Quantificação das grandezas dosimétricas em exames de tomografia computadorizada pediátricos do abdome* * Trabalho realizado no Programa de Pós-graduação do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN/CNEN), Belo Horizonte, MG, Brasil.

Tiago da Silva Jornada Teógenes Augusto da Silva Sobre os autores

Resumos

Objetivo:

Visando contribuir para o conhecimento das doses em tomografia computadorizada (TC), este trabalho teve o objetivo de quantificar grandezas dosimétricas associadas a exames do abdome em pacientes pediátricos, comparando-as com os níveis de referência em radiodiagnóstico (NRD).

Materiais e métodos:

O estudo foi realizado em dois hospitais, em um tomógrafo Toshiba Asteion single-slice e um GE BrightSpeed multi-slice. Medidas foram feitas com uma câmara de ionização tipo lápis e um objeto simulador de tronco de polimetilmetacrilato de 16 cm de diâmetro.

Resultados:

Os valores do índice ponderado de kerma no ar (CW) não apresentaram diferenças significativas, porém, para as grandezas índice de kerma no ar volumétrico (CVOL), produto kerma-comprimento (PKL,CT) e dose efetiva, as diferenças foram relevantes.

Conclusão:

Apenas o CW apresentou valores menores que os NRD, sugerindo que a otimização não seria necessária. Porém, os valores de PKL,CT e dose efetiva mostraram que há espaço para reduzir as doses de radiação pediátricas. Este trabalho ressalta a importância de avaliar todas as grandezas dosimétricas associadas aos exames por TC.

Exames tomográficos pediátricos; Grandezas dosimétricas; Índice ponderado de dose; Índice de kerma no ar volumétrico; Produto kerma-comprimento


Objective:

Aiming at contributing to the knowledge on doses in computed tomography (CT), this study has the objective of determining dosimetric quantities associated with pediatric abdominal CT scans, comparing the data with diagnostic reference levels (DRL).

Materials and methods:

The study was developed with a Toshiba Asteion single-slice CT scanner and a GE BrightSpeed multi-slice CT unit in two hospitals. Measurements were performed with a pencil-type ionization chamber and a 16 cm-diameter polymethylmethacrylate trunk phantom.

Results:

No significant difference was observed in the values for weighted air kerma index (CW), but the differences were relevant in values for volumetric air kerma index (CVOL), air kerma-length product (PKL,CT) and effective dose.

Conclusion:

Only the CW values were lower than the DRL, suggesting that dose optimization might not be necessary. However, PKL,CT and effective dose values stressed that there still is room for reducing pediatric radiation doses. The present study emphasizes the importance of determining all dosimetric quantities associated with CT scans.

Pediatric computed tomography scans; Dosimetric quantities; Weighted dose index; Volumetric air kerma index; Air kermalength product


INTRODUÇÃO

O desenvolvimento da tomografia computadorizada (TC) como modo de aquisição de imagens médicas e seu constante avanço tecnológico ao longo dos anos fizeram crescer sua aplicação, e atualmente ela é uma das mais importantes técnicas radiológicas de fácil acesso para grande parte da população(1Brenner DJ, Hall EJ. Computed tomography - an increasing source of radiation exposure. N Engl J Med. 2007;357:2277-84.). Dentro deste contingente populacional, o público pediátrico tem aumentando ao longo dos anos. Por exemplo, no ano de 1980, foram realizados 3 milhões de exames tomográficos nos Estados Unidos da América (EUA), passando no ano de 1996 para 62 milhões, sendo que 4 milhões foram realizadas em crianças(1Brenner DJ, Hall EJ. Computed tomography - an increasing source of radiation exposure. N Engl J Med. 2007;357:2277-84.). Estima-se que, de todos os exames por TC realizados mundialmente, 10% são feitos em crianças(2Tack D, Gevenois PA. Radiation dose from adult and pediatric multidetector computed tomography. 1st ed. Berlin: Springer; 2007.).

A consequência da disseminação desta técnica nas práticas médicas é vista no aumento da dose coletiva por exposição de pacientes, pois as doses decorrentes da sua utilização são muito superiores às da exposição provinda de qualquer outra técnica de radiologia convencional(3International Commission on Radiological Protection. Managing patient dose in computed tomography. ICRP Publication 87. Ann ICRP. 2000:30(4).). O aumento significativo do número de exames médicos com TC, associado ao aumento de dose, conduzirá presumivelmente ao acréscimo na probabilidade de desenvolvimento de efeitos danosos, particularmente em crianças, segundo vários estudos epidemiológicos(4Pearce MS, Salotti JA, Little MP, et al. Radiation exposure from CT scans in childhood and subsequent risk of leukaemia and brain tumours: a retrospective cohort study. Lancet. 2012;380:499-505.

Pierce DA, Preston DL. Radiation-related cancer risks at low doses among atomic bomb survivors. Radiat Res. 2000;154:178-86.

Brenner DJ. Estimating cancer risks from pediatric CT: going from the qualitative to the quantitative. Pediatr Radiol. 2002;32:228-41.
-7Brenner DJ, Elliston CD, Hall EJ, et al. Estimated risks of radiation-induced fatal cancer from pediatric CT. AJR Am J Roentgenol. 2001;176:289-96.).

O cenário atual requer uma política de proteção radiológica visando o conhecimento e o controle das doses de radiações envolvidas em procedimentos tomográficos pediátricos. A primeira discussão internacional com foco na proteção radiológica dos pacientes ocorreu na Conferência de Málaga, em 2001, abordando os procedimentos radioterápicos, radiodiagnósticos e os que dizem respeito à medicina nuclear(8International Atomic Energy Agency. Dosimetry in diagnostic radiology: an international code of practice. Technical Reports Series no. 457. Vienna: IAEA; 2007.).

A forma mais usada para a estimativa das doses em TC consiste de medidas com uma câmara de ionização posicionada livre no ar ou inserida em um objeto simulador da cabeça ou do tronco, determinando a grandeza dosimétrica índice de dose em tomografia computadorizada (CTDI), adotada como referência(9Maia AF. Padronização de feixes e metodologia dosimétrica em tomografia computadorizada. [Tese de doutorado]. São Paulo: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares; 2005.). A Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) sugere o uso do termo índice de kerma no ar (Ca) em substituição ao CTDI, porém as duas grandezas têm o mesmo procedimento de obtenção e igual valor numérico(8International Atomic Energy Agency. Dosimetry in diagnostic radiology: an international code of practice. Technical Reports Series no. 457. Vienna: IAEA; 2007.).

O propósito do conhecimento dos valores das grandezas dosimétricas é a possibilidade da sua comparação com os níveis de referência em diagnóstico (NRD). Os NRD são usados como um nível de investigação (uma ferramenta para garantia da qualidade) para consulta, mas não devem ser usados como valores exatos para serem adotados ou usados como restrição de dose. A finalidade dos NRD é evitar doses que não contribuam para o objetivo clínico de um exame por imagem diagnóstica em pacientes, indicando a necessidade de um processo de otimização(1010 Committee 3 of the International Commission on Radiation Units and Measurements. Diagnostic reference levels in medical imaging: review and additional advice. [acessado em 25 de outubro de 2012]. Disponível em: http://www.icrp.org/docs/DRL_for_web.pdf.
http://www.icrp.org/docs/DRL_for_web.pdf...
).

A preocupação com os níveis de radiação nos exames de TC pediátricos tem estimulado ações para proteção radiológica do público pediátrico, entre elas, a campanha Image Gently nos EUA(1111 Image Gently - Education Materials. The alliance for radiation safety in pediatric imaging. [acessado em 12 de março de 2012]. Disponível em: http://www.pedrad.org/associations/5364/ig/Home.aspx.
http://www.pedrad.org/associations/5364/...
). O Estado da Califórnia sancionou uma lei que obriga os prontuários médicos a constarem os valores das grandezas dosimétricas envolvidas nos procedimentos tomográficos(1212 UCDavis Health System. Radiation dose reporting. [acessado em 25 de janeiro de 2013]. Disponível em: http://www.ucdmc.ucdavis.edu/radiology/RadiationDose.html.
http://www.ucdmc.ucdavis.edu/radiology/R...
). No Brasil, não há ainda atitudes semelhantes por parte das autoridades competentes e, adicionalmente, os estudos sobre os valores das grandezas dosimétricas em procedimentos tomográficos pediátricos são praticamente inexistentes(1313 Vilarinho LM, Mota HC, Dias SK. Avaliação de doses em tomografia computadorizada pediátrica. [acessado em 25 de janeiro de 2013]. Disponível em: www.abfm.org.br/c2004/trabalhos/tupo236.pdf.
www.abfm.org.br/c2004/trabalhos/tupo236....
).

O objetivo deste trabalho é quantificar os valores das grandezas dosimétricas específicas de TC, sendo o nicho do estudo pacientes pediátricos submetidos a exames do abdome em duas instituições da cidade de Belo Horizonte. O intuito é estudar a aplicação das grandezas dosimétricas no processo de otimização e verificar se os valores encontrados estão em conformidade com os níveis de referência para radiodiagnóstico.

MATERIAIS E MÉTODOS

Foram adotadas as definições da AIEA(8International Atomic Energy Agency. Dosimetry in diagnostic radiology: an international code of practice. Technical Reports Series no. 457. Vienna: IAEA; 2007.) para as grandezas dosimétricas expressadas em termos do kerma (kinetic energy released per unit mass). O índice ponderado de kerma no ar (CW) (equação 1) tem por finalidade medir o índice de kerma dentro de objetos simuladores; o índice de kerma no ar volumétrico (CVOL) (equação 2) fornece a estimativa da dose em um único corte; o produto kerma-comprimento (PKL,CT) (equação 3) fornece o kerma em toda a área irradiada durante a obtenção da imagem tomográfica. Usou-se também o conceito de dose efetiva, estimada a partir do PKL,CT em função de um fator de conversão k (equação 4; Tabela 1), dependente apenas da região do corpo irradiada(1414 American Association of Physicists in Medicine. The measurement, reporting, and management of radiation dose in CT. AAPM Report No. 96. College Park, MD: AAPM; 2008.).

Tabela 1
Valores do fator de conversão k para a obtenção da dose efetiva(1414 American Association of Physicists in Medicine. The measurement, reporting, and management of radiation dose in CT. AAPM Report No. 96. College Park, MD: AAPM; 2008.).

Os índices de kerma foram obtidos dentro de um objeto cilíndrico de polimetilmetacrilato (PMMA) de densidade de 1,19 ± 0,01 g.cm-3 com 16 cm de diâmetro e 15 cm de comprimento (simulador de tronco pediátrico indicado para pacientes na faixa etária do 1º ao 15º ano de vida). O objeto simulador foi posicionado e devidamente alinhado com o laser do tomógrafo dentro do gantry. Com a câmara de ionização inserida nos eixos periféricos e central do objeto simulador, foram realizadas três medições em termos de PKL. As leituras obtidas foram devidamente corrigidas pelo fator de calibração NPKL,Q igual a 9,97 × 103 Gy.cm.unid-1(15), pelo fator de dependência energética (kQ = 1) e o fator de temperatura e pressão (kTP = 0,9). A medição dos valores das grandezas dosimétricas ocorreu em dois equipamentos de dois hospitais que realizam exames tomográficos do abdome em pacientes pediátricos: um tomógrafo Toshiba Asteion single-slice e um GE BrightSpeed multi-slice. Foi usada uma câmara de ionização tipo lápis, fabricada pela Radcal®, modelo 10X5-CT, com 100 mm de comprimento e aproximadamente 3 mm de raio, acoplada ao eletrômetro fabricado pela Radcal® modelo 9060, para obter os índices de kerma no centro (CPMMA,100,C) e nas extremidades do objeto simulador (CPMMA,100,p) para obter o CW (equação 1).

RESULTADOS

No tomógrafo single-slice, o valor de CW foi 18,73 ± 0,26 mGy, que, para o pitch de 1,2 adotado pelo hospital, corresponde ao valor de CVOL de 14,61 mGy. Para a realização do exame tomográfico pediátrico do abdome, a varredura é de 22 cm ao longo do paciente, resultando em um PKL,CT de 343,51 mGy.cm; isto corresponde a uma dose efetiva de 6,87 mSv, considerando o fator de conversão k = 0,020 (Tabela 1) para a região abdominal de um paciente na faixa etária dos cinco anos de idade(1515 IPEN. Laboratório de calibração de instrumentos LCI. Certificado de calibração nº 0577/2010. Data: 9 de junho de 2010 (impresso).).

No tomógrafo multi-slice, para o pitch de 0,9 e a mesma varredura de 22 cm, o valor do CW foi 18,81 ± 0,22 mGy; o do CVOL, 20,07 mGy; o do PKL,CT, 441,64 mGy.cm; e o da dose efetiva, 8,83 mSv.

DISCUSSÃO

Comparando os resultados obtidos nos dois tomógrafos, observa-se que a diferença entre os valores de CW foi desprezável, porém, para os valores de CVOL, PKL,CT e dose efetiva, o aumento de 37%, 29% e 29%, respectivamente, obtido no tomógrafo multi-slice, pode ser considerado significativo. Este fato é explicado pelo pitch de 0,9 adotado naquele hospital, que ocasiona uma sobreposição dos cortes tomográficos e, consequentemente, uma exposição maior do paciente à radiação.

Para o NRD, para a realização de exames tomográficos pediátricos do abdome em pacientes com cinco anos de idade, são recomendados os valores de 25 mGy para o CW e 360 mGy.cm para o PKL,CT(3International Commission on Radiological Protection. Managing patient dose in computed tomography. ICRP Publication 87. Ann ICRP. 2000:30(4).). Ambos os hospitais indicaram os valores para estas grandezas abaixo do NRD, exceto no valor do PKL,CT no hospital com o tomógrafo multi-slice, que ficou 23% acima do NDR, como mostrado na Figura 1. Como não há uma faixa de tolerância para os valores do NRD, o resultado sugere que no hospital que faz uso do tomógrafo multi-slice tenha início uma avaliação para determinar se o nível adequado de qualidade de imagem poderia ser atingido com menores níveis de dose de radiação.

Figura 1
Comparativo entre os valores para o CW e o PKL,CT e os NRD nos exames de TC pediátricos do abdome.

O aumento de 2 mSv na dose efetiva durante o exame feito no tomógrafo multi-slice, em comparação ao singe-slice, não indica a necessidade de otimização, mesmo considerando que o primeiro possui mais recursos tecnológicos para fornecer aos pacientes doses menores, sem perda da qualidade da imagem. Até o momento, não há NRD em termos de dose efetiva para exames pediátricos; os valores obtidos com resultados de levantamentos das doses efetivas para exames do abdome de adultos em alguns países variam de 5,3 a 13,2 mSv, com uma mediana de 9,5 mSv(2Tack D, Gevenois PA. Radiation dose from adult and pediatric multidetector computed tomography. 1st ed. Berlin: Springer; 2007.). Estes dados sugerem que o valor da dose efetiva de 8,83 mSv, encontrado no tomógrafo multi-slice, não está adequada para um exame pediátrico. Este fato, associado ao valor do PKL,CT, leva a concluir que o início de um processo de otimização é recomendável.

CONCLUSÕES

Considerando apenas a grandeza CW como instrumento comparativo, os dois hospitais não necessitariam iniciar o estudo de um processo de otimização; porém, analisando os valores do PKL,CT no hospital com o tomógrafo multi-slice, fica evidenciada a necessidade de começar o estudo de otimização nos procedimentos técnicos para a obtenção de exames tomográficos pediátricos do abdome.

A grandeza dose efetiva pode ser adotada como critério de julgamento e decisão do início do estudo, de um processo de otimização, averiguando se a imagem tomográfica pode ser obtida sem perda na qualidade diagnóstica, mas com uma menor dose de radiação entregue ao paciente.

Exames de TC possuem ao menos quatro grandezas dosimétricas distintas e com finalidades específicas. O físico médico responsável pela quantificação dos seus valores deve estar ciente destas diferenças e escolher a que melhor se ajusta ao seu propósito. O julgamento da necessidade de otimização, tendo por base apenas uma grandeza dosimétrica, pode ser limitado.

  • *
    Trabalho realizado no Programa de Pós-graduação do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear (CDTN/CNEN), Belo Horizonte, MG, Brasil.
  • Jornada TS, Silva TA. Quantificação das grandezas dosimétricas em exames de tomografia computadorizada pediátricos do abdome. Radiol Bras. 2014 Set/Out;47(5):288–291.

Agradecimentos

À Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), pela bolsa de estudo de mestrado para Tiago da Silva Jornada. Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (Fapemig), pelo apoio financeiro. Este trabalho faz parte do projeto do INCT Metrologia das Radiações em Medicina.

REFERÊNCIAS

  • 1
    Brenner DJ, Hall EJ. Computed tomography - an increasing source of radiation exposure. N Engl J Med. 2007;357:2277-84.
  • 2
    Tack D, Gevenois PA. Radiation dose from adult and pediatric multidetector computed tomography. 1st ed. Berlin: Springer; 2007.
  • 3
    International Commission on Radiological Protection. Managing patient dose in computed tomography. ICRP Publication 87. Ann ICRP. 2000:30(4).
  • 4
    Pearce MS, Salotti JA, Little MP, et al. Radiation exposure from CT scans in childhood and subsequent risk of leukaemia and brain tumours: a retrospective cohort study. Lancet. 2012;380:499-505.
  • 5
    Pierce DA, Preston DL. Radiation-related cancer risks at low doses among atomic bomb survivors. Radiat Res. 2000;154:178-86.
  • 6
    Brenner DJ. Estimating cancer risks from pediatric CT: going from the qualitative to the quantitative. Pediatr Radiol. 2002;32:228-41.
  • 7
    Brenner DJ, Elliston CD, Hall EJ, et al. Estimated risks of radiation-induced fatal cancer from pediatric CT. AJR Am J Roentgenol. 2001;176:289-96.
  • 8
    International Atomic Energy Agency. Dosimetry in diagnostic radiology: an international code of practice. Technical Reports Series no. 457. Vienna: IAEA; 2007.
  • 9
    Maia AF. Padronização de feixes e metodologia dosimétrica em tomografia computadorizada. [Tese de doutorado]. São Paulo: Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares; 2005.
  • 10
    Committee 3 of the International Commission on Radiation Units and Measurements. Diagnostic reference levels in medical imaging: review and additional advice. [acessado em 25 de outubro de 2012]. Disponível em: http://www.icrp.org/docs/DRL_for_web.pdf.
    » http://www.icrp.org/docs/DRL_for_web.pdf.
  • 11
    Image Gently - Education Materials. The alliance for radiation safety in pediatric imaging. [acessado em 12 de março de 2012]. Disponível em: http://www.pedrad.org/associations/5364/ig/Home.aspx.
    » http://www.pedrad.org/associations/5364/ig/Home.aspx
  • 12
    UCDavis Health System. Radiation dose reporting. [acessado em 25 de janeiro de 2013]. Disponível em: http://www.ucdmc.ucdavis.edu/radiology/RadiationDose.html.
    » http://www.ucdmc.ucdavis.edu/radiology/RadiationDose.html
  • 13
    Vilarinho LM, Mota HC, Dias SK. Avaliação de doses em tomografia computadorizada pediátrica. [acessado em 25 de janeiro de 2013]. Disponível em: www.abfm.org.br/c2004/trabalhos/tupo236.pdf.
    » www.abfm.org.br/c2004/trabalhos/tupo236.pdf
  • 14
    American Association of Physicists in Medicine. The measurement, reporting, and management of radiation dose in CT. AAPM Report No. 96. College Park, MD: AAPM; 2008.
  • 15
    IPEN. Laboratório de calibração de instrumentos LCI. Certificado de calibração nº 0577/2010. Data: 9 de junho de 2010 (impresso).

Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    Sep-Oct 2014

Histórico

  • Recebido
    09 Maio 2013
  • Aceito
    15 Abr 2014
Publicação do Colégio Brasileiro de Radiologia e Diagnóstico por Imagem Av. Paulista, 37 - 7º andar - conjunto 71, 01311-902 - São Paulo - SP, Tel.: +55 11 3372-4541, Fax: 3285-1690, Fax: +55 11 3285-1690 - São Paulo - SP - Brazil
E-mail: radiologiabrasileira@cbr.org.br