strålevern på en røntgenavdeling ? Optimalisering Vite om alle parametere som påvirker bildekvalitet og stråledose til pasient og betjening Kjenne apparaturen og undersøkelsen godt “Knottologi” - Tekniske spesifikasjoner - Kvalitetskontroll Hvordan få til en optimal undersøkelse for den aktuelle pasienten Medisinsk spørsmålsstilling, pasientvekt, barn/voksen, Kunnskap om doser - størrelsesordner - risiko Informere pasienter om doser ved vanlige røntgenundersøkelser Dosenivå bakgrunn - personaldoser - pasient diagnostikk - terapi Kjenne til hvordan man beskytter seg selv Avstand, beskyttelsesutstyr, persondosimetri Graviditetsproblematikk

Spredt stråling Variasjon med HVL (kV) og feltstørrelse Øker med økende HVL Øker med økende feltstørrelse «Rødboka» sid. 191, fig. 9.3 ~ 0,25 ‰ ~ 1 ‰ ~ 3 ‰

Strålekilder i røntgendiagnostikk Lekkasjestråling Primærstråling Spredt stråling

Best geometri BF opp Røntgenrør ned Sparer 3 ganger eller mer i personell dose sammenlignet med

Sekundærstråling til personal Film/bildforsterkere Underbordsrør ØyelinserBryst GonaderKnær 100 cm avstand 1 1,5 2,2 4 Relative verdier referert til øyelinsen

(a) (b) Vinkling av røntgenrøret

Sekundærstråling til personal Sekundærstrålingen øker betydelig når strålefeltet är nær/ utenfor ytterkanten av pasienten. Bruk innblending!

Absorbsjon i vev og sekundærstråling 100 % 50 % 25 % 12 % 6 % 3 % 100 mGy Sekundærstråling - ca. 1 ‰ av huddosen 1 meter til siden 1 m 0,1 mGy 0,011 mGy 3 m 0,025 mGy 2 m Strålningsintensiteten er gånger høyere på inngangsiden Tenk på hvor du har fingrene!

Isodoskurver 90 o LAO

Personlig beskyttelsesutstyr ved arbeid på røntgendiagnostikklab. Blygummifrakk –0,25 mm blyekvivalens ved vanlige røntgenundersøkelser –0,35 mm blyekvivalens ved angiografi/intervensjonsradiologi Thyroideabeskyttelse –0,25 - 0,5 mm Pb ved angiografi/intervensjonsradiologi –spesielt aktuelt ved overbordsgeometri Blybriller –0,25 - 0,5 mm Pb ved angiografi/intervensjonsradiologi –spesielt aktuelt ved overbordsgeometri Blygummihandsker –Beskytter ikke tilstrekkelig i primærfæltet !

Transmisjon gjennom blygummi for sekundærstråling Rørspenning Penetrert strålingPenetrert stråling kV % 601,30,73 702,350,97 804,271,5 906,451,9 1008,252, ,73,85 0,25 mm Pb 0,5 mm Pb

Relativ effektiv dose ved ulike skjermingskombinasjoner og 90 kV Blygummifrakk Thyroidea Relativ effektiv dose Nei Nei 1,0 0,25 Pb Nei 0,17 0,35 Pb Nei 0,14 0,5 Pb Nei 0,12 0,25 Pb Ja 0,09 0,35 Pb Ja 0,07 Poeng – Bedre å beskytte flere organ enn å bruke tykkere skjerming

DAP er den totale eksposisjonen til et areal (Gycm 2 ). Det har ikke noen betydelse i hvilket avstand den måles i. Huddosen, som måles i et punkt, vil avta med kvadraten på avstanden Dose-areal produkt (DAP) versus huddose 150 cm 100 cm 50 cm Dose-areal kammer 50 cm Areal (cm) 10x10 DAP10 Gycm 2 Huddose100 mGy 100 cm 20x20 10 Gycm 2 25 mGy 150 cm 30x30 10 Gycm 2 11 mGy

Bildforsterker (BF) prinsipper Monitor FOV (BF ingang) Fosfor ingangsskjerm Fotokatode Fokuserende elektroder Fosfor utgangsskjerm Anode

Bildeforsterker (BF) BF inngang Rel. huddose til pasient 32 cm (12’’) 22 cm (9’’) 16 cm (6’’) 11 cm (4,5’’) dose 100 dose 200 dose 400 dose 800 Monitor

Arealet=  r 2 Areal BF  cm =  32 2 = 804 cm 2 2 Areal BF  32-70cm = nytt avstand 2 x gml. areal gml. avstand 2 Areal BF  32-70cm = 70 2 x 804 = 394 cm ( ) Dose-areal (DAP) versus huddose Hvis DAP er 2 Gycm 2 blir huddosen: 2 Gycm cm 2 = 0,005 Gy = 5,1 mGy 10 cm 20 cm 70 cm BF inngang:  = 32 cm a= 804 cm 2 a= 394 cm 2 Dose-areal kammer

Dose-areal (DAP) versus huddose Endring av Fokus-hud avstand og BF inngang BF inngang:  = 16 cm FHA = 35 cm 10 cm 20 cm 35 cm a= 201 cm 2 a= 25 cm 2 Dose-areal kammer Arealet=  r 2 Areal BF  cm =  16 2 = 201 cm 2 2 Areal BF  16-70cm = nytt avstand 2 x gml. areal gml. avstand 2 Areal BF  16-70cm = 35 2 x 201 = 25 cm ( ) Hvis DAP er 2 Gycm 2 blir huddosen: 2 Gycm 2 25 cm 2 = 0,08 Gy = 80 mGy

Dosereduksjon ved pulsing Gäller vid samma visualisering av små lågkontrast detaljer – signal/brus (S/N) Kontinuerlig 15 p/s 10 p/s 7,5 p/s 100% 78% 62% 51% Når man reduserer fra kontinuerlig gjennomlysing (30 p/s) til en redusert pulsfrekvens på 15 p/s betyr det at anne hver puls (frame) forsvinner. Øyet har en naturleg evne å integrere støy (averaging), men evnen reduseras pga. at antallet bilder blir mindre. Derfor må høyden per puls (mA) økas for at øyet ska oppnå samme visualisering som med kontinuerlig gjennomlysing. Dosereduksjonen ved pulset gjennomlysning er muligens ikke så stor som forventet!

++ Recursiv filtrering (temporal filtrering) sek

Oppsummering - god strålehygiene Berettigelse - Klar gevinst ved undersøkelsen, dvs. gi effekt på pasientens behandling eller diagnose Henvisningskriterier God arbeidsteknikk (innblending, eksponerings- parametre, gjennomlysningstid m.v.) Utstyr (raster?, film-folie følsomhet m.v.) Kvalitetskontroll/sikring (teknisk, prosedyrer, metoder) ALARA - As low as reasonably achievebly

Medisinsk røntgendiagostikk gir det desidert høyeste bidrag til total befolkningsdose fra menneskeskapte kilder. Det er store variasjoner mellom ulike sykehus i både stråledose til pasient og bildekvalitet. Det synes derfor mulig å redusere befolkningsdosene ved å optimalisere undersøkelsene. Optimalisering av CT undersøkelser er viktig fordi de øker i antall, og utgjør stor andel av total befolkningsdose. Optimalisering av mammografi-undersøkelser viktig pga. krav til bildekvalitet og oppstart av nasjonal screening. Optimalisering av intervensjonsradiologi viktig pga. store doser til enkelte pasienter Opplæring – kompetanse Ny forskrift vil få konsekvenser for Helseforetakene … Oppsummering - god strålehygiene

Poenger......å ta med hjem Blend inn til minste mulige strålefelt Ikke for kort fokus-hud avstand. NB! Skråprojeksjoner Variere projeksjonene ved lange gjennomlysninger Alltid mindre spredt stråling på bildeforsterkersiden Bruk adekvat beskyttelsesutstyr Ikke la klinisk bruk av utstyret avdekke feil. Ha regelmessig servise/enkel kvalitetskontroll.