Introducción
⌅Durante los últimos años, la introducción de nuevas tecnologías diagnósticas y terapéuticas que emplean radiaciones ionizantes, ha provocado un incremento significativo de la exposición médica y de la dosis colectiva por este concepto [1[1]. European Commission. Medical radiation exposure of the european population. Radiation Protection No. 180. European Commission, 2014. Available in: https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/RP180.pdf., 2[2]. UNSCEAR. Report to the General Assembly. Annex A: medical radiation exposure vol. 1. 2008.], situación que ha traído como consecuencia la preocupación de las autoridades y de la comunidad científica. Una expresión de esto es el “llamado de Bonn a la acción” que busca fomentar el trabajo coordinado para abordar los temas del mejoramiento de la protección radiológica en medicina. Este llamado fue realizado en la Conferencia Internacional organizada por el OIEA en 2012, en la Ciudad de Bonn, Alemania; y fortalecido en la Conferencia de seguimiento en Viena, Austria en 2017 [3[3]. IAEA. Bonn call for action platform ]web site]. ]consulta: 12/4/2021]. Available in: https://www.iaea.org/resources/rpop/resources/bonn-call-for-action-platform ]. Especialmente el uso de la Tomografía Computarizada (TC) muestra niveles de incremento significativo en muchos países [1[1]. European Commission. Medical radiation exposure of the european population. Radiation Protection No. 180. European Commission, 2014. Available in: https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/RP180.pdf., 4[4]. REHANI MM. Looking for solutions: vision and a call-forattention for radiation research scientists. Int J Radiat Biol. 2019; 95(6): 703-796., 5[5]. BEBBINGTON NA, HADDOCK BT, BERTILSSON H, et. al. A Nordic survey of CT doses in hybrid PET/CT and SPECT/CT examinations. JNMMI Physics. 2019; 6(24).], también se ha producido un incremento de las dosis en Medicina Nuclear por la incorporación de los equipos híbridos, que arrojan dosis más altas que las convencionales por la combinación de ambos equipos [5[5]. BEBBINGTON NA, HADDOCK BT, BERTILSSON H, et. al. A Nordic survey of CT doses in hybrid PET/CT and SPECT/CT examinations. JNMMI Physics. 2019; 6(24)., 6[6]. MARTÍ-CLIMENT JM, PRIETO E, MORÁN V, et. al. Effective dose estimation for oncological and neurological PET/CT procedures. EJNMMI Research. 2017; 7(1): 37.].
La Medicina Nuclear en Cuba, es una especialidad sujeta a normativas claras y rigurosas, que demandan el estudio y optimización periódica de las dosis que reciben los pacientes por estos exámenes [7[7]. CITMA. Guía de seguridad para la práctica de medicina nuclear. Resolución Nro.40/ 2011 del CITMA. La Habana: CITMA, 2012.], tarea que se describe claramente en sus procedimientos normalizados de operación y que se establece a partir del registro y control de la actividad del radiofármaco administrada al paciente. Sin embargo, la incorporación de equipos híbridos de Tomografía por Emisión del Fotón Único (conocida por sus siglas en inglés, SPECT/CT) o de la Tomografía por Emisión de Positrones combinadas con CT (por sus siglas en inglés, PET/CT), introducen un reto a la práctica diaria, puesto que el registro de los parámetros relacionados con la dosis que recibe el paciente por TC es complejo.
Por otro lado, la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP) propuso el uso de los niveles de referencia de dosis para diagnóstico (NRD) para ayudar en la optimización de la protección radiológica (PR) en la obtención de imágenes médicas con radiaciones ionizantes [8[8]. ICRP. Radiological protection and safety in medicine. ICRP publication 73. Ann ICRP. 1996; 26: 1-47.]. Los NRD se introdujeron para identificar procedimientos de obtención de imágenes en los que se pudieran impartir dosis de radiación a los pacientes, más altas que las consideradas «aceptables» o mucho más bajas que esos niveles de referencia. El estudio que requiere establecer estos niveles es una tarea pendiente en nuestro país, que hasta ahora asume como referencia de buenas prácticas recomendaciones de organizaciones extranjeras. Disponer por lo tanto de herramientas que permitan el estudio de las dosis en TC, es altamente conveniente.
Por esta razón, este trabajo tuvo como objetivo desarrollar y verificar una herramienta automatizada para estudiar los niveles de dosis típicas que reciben los pacientes por la componente TC de los estudios híbridos, que permita caracterizarlos y se convierta en una herramienta para el monitoreo, la optimización, y/o control de las exposiciones médicas.
Materiales y métodos
⌅Producto dosis-longitud (DLP) y Dosis Efectiva
⌅Como primera aproximación a la estimación de la dosis absorbida aplicada al paciente en un protocolo específico de TC, se define la magnitud denominada Índice de Dosis en Tomografía Computada en volumen (CTDIVOL), que describe la dosis promedio de radiación en el volumen x-y-z y es expresado en mGy [9[9]. ANDISCO D, BLANCO S, BUZZI AE. Dosimetría en tomografía computada. Revista Argentina de Radioliología. 2014; 73(3): 156-60.]. Esta magnitud está contenida dentro de los identificadores de los archivos DICOM que contienen las imágenes, de conjunto con otras informaciones relacionadas con el paciente, el protocolo de adquisición, el número de cortes, su espesor, el pitch, etc., que permiten clasificar el estudio y sus características.
La magnitud que se correlaciona con la dosis efectiva y que puede indicar el riesgo, es el producto dosis-longitud (DLP, por sus siglas en inglés: dose-length- product). Este se expresa para una exploración completa, en unidades mGy.cm, de acuerdo con la ecuación :
dónde:
i es la serie de cortes de una secuencia
Ti el espesor de corte nominal
Ni el número de cortes con ese espesor.
En la tomografía helicoidal se utiliza la expresión :
dónde:
L es la longitud real escaneada a lo largo del eje z del paciente.
Esta magnitud tiene la ventaja de ser proporcional a la energía total que se imparte al paciente y, por tanto, con algunas limitaciones, también a la dosis efectiva (E).En este caso se tienen en cuenta factores de peso obtenidos a través de una dosis efectiva normalizada (EDPL, expresada en mSv.mGy−1 .cm−1) que es calculada empleando modelos humanizados por Monte Carlo(MC) y es dependiente de la región expuesta , utilizándose la siguiente fórmula [10[10]. ICRP. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 103. Ann ICRP. 2007; 37(2-4):1-332.]:
El DPL lamentablemente no se reporta en el estándar DICOM de las imágenes, aunque es posible obtenerla matemáticamente a partir de la información recogida en los metadatos al igual que la dosis efectiva (E). Los fabricantes más conocidos han establecido un reporte de dosis para los estudios, a fin de suplir esta falta y favorecer los sistemas de registro de dosis automáticos que ellos promueven de forma particular [11[11]. Universidad de Deusto - Grupo PAS. Estándar y protocolo de imágenes médicas DICOM. ]consulta:11/2/2021]. Disponible en: http://www.pas.deusto.es.].
Herramienta para análisis de dosis de CT a partir de imágenes DICOM
⌅En nuestro país no tenemos herramientas automatizadas disponibles para desarrollar el estudio de las dosis, por lo que para este análisis se desarrolló una herramienta en MATLAB versión 2008b, que está disponible a partir de una cooperación con la Universidad de San Martin (UNSAM), Buenos Aires, Argentina. En él, se desarrollaron todos los algoritmos de lectura de imágenes, obtención automática de la información relacionada con la dosis que recibe el paciente, visualización y salva automática en una base de datos (en forma de fichero excel). La aplicación fue verificada comparando los datos visualizados y exportados correspondientes a cada paciente, contra la información reportada por el fabricante en su visualizador y re-verificado contra la función de visualización delos identificadores DICOM en el sistema ImageJ 1.5e (http://imagej.net/).
Para su verificación y validación, se emplearon los estudios de TC correspondientes a los primeros 62 pacientes, que se encontraban almacenados en la base de datos del SPECT/CT AnyScan SC (Fabricante: Mediso, Número de Serie: AS-501159-SC, del Departamento de Medicina Nuclear del Hospital Clínico Quirúrgico “Hermanos Ameijeiras”) a partir de junio del 2017. El número de la muestra elegido fue superior al valor de n calculado (n=47), considerando que es un tamaño de muestra finito (Np) de 221 estudios (2 meses), con nivel de confianza 95%, coeficiente Za= 1.96, con error absoluto estimado de tener datos erróneos (x<7%) y una probabilidad p=0.05 [12[12]. PÉREZ NC, TORRES JT, GARRASTACHO JC, et. al. Bioestadística. Cienfuegos, Cuba: Universo Sur; 2013. 141 p.].
Para la caracterización de la práctica y el análisis dosimétrico, se registraron los CTDIvol, se estimaron los valores de DLP relacionados con los diferentes tipos de protocolos empleados (ecuación 1 y 2 ), y la dosis efectiva (ecuación 3 ), se calcularon los valores promedios y la desviación estándar para caracterizar los diferentes grupos de interés.
Resultados y discusión
⌅La muestra de los pacientes estudiados estuvo compuesta por 30 mujeres y 32 hombres, con promedio de edad de una 59±16años, peso 73±15 Kg, talla 165±11cm.
Se desarrolló y verificó herramienta computacional integral en Matlab capaz de leer y visualizar las imágenes de los estudios de TC (híbridos o no) de este equipo, obteniendo los datos contenidos en el cabezal DICOM que se relacionan con la dosis que el paciente recibió. Este sistema exporta a formato Excel los campos de los megadatos que son de interés dosimétrico (conservando el anonimato del paciente) como sexo, peso, talla y el identificador numérico del paciente, el protocolo de estudio, la serie y el tipo,kVp, mAs, tiempo de revolución, el espesor de corte, número de cortes, la colimación, el tiempo de exposición, el filtro y el kernel empleado, el CTDIvol, si se utilizó o no algún modo de ahorro de dosis y si es así, cuál método y qué promedio de dosis ahorró (ver figura 1 que muestra los resultados de la ejecución de la aplicación desarrollada en Matlab a través de una porción del fichero de salida en Excel). Este sistema permite además programar otras funciones sobre las imágenes visualizadas, que facilitarán en el futuro evaluar determinados índices de calidad en las mismas y relacionarlos con los parámetros de dosis.
La subrutina programada mostró 100% de concordancia con los parámetros que muestra el lectordel cabezal DICOM de la estación de procesamiento del fabricante y la función correspondiente del Image J, para todos los pacientes. La lectura y visualización de las imágenes fue correcta, conservándose la escala de los números de TC en cada caso.
A pesar de que existen varios productos disponibles de este tipo como DoseWatch (GE Healthcare), DoseWise (Philips), Teamplay (Siemens), DoseTrack (Sectra) y DoseMonitor (PACS Health), estas alternativas son fabricante dependientes, parte integral del equipo y deben incluirse dentro de la compra del sistema [13[13]. CROWLEY C, EKPO EU, CAREY BW, et. al. Radiation dose tracking in computed tomography: red alerts and feedback. Implementing a radiationdose alert system in CT. Radiography. 2021; 27(1):67-74.]. Por lo que esta herramienta es una vía factible para realizar estudios de dosis en los diferentes centros y promover estudios de optimización, sin embargo, se recomienda ampliar esta validación a equipos híbridos de otros fabricantes disponibles en el país.
De este estudio de validación con 62 casos, 33 fueron estudios híbridos distribuidos en 19 SPECT/CT óseos con 99mTc-MDP, 4 son SPECT/CT de paratiroides con 99mTc-MIBI, 2 de 99mTc-MIBI en cerebro y 8 son estudios de 99mTc-MIBI para perfusión. Los resultados de los parámetros dosimétricos estimados, se resumen en la tabla 1.
| Número de estudios | Clasificación | RF | % que emplean modulación de dosis | CTDIvol, prom ±DE (mGy) | DPLprom ±DE (mGy cm) | Eprom ±DE (mSv) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 19 | SPECT/CT óseos | 99mTc-MDP | 73 | 4.1±1.33 | 162.67 ±86 | 2.77 ±1.47 |
| 4 | SPECT/CT paratiroides | 99mTc-MIBI | 74 | 4.85±4.46 | 96.45±39.87 | 0.55±0.22 |
| 2 | SPECT/CT cerebro | 99mTc-MIBI | Bajas dosis | 2.61 | 52.7±5.1 | 0.11±0.01 |
| 8 | CA perfusión miocárdica | 99mTc-MIBI | CA | 2.62 | 102.71±0.46 | 1.71±0.01 |
CA-corrección de atenuación, DE-desviación estándar
Los antecedentes bibliográficos demuestran que la intención clínica marca los niveles de dosis de la componente TC dentro del estudio híbrido, los valores reportados en la literatura son variados [5[5]. BEBBINGTON NA, HADDOCK BT, BERTILSSON H, et. al. A Nordic survey of CT doses in hybrid PET/CT and SPECT/CT examinations. JNMMI Physics. 2019; 6(24)., 14[14]. National Diagnostic Reference Levels (NDRLs) from 19 August 2019. Guidance. [consulta: 12/01/2021]. Available in: https://www.gov.uk/government/publications/diagnostic-radiology-national-diagnostic-reference-levels-ndrls/ndrl., 15[15]. FERRARI M, DE MARCO P, ORIGGI D, PEDROLI G. SPECT/CT radiation dosimetry. Clin Transl Imaging. 2014; 2: 557-69., 16[16]. GIMELLI A, ACHENBACH S, BUECHEL RR, et. al. Strategies for radiation dose reduction in nuclear cardiology and cardiac computed tomography imaging: a report from the European Association of Cardiovascular Imaging (EACVI), the Cardiovascular Committee of European Association of Nuclear Medicine (EANM), and the European Society of Cardiovascular Radiology (ESCR). Eur Heart Journal. 2018; 39: 286-96., 17[17]. BRINDHABAN A. Effective Dose to patients from SPECT and CT during myocardial perfusion imaging. J Nucl Med Technol. 2020; 48: 143-7.]. Por ejemplo, el artículo deNA. Bebbington, et. al., 2019 encontró que los niveles de referencia de dosis en países nórdicos durante estudios SPECT/CT de paratiroides para localización, fueron 5.7 mGy de CTDIvol y 199 mGy.cm de DPL, mientras que en estudios óseos también para localización fue de 4.0 mGy y 215 mGy.cm respectivamente, y en SPECT/CT de perfusión cardíaca para corrección de atenuación se reportan como 2.2 mGy y 53 mGy.cm, respectivamente [5[5]. BEBBINGTON NA, HADDOCK BT, BERTILSSON H, et. al. A Nordic survey of CT doses in hybrid PET/CT and SPECT/CT examinations. JNMMI Physics. 2019; 6(24).]. Los niveles de referencia establecidos por el Reino Unido, en 2017 para estudios SPECT/CT de paratiroides para localización, fueron 5.9 mGy de CTDIvol y 210mGy.cm de DPL, mientras que en los estudios óseos también para localización fue de 4.9 mGy y 150 mGy.cm, y en SPECT/CT de perfusión cardíaca para corrección de atenuación se reportan como 2.1 mGy y 36 mGy.cm, respectivamente [14[14]. National Diagnostic Reference Levels (NDRLs) from 19 August 2019. Guidance. [consulta: 12/01/2021]. Available in: https://www.gov.uk/government/publications/diagnostic-radiology-national-diagnostic-reference-levels-ndrls/ndrl.].
Ferrari M, et. al. (2014) reportaron variaciones de la dosis efectiva para estudios de paratiroides entre 1.2 mSv y 5.4 mSv, mientras que para estudios óseos el rango fue 3.8-4.2 mSv [15[15]. FERRARI M, DE MARCO P, ORIGGI D, PEDROLI G. SPECT/CT radiation dosimetry. Clin Transl Imaging. 2014; 2: 557-69.]. En SPECT/CT de perfusión cardíaca para corrección de atenuación, Gimelli A, et. al. (2018) reporta dosis efectivas entre 0.5-1.0 mSv si se utilizan las estrategias de reducción de dosis [16[16]. GIMELLI A, ACHENBACH S, BUECHEL RR, et. al. Strategies for radiation dose reduction in nuclear cardiology and cardiac computed tomography imaging: a report from the European Association of Cardiovascular Imaging (EACVI), the Cardiovascular Committee of European Association of Nuclear Medicine (EANM), and the European Society of Cardiovascular Radiology (ESCR). Eur Heart Journal. 2018; 39: 286-96.], mientras que Ajit Brindhaban, 2020 reporta rangos de CTDIvol entre 1.12-3.97 mGy, con valores medios de CTDIvol 2.3 ± 1.1mGy y dosis efectiva 1.4 ± 1.0mSv [17[17]. BRINDHABAN A. Effective Dose to patients from SPECT and CT during myocardial perfusion imaging. J Nucl Med Technol. 2020; 48: 143-7.]. Estos resultados preliminares encontrados en HHA, están dentro del rango de los publicados en la literatura, por lo que como estudio de validación y control es aceptable, aunque recomendamos ampliar el estudio para completar el número de casos recomendado en cada protocolo establecido.
El resto de los 62 casos analizados, fueron estudios convencionales de TC clasificados genéricamente como: 7 de cabeza, 7 de tórax , 4 de abdomen-pelvis y el resto de los estudios (11/29) no se incluyeron en ninguna categoría definitiva, por diferentes motivos: su nomenclatura en general no respondía a la definición de estudios típicos o clásicos de TC, la información registrada no era consistente entre los diferentes campos del estudio, no existía correspondencia entre el tipo de estudio seleccionado y el alcance de las imágenes visualizadas. Los resultados de los parámetros dosimétricos estimados para estudios exclusivos de TC, se resumen en la tabla 2.
| Número de estudios | Clasificación | % que emplean modulación de dosis | CTDIvol, prom ±DE (mGy) | DPLprom ±DE (mGy cm) | Eprom ±DE (mSv) |
|---|---|---|---|---|---|
| 7 | Cabeza | 51.42±15.98 | 858.66 ±233.57 | 1.98±0.54 | |
| 7 | Tórax | 4.85± 4.46 | 252.66 ±99.81 | 4.30±1.70 | |
| 4 | Abdomen-pelvis | 12.27± 5.39 | 205.58 ± 66.14 | 3.49±1.12 | |
| 8 | Otros | 63 | 7.65± 7.19 | 200.51 ±256.62 | 3.41±4.36 |
| Clasificación | Referencias | ||||
| KM Kanal et al (19) | Reino Unido (14) | ||||
| CTDIvol (mGy) | DPL (mGy cm) | CTDIvol (mGy) | DPL (mGy cm) | ||
| Cráneo | 56 | 936 | 60 | 970 | |
| Tórax | 15 | 545 | 12 | 610 | |
| Abdomen-Pelvis | 20 | 1004 | 15 | 745 | |
Evaluar los estudios de TC independientes no estaba dentro de los objetivos de este trabajo, que estaba dedicado a la componente TC de los estudios híbridos, sin embargo estos estudios caen dentro del área de responsabilidad del servicio de medicina nuclear, por tanto su caracterización dosimétrica y su optimización se convierte también en una necesidad. La bibliografía sobre las dosis en TC es amplia, pero es también tarea orientada, por eso uniformar los criterios para comparar los indicadores de dosis es una tarea compleja. La dosis a entregar debe estar marcada o relacionada con las indicaciones clínicas de los estudios, que pueden ser muy particulares y variadas, además se adiciona a esta complejidad la diferencia de nomenclaturas empleadas por los fabricantes para señalar los diferentes protocolos y sus características [18[18]. DAMILAKIS J, FRIJA G, HIERATH M, et. al. European study on clinical diagnostic reference levels for X-ray medical imaging. Deliverable 2.1: report and review on existing clinical DRLs. Tender Contract N° ENER/2017/NUCL/SI2.759174. EUCLID-European Study on Clinical DRLs. European Commission, March 2018 EC., 19[19]. KANAL KM, BUTLER PF, SENGUPTA D, et. al. U.S. Diagnostic reference levels and achievable doses for 10 adult CT examinations. Radiology. 2017; 284(1): 120-33.]. Agruparlos de forma eficaz para su análisis, también resulta difícil si los registros no son cuidadosos y consistentes, dentro de las regiones anatómicas clásica encontradas en la literatura como cabeza, cervical/cuello, tórax, abdomen y abdomino-pélvica, como demuestra esta porción de estudios no clasificables (18 %). Estos estudios agrupados como “otros”, mostraron una variabilidad marcada de los parámetros descriptores de dosis (observar tabla 2), donde la desviación estándar es mayor que el valor promedio. Esto denota la necesidad de incrementar la cultura de seguridad de los médicos prescriptores, de los médicos responsables de la exposición y de los propios tecnólogos operadores sobre la importancia de registrar de forma estandarizada esta información.
Kanal K, et. al. (2017) establecen como niveles de referencia de dosis en Estados Unidos para TC de cabeza 56 mGy de CTDIvol y 936 mGy.cm de DPL, para tórax 15 mGy y 545 mG.cm respectivamente, mientras que para la región abdomino-pélvica refieren valores de 20 mGy y 1004 mGy.cm para ambos parámetros. Los NRD establecidos por el Reino Unido, en 2017, para estudios TC de cabeza fueron 60 mGy de CTDIvol y 970 mGy.cm de DPL, para tórax 12 mGy y 610 mGy.cm, mientras que para protocolo abdomen-pelvis refieren valores de 15 mGy y 745 mGy.cm [14[14]. National Diagnostic Reference Levels (NDRLs) from 19 August 2019. Guidance. [consulta: 12/01/2021]. Available in: https://www.gov.uk/government/publications/diagnostic-radiology-national-diagnostic-reference-levels-ndrls/ndrl.] (tabla 2).
Cuba posee niveles de referencia para TC establecidos desde el año 2002 [20[20]. Centro Nacional de Seguridad Nuclear. Reglamento normas básicas de seguridad radiológica. Resolución conjunta CITMA-MINSAP. La Habana: CNSN, 2001. Gaceta oficial de la Rapública de Cuba. La Habana, 2002. Disponible en: http://www.gacetaoficial.cu)], en virtud de la magnitud definida como Dosis promedio en cortes múltiples, que se corresponde con la magnitud aquí denominada CTDIvol. En este caso para estudios de cabeza 50 mGy, columna vertebral lumbar 35mGy y abdomen 25 mGy, valores superiores a los encontrados como promedio en este estudio, excepto para estudios diagnósticos de cráneo que son del mismo orden.
Los valores encontrados en este estudio están en el rango de las referencias bibliográficas, demostrando la validez de la herramienta y su utilidad como elemento de estudio y control de la exposición médica, aunque este estudio debe ampliarse para cumplir criterios estadísticos satisfactorios.
Conclusiones
⌅La herramienta para la lectura automática de los descriptores de dosis desarrollada demostró su validez y utilidad en el equipo estudiado, sin embargo, se recomienda ampliar esta validación a equipos híbridos de otros fabricantes disponibles en el país.
Los resultados preliminares del estudio dosimétrico encontrados en HHA, están dentro del rango de los publicados en la literatura, por lo que son aceptables y efectivos como estudio de validación y control; sin embargo, ampliar el número de estudios a una casuística mayor permitiría establecer los niveles de referencia locales con mayor detalle y una base más sólida para desarrollar estudios de optimización mejor documentados.