La limitación de CTDIvol y DLP

Use of Water Equivalent Diameter for Calculating Patient Size and Size-Specific Dose Estimates (SSDE) in CT

1. Introducción

Los valores del índice de dosis de tomografía computarizada por volumen (CTDIvol) y del producto de duración de dosis (DLP) se utilizan con frecuencia para representar las dosis de radiación de una tomografía computarizada. La limitación de CTDIvol y DLP es que son sustitutos de la dosis del paciente, proporcionando información sobre la salida del escáner sólo para una condición estandarizada muy específica. La dosis recibida por un paciente depende tanto del tamaño del paciente como de la salida del escáner. Turner et al. demostraron que usando CTDIvol como factor de normalización, se pueden obtener estimaciones de dosis de órganos para un tamaño específico de paciente, y que la relación con el tamaño del paciente fue consistente en todos los modelos de escáner. Sus resultados mostraron un enfoque prometedor para estimar las dosis de órganos dependientes del tamaño, específicas del escáner y del examen, basándose en el tamaño del paciente y en el CTDIvol reportado por el escáner. Por lo tanto, obtener información precisa sobre el tamaño del paciente es crucial para estimar la dosis del paciente en la TC.

El informe 204 de la Asociación Americana de Físicos en Medicina (AAPM) describió el uso de una métrica de tamaño que incluía las dimensiones físicas del paciente (anteroposterior [AP], lateral, AP + lateral o diámetro efectivo), en combinación con la salida del escáner (CTDIvol), para determinar las estimaciones de dosis específicas de tamaño (SSDE) de la exploración por TAC. La dimensión del paciente puede determinarse utilizando herramientas físicas o electrónicas. Los dispositivos físicos, como los calibradores que se usaban frecuentemente en la radiografía antes del uso rutinario del fototiempo, pueden usarse para medir el grosor del paciente en las direcciones AP o laterales. Alternativamente, se pueden utilizar herramientas de medición electrónicas para medir las dimensiones físicas, ya sea a partir de la radiografía del localizador de TC o de una imagen de TC axial. Los factores de conversión utilizados para calcular la SSDE a partir de CTDIvol reportados en el Informe 204 del AAPM se derivaron de datos experimentales y de Monte Carlo y se normalizaron al tamaño del paciente en términos de materiales equivalentes en agua o tejidos.

Para la tarea de calcular la SSDE, se utilizó el tamaño geométrico como sustituto para la atenuación de los rayos X de un paciente. Sin embargo, la atenuación de los rayos X es el parámetro físico fundamental que afecta la absorción de los rayos X y, por lo tanto, es más relevante que el tamaño geométrico del paciente para determinar la dosis de radiación absorbida por el paciente. Por ejemplo, las regiones del tórax y del abdomen podrían tener las mismas dimensiones físicas externas. Sin embargo, debido a que los pulmones son menos densos y de diferente composición que el tejido abdominal, el tórax atenuaría menos fotones de rayos X que el abdomen. Para la misma salida de escáner (CTDIvol), la región torácica experimentaría una mayor fluencia de radiación y, por lo tanto, tendría una dosis absorbida más alta que una región abdominal con las mismas dimensiones geométricas. Mientras que los operadores de TC pueden medir el AP o el ancho lateral de un paciente, actualmente no tienen una forma práctica de medir la atenuación. Tanto la radiografía de un localizador CT como los datos de proyección CT son mediciones de la atenuación de rayos X integrada a lo largo de un trayecto de rayos X, y una imagen CT es un mapa de sección transversal de los coeficientes de atenuación lineal de los materiales en la imagen, normalizados a la atenuación lineal del agua. Por lo tanto, la radiografía del localizador CT, los datos de proyección CT y la imagen CT contienen información que puede ser usada para estimar la atenuación del paciente.

El encargo del Grupo de Trabajo 220 de la AAPM fue desarrollar una métrica robusta y científicamente sólida para estimar automáticamente el tamaño del paciente en la TC que tuviera en cuenta la atenuación del paciente y permitiera la determinación rutinaria de la SSDE para todos los pacientes, con poca o ninguna intervención del usuario. Este grupo de trabajo tenía el objetivo específico de desarrollar un enfoque práctico y estandarizado para estimar el tamaño del paciente que pudieran implementar los fabricantes de escáneres por TAC y otros utilizando radiografías de localizadores por TAC, imágenes por TAC axial u otros datos derivados del proceso de escaneo (por ejemplo, datos de proyección). Las ventajas y limitaciones de los diferentes métodos se examinaron durante las deliberaciones de los grupos de trabajo y se resumen en el presente informe. Esto incluye la comparación de la SSDE calculada utilizando varias métricas de tamaño geométrico, como las dimensiones AP o laterales y el diámetro efectivo, y métricas de atenuación, como el diámetro equivalente en agua. Finalmente, se presentan recomendaciones sobre la adopción e implementación de un enfoque estandarizado para estimar el tamaño de los pacientes.

Este informe está organizado de la siguiente manera. En primer lugar, se presenta el concepto de diámetro equivalente de agua (Dw) y se describe la metodología para calcularlo a partir de una imagen de TC o de una imagen de radiografía de localizador de TC. En segundo lugar, se proporcionan datos que comparan la precisión de las estimaciones de dosis de Monte Carlo realizadas utilizando métricas basadas en geometría versus métricas basadas en atenuación para una serie de fantomas virtuales de abdomen y tórax y sus respectivas imágenes virtuales de TC, y para las imágenes de pacientes. En tercer lugar, se proporcionan datos que comparan los cálculos Dw de la imagen de TC y las mediciones fantoma de la radiografía del localizador de TC. En cuarto lugar, se discuten las consideraciones prácticas implicadas en la implementación de cualquiera de los dos enfoques, y se ofrecen recomendaciones para los usuarios y para los fabricantes. Finalmente, se sugiere una hoja de ruta para la adopción comercial de modo que tanto el tamaño del paciente como la SSDE puedan calcularse de forma robusta y consistente entre los fabricantes de escáneres de TC, y los valores resultantes se almacenen en la cabecera de la imagen DICOM o en el informe de dosis estructurada DICOM.

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