Dosisinventarisatie Radiodiagnostiek in Vlaanderen Studie uitgevoerd in opdracht van de Vlaamse Milieumaatschappij, MIRA

Transcriptie

1 Dosisinventarisatie Radiodiagnostiek in Vlaanderen Harrie Mol Quarad, AZ-VUB radiologie VUB Studie uitgevoerd in opdracht van de Vlaamse Milieumaatschappij, MIRA MIRA/21/2 maart 21 Quality in Radiology Quarad

2 Dit rapport verschijnt in de reeks MIRA Ondersteunend Onderzoek van de Vlaamse Milieumaatschappij. Deze reeks bevat resultaten van onderzoek gericht op de wetenschappelijke onderbouwing van het Milieu- en natuurrapport Vlaanderen. Dit rapport is ook beschikbaar via Contactadres: Vlaamse Milieumaatschappij MIRA Van Benedenlaan Mechelen tel. 15/ Wijze van citeren: Mol H. (21), Dosisinventarisatie Radiodiagnostiek in Vlaanderen, studie uitgevoerd in opdracht van de Vlaamse Milieumaatschappij, MIRA, MIRA/21/2, Quarad/VUB.

3 Correspondentieadres: H. Mol Quarad, AZ-VUB radiologie Laarbeeklaan Brussel

4 Inhoud Samenvatting en Conclusies 1 Inleiding 3 Methodologie 5 - Deelnemende centra 5 - Betrokken onderzoeken 5 - Verzamelen onderzoeksgegevens 6 - Dosimetrie 6 - Conventionele radiologie 6 - Computed Tomografie 8 Meetresultaten 12 - Deelnemende centra 12 - Gegevens onderzoeken 12 - Resultaten Klassieke radiologische onderzoeken 12 - Resultaten Computed Tomografie 13 Bespreking van de meetresultaten - Klassiek radiologische onderzoeken 14 - Computed Tomografische onderzoeken 18 - Gemiddelde doses 19 - Diagnostische redferentieniveaus 2 - Literatuur 22 - Tabellen 23 Bijlage 1: Brief met uitnodiging voor deelname aan de studie Bijlage 2: Pakket enquêteformulieren en uitleg Bijlage 3: Meetresultaten van de klasieke radiologische onderzoeken

5 Samenvatting en conclusies Deze studie maakt een inventaris van de dosis van patiënten in Vlaanderen ten gevolge van vijf belangrijke radiodiagnostische technieken: het onderzoek van de thorax, lumbale wervelzuil, het abdomen, een intraveneus urologisch onderzoek en de CT onderzoeken van de thorax en het abdomen. Deze inventaris moet bijdragen tot een meer nauwkeurige schatting van de blootstelling van de bevolking in Vlaanderen aan ioniserende straling en ze moet het mogelijk maken toekomstige MIRA-S scenario s te baseren op realistische praktijkgegevens uit Vlaanderen. Ze geeft ook een aanzet voor het vastleggen van de door de Europese Commissie opgelegde diagnostische referentieniveaus. Aan het onderzoek werkten 17 centra mee; 3 universitaire klinieken, 7 regionale ziekenhuizen en 7 privé-instellingen. Deze centra leverden voor elk van de bovengenoemde onderzoeken de gegevens van 1 patiënten en informatie over de gebruikte radiologische apparatuur. Op basis van deze informatie werd een gemiddeld onderzoek gedefinieerd voor elk type onderzoek in elk centrum. Van elke projectie van conventionele radiologische onderzoeken werd in ieder centrum de oppervlaktedosis gemeten op een fantoom. Het fantoom bestond uit een combinatie van plexiglas en aluminium, aangepast aan de anatomische projectie. Voor CT onderzoeken werd de CTDI voor alle relevante instellingen gemeten met een potlood-ionisatiekamer in lucht en in een plexiglas fantoom. Tabel I geeft de variatie in de onderzoeksparameters en de oppervlaktedosis voor verschillende projecties. Tabel I: maximum en minimum waarden van enkele instelparameters en de oppervlaktedosis (in mgy) bij de verschillende radiodiagnostische projecties Projectie kv Focus Film Afstand [cm] Filtering [mm Al] Opp dosis [mgy] thorax PA thorax LAT LWZ PA/PA LWZ LAT Abdomen kv mas snede [mm] CT thorax CT abdomen tafelverplaatsing [mm] Het aantal beelden dat werd gemaakt tijdens een onderzoek varieert voor een lumbaal wervelzuil onderzoek van 4 tot 8 en voor een IVU onderzoek van 6 tot 16. De tijd dat er tijdens een onderzoek scopie wordt gegeven varieert van 15 tot 84 seconden bij een LWZ onderzoek en tussen 25 en 25 seconden voor een IVU onderzoek. Al deze variaties hebben hun invloed op de dosis voor een patiënt. Voor ieder centrum werd voor alle betrokken onderzoeken de effectieve dosis per onderzoek bepaald met behulp van conversietabellen van de Britse NRPB. Tabel II geeft een overzicht van de gemiddelde effectieve dosissen voor alle centra in de studie. De gemiddelde dosis voor een LWZ onderzoek en een IVU onderzoek ligt hoger dan de waarden die tot nu toe in de MIRA rapporten werden gebruikt. De dosissen van LWZ en IVU onderzoeken liggen tot een factor drie hoger dan in het Verenigd Koninkrijk. De reden 1

6 van deze hogere dosis ligt in een combinatie van een hogere dosis per beeld en een groter aantal beelden per onderzoek. Tabel II: Gemiddelde effectieve dosis in msv van de betrokken onderzoeken. Onderzoek Thorax.149 LWZ onderzoek 3.5 Abdomen.92 IVU 11.9 CT thorax 4.1 CT abdomen 9.8 effectieve dosis [msv] De dosis voor CT onderzoeken is vergelijkbaar of lager dan de literatuurwaarden. Analyse van de onderzoeksresultaten laat zien dat er geen sterk verband is tussen het aantal beelden en de totale dosis per onderzoek. Voor de LWZ onderzoeken geven de ziekenhuizen globaal de hoogste doses. Negen van de tien hoogste doses zijn afkomstig van ziekenhuizen. Dit heeft vooral zijn oorzaak in een hoge dosis per beeld. Analyse van de beelddrager geeft aan dat voor de LWZ onderzoeken de centra met een digitaal beeldplatensysteem globaal hogere doses per beeld geven. Bij IVU onderzoeken wordt door 4 van de 15 centra gebruik gemaakt van een beeldversterker om de beelden op te nemen. Deze techniek levert een aanzienlijke dosisreductie op. Drie van deze centra horen bij de vier laagste doses. Conclusies Het is mogelijk om met behulp van fantomen op een envoudige manier een dosis inventarisatie uit te voeren. De gegevens van een dergelijke studie kunnen vergeleken worden met literatuurgegevens. Het dosis-lengte-product (DLP) geeft op eenvoudige manier een betrouwbare indicatie voor de effectieve dosis voor de patiënt. Er bestaat geen standaardprotocol voor LWZ en IVU onderzoeken in Vlaanderen. Het aantal beelden en de scopietijd varieert tot een factor 1. De gemiddelde doses voor de klassieke radiologische onderzoeken in de studie zijn 1.5 tot 3 keer hoger dan die in een Britse studie. De reden daarvan ligt bij een groter aantal beelden per onderzoek en een hogere dosis per beeld. Het gebruik van fosforplatensystemen leidt niet automatisch tot een dosisverlaging. De diensten met een dergelijk systeem in deze sudie gaven relatief hoge doses tijdens een LWZ onderzoek.. De doses voor CT onderzoeken is even hoog, of lager dan in de literatuur worden vermeld. Met de resultaten van de studie kunnen voor vijf radiologische projecties en twee CT onderzoeken diagnostische referentieniveaus (DRNs) worden vastgelegd. Deze niveaus zijn vergelijkbaar met waarden uit recente publicaties. De resultaten van deze studie tonen aan dat de waarde van projectie gerelateerde DRNs beperkt is als er geen consensus bestaat over de onderzoeksprotocollen. Het aantal beelden per onderzoek en de scopietijd hebben mogelijk een grotere invloed op de patiëntendosis, dan de dosis per beeld. 2

7 Inleiding De medische toepassingen vormen een onderdeel van het hoofdstuk Ioniserende straling in de MIRA rapporten. Dit is niet zonder reden aangezien radiodiagnostische onderzoeken verantwoordelijk zijn voor meer dan 8% van de blootstelling van de bevolking in Vlaanderen aan ioniserende straling afkomstig van menselijke activiteiten. In tegenstelling tot andere bronnen van ioniserende straling werden lange tijd de stralingsrisico s van de radiologie geminimaliseerd ten opzichte van andere bronnen gezien de enorme diagnostische kracht. De laatste decennia is men echter meer aandacht gaan schenken aan de risico s van straling in de radiodiagnostiek. Redenen daarvoor zijn de enorme groei van het aantal onderzoeken, de toenemende stralingsdosis bij moderne diagnostische technieken en de beschikbaarheid van alternatieven. Het besef is gegroeid dat ook in de geneeskunde iedere blootstelling aan ioniserende straling een risico met zich meebrengt, zowel voor de patiënt als voor het personeel van de radiologische dienst. Internationale instanties wijzen er daarom op dat het voordeel van ieder onderzoek (een juiste diagnose) op moet wegen tegen de risico s te wijten aan ioniserende straling 1,2,3. De Europese Commissie raadt aan om, zonder de diagnostische kracht van de radiologie te verminderen, de blootstelling en daarmee het risico voor de bevolking te minimaliseren en daarom schuift zij een aantal methodes naar voren: het vermijden van onnodige onderzoeken (overdaad aan straling) het bevorderen van het gebruik van alternatieve technieken (duurzame oplossingen) het optimaliseren van de gebruikte techniek (een passende beeldkwaliteit bij een minimale dosis voor de patiënt) Een Europese richtlijn verplicht de lidstaten om vanaf mei 2 zogenaamde diagnostische referentieniveaus te definiëren. Dit zijn dosisniveaus voor bepaalde standaardonderzoeken die voor een patiënt normaliter niet overschreden mogen worden. De EC stelt in haar documenten bepaalde niveaus voor, maar de lidstaten kunnen deze autonoom vastleggen. Dezelfde Europese richtlijn verplicht daarnaast de lidstaten om regelmatig een schatting te maken van de blootstelling van de bevolking aan ioniserende straling om medische redenen. De beschrijving van de huidige toestand en de ontwikkelingen in de MIRA rapporten in verband met de radiologie zijn tot nu toe gebaseerd op gegevens over het aantal radiologische onderzoeken in Vlaanderen van het RIZIV en op gegevens over de dosis per onderzoek uit buitenlandse studies. Een aantal uitgebreide onderzoeken in andere Europese landen heeft aangetoond dat de variaties in de patiëntendosis heel aanzienlijk kunnen zijn 4. Deze dosis wordt beïnvloed door, onder andere: de kwaliteit van het röntgentoestel, de kwaliteit van de beelddrager (de films, de cassettes, de beeldversterker), het gebruikte onderzoeksprotocol (de ingestelde parameters op het toestel, het aantal films, de projecties) de ervaring van de radioloog/ medische beeldvormer Het hier beschreven onderzoek beoogt een inventaris te maken van de dosis van patiënten in Vlaanderen ten gevolge van enkele belangrijke radiodiagnostische technieken. Deze 3

8 inventaris moet bijdragen tot een meer nauwkeurige schatting van de blootstelling van de bevolking in Vlaanderen aan ioniserende straling en ze moet het mogelijk maken toekomstige MIRA-S scenario s te baseren op realistische praktijkgegevens uit Vlaanderen, zoals dit in het buitenland reeds gebeurd. De studie wil ook een beeld geven van de invloed van de bovengenoemde parameters op de patiëntendosis. De onderzoekers hebben de resultaten van de studie ook getoetst aan de door de Europese Commissie voorgestelde referentieniveaus (voor zover deze beschikbaar waren). Tenslotte is er aandacht besteed aan mogelijke verschillen in dosis en onderzoekstechnieken tussen verschillende soorten radiologische diensten (privé-praktijken, regionale ziekenhuizen en universiteitsklinieken). 4

9 Methodologie Deelnemende centra Er werden 31 centra in Vlaanderen aangeschreven met een uitnodiging voor deelname aan het project. Hieronder waren zowel de verschillende universitaire klinieken, regionale ziekenhuizen als privé klinieken. Een voorbeeld van de uitnodiging is opgenomen in Bijlage 1. Negentien centra reageerden positief op de brief. Deze diensten kregen een set formulieren toegestuurd voor het verzamelen van gegevens over de gebruikte apparatuur en de onderzoeken. Uiteindelijk stuurden 17 centra gegevens voor de studie aan ons door: 3 universitaire ziekenhuizen, 7 regionale ziekenhuizen en 7 privé-praktijken. De gegevens zijn anoniem verwerkt. Tabel 1 geeft een overzicht van de deelnemende centra en de betrokken diensthoofden. Betrokken onderzoeken Voor de selectie van de onderzoeken zijn de volgende criteria gebruikt: 1. Het onderzoek moet een relevante bijdrage leveren aan de bevolkingsdosis 2. Het onderzoek moet een relatief hoge frequentie hebben 3. Het onderzoek moet een min of meer standaard verloop hebben (aantal beelden, instelling toestel) 4. Er moeten bruikbare dosimetrische technieken voor het onderzoekstype bestaan. Figuur 1: Verdeling van het aantal onderzoeken en de dosis over bevolking in Vlaanderen op basis van gegevens van het RIZIV en de UNSCEAR. Wervelzuil 11% CT 1% Overige 7% Mammografie 6% Buikholte 4% Spijverteringsstelsel 2% Bloedvaten 1% Spijsverteringss telsel 9% Overige 8% Longen 4% Buikholte 5% Borstklier 6% CT- scan (computed tomography) 41% Longen 26% Extremiteiten 33% Bloedvaten 9% Wervelzuil 18% a. aantallen onderzoeken (Vlaanderen 1997) b. dosisverdeling (Vlaanderen 1997) Voor de evaluatie van de eerste twee criteria werd figuur 1 gebruikt. Daarin zijn de verdeling van de frequentie en de dosis van de verschillende onderzoekstypen over de bevolking in Vlaanderen grafisch uitgezet. Deze gegevens verschenen in het MIRA-T rapport Op basis van de bovenstaande criteria zijn de volgende vier onderzoeken geselecteerd: CT Thorax en CT Abdomen, deze onderzoekstechniek levert het grootste aandeel in de dosis voor de bevolking. Longen. Hoewel het aandeel in de bevolkingsdosis beperkt is, is dit het onderzoek met de hoogste frequentie (na de onderzoeken van armen en benen die een nog veel lager risico met zich mee brengen). Lumbaal wervelzuil onderzoek. Dit is een van de meest frequente onderzoeken aan de wervelzuil. Deze onderzoeken hebben zowel een hoge frequentie als dosis. 5

10 Abdomen. Dit is een erg algemeen onderzoek dat in veel globale onderzoeken terugkomt. IVU (Intra-Veneuze Urografie). Dit onderzoek, dat in het verleden zeer frequent werd uitgevoerd, wordt tegenwoordig vaak vervangen door CT of Echografie. Het werd aan de studie toegevoegd omdat het, naast het lumbaal wervelzuilonderzoek en de CT, een beeld kan geven van de invloed van standaardisering van de protocollen. Verzamelen onderzoeksgegevens De gegevens voor de studie werden verzameld in twee fasen. In eerste instantie stuurden de onderzoekers enquêteformulieren naar de deelnemende centra. Deze betroffen de technische gegevens van de gebruikte apparatuur en informatie over de onderzoeken van 1 patiënten per onderzoekstype (behalve het long onderzoek). Het doel van dit laatste was om een beeld te krijgen van de spreiding in de instelparameters en het aantal opnamen voor een onderzoek. Voorbeelden van de formulieren en de uitleg zijn opgenomen in bijlage 2. In een tweede fase, nadat de centra de formulieren teruggestuurd hadden zijn er dosismetingen in de verschillende centra uitgevoerd op basis van de gegevens uit de enquête. Dosimetrie De dosismetingen werden volledig op fantomen uitgevoerd om de volgende redenen: Gezien de omvang van het project was het niet mogelijk voor de onderzoekers om persoonlijk bij de metingen op patiënten aanwezig te zijn. Er ontstaat dan een kans dat er fouten optreden bij het plaatsen van de dosimeters of het behandelen daarvan. De waarde van de metingen neemt daarmee aanzienlijk af. Door zelf de metingen uit te voeren, zonder patiënten, werd de overlast voor de radiologen tot een minimum beperkt, wat de drempel voor deelname aan het project voor centra verminderde. De dosis voor de patiënt is sterk afhankelijk van de omvang van die patiënt. Om een betrouwbaar gemiddelde op te bouwen moet men een redelijk aantal patiënten hebben en dan nog kan deze een bias bevatten. Bij fantoom metingen is men in ieder geval zeker dat de resultaten vergelijkbaar zijn. Metingen op fantomen hebben het voordeel dat we op relatief korte tijd de benodigde gegevens kunnen verzamelen in een centrum. De metingen in een zaal namen ca 3 45 minuten in beslag. Wil men in de toekomst op regelmatige basis dergelijke metingen gaan uitvoeren dan is de hier beschreven methode een goede kandidaat. Conventionele radiologie Voor conventionele radiologie bestonden de fantomen uit platen plexiglas (PMMA) en aluminium. Het aluminium wordt 4 cm van de onderkant in het fantoom geplaatst. Door de samenstelling van het fantoom te veranderen simuleren we diverse anatomische projecties. Tabel 2 geeft de verschillende samenstellingen. Deze fantomen werden in een Europees project uitgewerkt, en beschreven 5. Tabel 2: Samenstelling van de fantomen Projectie cm PMMA mm AL 6

11 Thorax PA/AP 9 Thorax LAT 19 Lumbale wervelzuil PA/AP 19 8 Lumbale Wervelzuil LAT 19 2 Lumbale wervelzuil 3/ Lumbale Wervelzuil PA/AP spot L5/S Lumbale wervelzuil LAT spot L5/S De gehele abdomen regio PA/AP 19 8 Figuur 2: Samenstelling fantomen. PMMA platen Aluminium De dosismetingen werden uitgevoerd met een ionisatiekamer op het fantoom, zoals in figuur 3. Alle projecties van een onderzoek werden in de centra gesimuleerd en de dosis ervan werd gemeten, inclusief de eventueel gebruikte scopie. Per projectie werd de oppervlaktedosis, inclusief strooistraling, gemeten. Dit meetgegeven wordt door de EC als een mogelijke maat voor de diagnostische referentieniveaus naar voren geschoven. De gebruikte dosimetrie apparatuur was: Elektrometer: Keithley model 355A Ionisatiekamer: Keithley model 9635B Tijdens een onderzoek ontvangt een patiënt straling met verschillende veldgroottes vanuit verschillende richtingen. De dosis op de huid is geen goede maat voor de totale dosisbelasting van de patiënt ten gevolge van een compleet onderzoek, omdat men de verschillende bijdragen niet eenvoudig kan cumuleren. De effectieve dosis, zoals gedefinieerd door de ICRP in 199 6, geeft een schatting van het risico tegevolge van de blootstelling aan straling, en is onafhankelijk van de aard van de straling en het aangestraalde volume. De effectieve dosiswaarden van verschillende blootstellingen kunnen eenvoudig opgeteld worden. Men kan dit dus ook doen met de verschillende blootstellingen tijdens een complex radiologische onderzoek. In formulevorm luidt de effectieve dosis: Waarin: E de effectieve dosis in sievert (Sv) H het dosisequivalent H= Dxw R w R de stralingsgewichtsfaktor van de straling R. Voor röntgenstraling is w R =1 D t,r de dosis in gray (Gy) in orgaan of weefsel t tengevolge van stralingtype R w t de weefselgewichtsfactor, zoals door de ICRP vastgelegd. t het orgaan of weefsel waarvoor de dosis en de gewichtsfactor gelden Om de effectieve dosis te berekenen moet men dus de dosis in de verschillende organen en weefsels vermenigvuldigen met de respectievelijke gewichtsfactor en dan optellen. Tabel 1 geeft de weefselgewichtsfactoren volgens ICRP rapport 6. (1) 7

12 Tabel 3: Weefselgewichtsfactoren voor het berekenen van de Effectieve dosis volgens de ICRP 6 Weefsel of orgaan wt (199) Gonaden.2 Rood beenmerg.12 Dikke darm.12 Long.12 Maag.12 Blaas.5 Borstklier.5 Lever.5 Slokdarm.5 Schildklier.5 Huid.1 Botoppervlak.1 'rest'.5 Van iedere projectie werd de effectieve dosis voor de patiënt berekend met behulp van gegevens uit Monte Carlo berekeningen van de Britse National Radiological Protection Board (NRPB) 7. De gecumuleerde effectieve dosis per onderzoek laat ons toe om de procedures in de verschillende radiologische diensten te vergelijken, vanuit de optiek van dosisoptimalisatie. Figuur 3: Principe van de dosimetingen buis ionisatiekamer beelddrager elektrometer Computed Tomografie (CT) Voor de dosimetrie van CT onderzoeken werd een methode gebruikt die ontwikkeld is door de NRPB. Hierbij wordt bij de betreffende CT-scanner de dosis in het centrum van de gantry gemeten in lucht met een zogenaamde potlood ionisatiekamer. Figuur 4: Principe van CT dosimetrie 8

13 Gantry-opening elektrometer potloodionisatiekamer Met de opstelling in figuur 4 meet men de dosis van een snede, of een omwenteling in het geval van spiraal CT. De ionisatiekamer meet een grootheid uitgedrukt in mgy cm. Deze waarde kan eenvoudig worden omgerekend in de Computed Tomography Dose Index (CTDI) in lucht. Deze grootheid is dedefiniëerd als de integraal langs de rotatieas z van het dosispfrofiel D(z) voor een enkele scansnede met normale dikte T. Het gebruik van deze maat is uitvoerig beschreven in verschillende publicaties 8,9. Een werkgroep van de Europese Commissie stelt voor om de integratiegrenzen vast te leggen tussen 5 en +5 cm. De CTDI gemeten op deze manier wordt voorgesteld als CTDI(1). De eenvoudigste methode om de CTDI te meten is met een zogenaamde potlood - ionisatiekamer. Als de effectieve meetlengte hiervan 1 cm is, is de CTDI(1) eenvoudig te berekenen met (2) waarin: X T de dosis in mgy cm de nominale snededikte in cm Deze wordt omgerekend naar een genormaliseerde CTDI(1) n door te delen door de gebruikte mas waarde (3) De CTDI is sterk toestelgebonden en is afhankelijk van de gebruikte kv, de mas en, in mindere mate, de snede dikte. Daarom werd van alle CT scanners in het onderzoek, voor alle relevante kv waarden en snededikten de CTDI(1) n bepaald. De gebruikte dosimetrische apparatuur was: Ionisatiekamer: Wellhöfer DCT 1 (4) Elektrometer Capintec 192 X Met de gegevens van de centra over de parameters voor CT onderzoeken en de CTDI(1) n waarden werd voor ieder onderzoek de effectieve dosis voor een standaard patiënt berekend. Hiervoor werd gebruik gemaakt van een set genormaliseerde orgaandosissen van de NRPB 1. Deze gegevens zijn beschikbaar voor een beperkt aantal typen CT scanners. Voor scanner typen die niet in de oorspronkelijke set waren opgenomen werd gebruik gemaakt van een tabel van de Britse Impact groep. Deze tabel maakt een koppeling tussen moderne scannertypen en de oorspronkelijke gegevens van de NRPB 11. 9

14 De deelnemers werd gevraagd om het scan volume aan te geven op een figuur van een abdomen of thorax regio. Voor de berekening van de dosis voor de patiënt werd deze regio overgenomen op het model, waarop de NRPB dosimetrie tabellen zijn gebaseerd. Een afbeelding van dit model vindt u in figuur 6. Het model bestaat uit 27 schijven ( slices ) van 5mm dikte. De NRPB tabellen geven voor iedere plak die wordt bestraald de dosis in de belangrijkste organen, rekening houdend met het scannertype, de gebruikte kv en genormaliseerd voor de CTDI(1) in lucht. Vanuit de orgaandosissen kan men eenvoudig de effectieve dosis berekenen. Voor deze berekeningen werd gebruik gemaakt van een public domain programma van een Britse onderzoeksgroep. 12 Figuur 6: mathematisch model voor het berekenen van patiëntendosissen in CT. 1

15 11

16 Een recent document van de EC in verband met kwaliteitscriteria voor CT maakt gebruik van de gewogen CTDI w. Deze waarde wordt gemeten in een plexiglas fantoom van standaard afmetingen: 3 cm voor onderzoeken in de romp en 16 cm voor het hoofd. De dosis wordt in dit geval met een potloodionisatiekamer gemeten in zo n fantoom, op vijf plaatsen: in het centrum en op vier posities aan de rand van het fantoom, 1cm onder het oppervlak. Figuur 6: Standaard fantoom voor het meten van de CTDI in een fantoom. 1 cm 3 of 16 cm De CTDI w wordt berekend met: De n CTDI w is weer de gewogen CTDI, genormaliseerd voor de mas. De dosimetingen in de vier posities aan de rand worden hiervoor gemiddeld. Het EC document geeft richtwaarden voor de dosis van CT onderzoeken. Ze gebruikt daarvoor het Dosis-Lengte-Product (DLP ). Het DLP voor een volledig CT onderzoek wordt gedefinieerd als: (5) Hierin staat I voor de betreffende seriële scan tijdens het onderzoek, T voor de nominale snededikte, N voor het aantal snedes in de serie en C voor de gebruikte mas. Indien mogelijk zal van de gebruikte scanners de gewogen CTDI worden gemeten en zullen de resultaten worden getoetst aan de richtlijnen van de EC. (6) 12

17 Meetresultaten Deelnemende centra In het rapport wordt naar de centra gerefereerd via een nummer. De nummers verwijzen steeds naar hetzelfde centrum, om eventuele vergelijking van een werkwijze mogelijk te maken. Tabel 4 geeft van de verschillende centra aan of het een academisch ziekenhuis, een regionaal ziekenhuis of een privé-radiologische dienst is. Gegevens onderzoeken Tabel 4 geeft ook de bijdrage van de centra aan de verschillende onderzoeken. De CT onderzoeken worden enkel uitgevoerd in de ziekenhuizen, privé klinieken zijn niet gemachtigd om deze uit te voeren. Eén ziekenhuis heeft enkel gegevens in verband met CT onderzoeken aangeleverd. Eén ziekenhuis heeft wel patiëntengegevens voor CT onderzoeken verzameld, maar het bleek niet mogelijk om hiermee dosisberekeningen uit te voeren. Het IVU onderzoek wordt niet veel meer uitgevoerd. De ziekenhuizen hebben voor dit onderzoek nog gegevens kunnen verzamelen, maar slechts enkele privé radiologische diensten leverden er patiëntenresultaten van. Niet alle centra hebben gegevens van 1 patiënten verzameld voor alle onderzoeken. Meestal is dit omdat een centrum het betreffende onderzoek volgens een zeer vast protocol uitvoert. Soms was het verzamelen van gegevens organisatorisch moeilijk uitvoerbaar. In die gevallen werd het centrum gevraagd een gemiddeld onderzoek te beschrijven en de eventuele variaties daarop. Het aantal patiënten waarop de resultaten voor een ziekenhuis zijn gebaseerd zijn weergegeven in tabel 5 Tabel 6 geeft de verschillende beelddragers die voor de onderzoeken worden gebruikt. Tien centra maken voor de klassieke radiologische onderzoeken nog gebruik van films en cassettes, de overige diensten gebruiken beeldplaatsystemen of beeldversterkers. Een aantal diensten schakelde in de loop van het jaar 2, tijdens het project, over op een beeldplaten systeem (CR). Van al de CT toestellen waar metingen op werden uitgevoerd was er slechts één geen spiraal type. Dit was het oude toestel van de dienst Het ziekenhuis kocht inmiddels een multi-slice toestel. Dit betekend dat de resultaten actueel zijn. Resultaten klassieke radiologische onderzoeken Onderzoeksprotocollen De manier waarop een onderzoek wordt uitgevoerd kan verschillen per centrum, per radioloog en per patiënt. Een standaard thorax onderzoek bestaat uit twee foto s, de parameters waarbij deze worden genomen kunnen echter verschillen. De onderzoeken van de lumbale wervelzuil en het IVU onderzoek volgen vaak een minder vast protocol. In tabel 7 en 8 staan de gemiddelden van het aantal films dat wordt gebruikt voor deze twee onderzoeken in de centra en de fluoroscopietijd. Men kan zien dat voor een lumbaal wervelzuil onderzoek het verschil in het aantal films maximaal een faktor twee is. Voor een IVU onderzoek loopt dit op tot een factor drie. In enkele centra wordt nauwelijks fluoroscopie gebruikt, in anderen loopt dit op tot meer dan vier minuten. 13

18 Dosimetrie In Bijlage 3 staan de resultaten van de dosismetingen in de verschillende centra voor de conventionele radiologische onderzoeken (thorax, LWZ en abdomen/ivu). In de Tabellen 9 tot 13 staan de dosisresultaten gegroepeerd per projectie voor alle centra. Wanneer we de dosis per projectie combineren met het aantal beelden per onderzoek, kunnen we de totale effectieve dosis vor een patiënt per onderzoek berekenen. De resultaten daarvan staan in de tabellen 14, 15 en 16 voor het thorax, LWZ en IVU onderzoek. Resultaten Computer Tomografie In tabel 17 staan de verschillende typen CT scanners waarvoor onderzoeksgegevens werden verzameld. Alle diensten hebben een standaard protocol voor een thorax CT onderzoek, met enkele aanpassingen voor speciale omstandigheden (hoge resolutie ). Bij de abdomen onderzoeken zijn de variaties groter, hier wordt het aantal beelden, het aantal series of het scan volume aangepast aan de patiënt en de klinische vraag. Van 9 scanners werd de CTDI n in lucht gemeten en van 6 de CTDI w in een 3 cm fantoom voor alle relevante buisspanningen en snede dikten. De resultaten van deze metingen staan, genomaliseerd voor 1 mas in tabel 18. In deze tabel zijn ook waarden uit de literatuur opgenomen voor de CTDI n voor 1 mm snededikte in lucht. Aan één scanner konden om organisatorische redenen geen metingen worden uitgevoerd. Er werden wel patiëntengegevens verzameld. De dosisberekeningen werden in dit geval uitgevoerd met gegevens uit de literatuur. De gegevens over het scanvolume en andere scanparameters voor de thorax onderzoeken vindt u in tabel 19, die voor de abdomen onderzoeken in tabel 2. In deze tabellen staan ook de gegevens over de effectieve doses per onderzoek. 14

19 Bespreking van de meetresultaten. Klassiek radiologische onderzoeken. Bijlage 3 geeft een volledig overzicht van de meetresultaten voor de klassieke radiologische onderzoeken. Deze resultaten staan per projectie gegroepeerd in de tabellen 9 t/m 16. Hierin kan men lezen wat de variatie is in de verschillende parameters die de dosis bepalen: kv, FFD, en de halfwaarde dikte. In die tabellen staan ook de Oppervlakte dosis in mgy en de effectieve dosis per opname in msv. Wettelijk moeten röntgenbuizen die straling kunnen produceren bij een piekspaning hoger dan 1 kv een filter bevatten van tenminste 2.5 mm Al. Dit betekent dat de halfwaarde dikte van de straling, afhankelijk van de anodehoek en de rimpel op de hoogspanning, tenminste 2.5 mm Al moet zijn, voor anodehoeken tot 2. Bij kleinere anodehoeken kan dit oplopen tot 3.3 mm Al. 13 Bij een aantal centra is de gemeten halfwaarde dikte onder de 2.5 mm Al. Tabel 21: Halfwaardedikten onder de 2.5 mm Al in verschillende zalen. Centrum Zaal HWD LWZ zaal LWZ zaal IVU zaal 1.4! Een lage buisfiltering verhoogt de stralingsbelasting voor de patiënt. Er bestaat een verplichte jaarlijkse controle van, o.a., de buisfiltratie. Deze controle is kennelijk niet sluitend. Thorax Een klassiek thorax onderzoek bestaat uit 2 opnamen, een PA en een LAT projectie. De dosis van deze onderzoeken varieert per centrum. Figuur 7 geeft de huiddosis voor de beide projecties voor de verschillende centra. De PA dosis varieert tussen de centra van.17 tot.329 mgy. dit is een factor 19. Voor de LAT projectie is dit een faktor 8.6. Bij gelijkaardige onderzoeken in andere landen werden nog grotere fluctuaties gemeten: 94 [Shrimpton, 1996] 14, 43 [Johnston, 2] 15. De resultaten van twee toestellen (5b en 6) zijn merkelijk hoger dan het gemiddelde. Eén centrum (13) heeft een veel lagere dosis. Dit is echter enkel het geval voor de PA projectie. In twee centra (Nr 3 en 5) zijn de doses op twee toestellen gemeten. In beide centra blijkt dat de dosis op de twee toestellen sterk verschilt. Voor de laterale projectie in centrum 5 is dit verschil een faktor 6. In de figuur zijn ook de door de EC voorgestelde Diagnostische Referentieniveaus (DRN) aangegeven. Tabel 22 geeft een overzicht van deze niveaus voor de relevante onderzoeken in deze studie. Figuur 7 laat zien dat in één zaal de PA dosis boven de DRN-waarde uitkomt, voor de LAT projectie is dit het geval bij 5 van de 18 zalen. Tabel 22: Diagnostische referentieniveaus, voorgesteld door de EC Projectie Thorax PA.3 Thorax LAT 1.5 Lumbale wervelzuil PA/AP 1 Lumbale wervelzuil LAT 3 Urine wegen (abdomen) 1 Intree dosis [mgy] 15

20 Figuur 7: huiddosis in mgy voor Thorax PA en LAT opnamen in 18 RX zalen..35 intreedosis in mgy 4. intreedosis in mgy.3 DRN EC.3 mgy Beeldplaat systeem 2.5 Beeldplaat systeem DRN EC 1.5 mgy b 5a a b a 4 3b a b 6 7a: Thorax PA 7b: Thorax LAT Lumbaal Wervelzuil onderzoek Figuur 8 toont de intreedoses voor de PA/AP en LAT projectie van een lumbaal wervelzuil onderzoek. In de figuur zijn ook de DRN voor deze projectie aangegeven. Twee centra overschrijden de DRN voor de PA/AP projectie, geen enkele die van de laterale projectie. Wat opvalt in de resultaten is dat de ziekenhuizen (Nr 1 t/m 1) globaal de hoogste dosissen geven. Zowel voor de PA/AP als voor de LAT projectie zijn 8 van de 9 hoogste dosissen afkomstig van ziekenhuizen. In de figuur kan men ook aflezen dat de digitale systemen in het algemeen aan hoge kant van het dosisspectrum zitten. Figuur 8: huiddosis in mgy voor LWZ PA/AP en LAT opnamen in 17 RX-zalen 14 intreedosis in msv 3 intreedosis in mgy DRN EC 3 mgy DRN EC 1 mgy 2 8 Beeldplaat systeem Beeldplaat systeem 6 Beeldversterker techniek 15 Beeldversterker techniek a b a 9b a. LWZ PA/AP projectie 8b: LWZ LAT projectie Abdomen Figuur 9 toont de dosisverdeling voor de abdomen opnamen voor 15 RX zalen. In één zaal is de dosis enorm hoog: 53 msv. Dit resultaat is mogelijk te wijten aan het niet correct functioneren van het toestel. De meting is een aantal keer herhaald en de resultaten waren consistent, vandaar dat ze hier worden gemeld. Een aantal diensten maken voor abdomen/ IVU onderzoeken gebruik van een beeldversterker om de beelden digitaal vast te leggen. In de figuur kunnen we aflezen dat het gebruik van deze techniek een aanzienlijke dosisverlaging met zich meebrengt. Buiten deze ene dienst blijven alle centra wat de dosis betreft ruim onder het DRN van EC. 16

21 Figuur 9: huiddosis in mgy voor een abdomen AP opname in 16 RX-zalen 14 intreedosis in mgy mgy 1 DRN EC 1 mgy 8 Beeldplaat systeem 6 Beeldversterker techniek Effectieve dosis per onderzoek De effectieve dosis voor een volledig onderzoek wordt bepaald door de dosis van de individuele opnamen en door het aantal opnamen per onderzoek. Het gemiddelde aantal beelden per onderzoek van de LWZ en IVU onderzoeken staan in de tabellen 7 en 8 samen met de gemiddelde scopietijd. Deze gegevens zijn grafisch weergegeven in de figuren 1 en 11. Voor de beide onderzoeken varieert het aantal beelden dat voor een onderzoek wordt gebruikt met een factor 2. Er is geen verband tussen de scopietijd en het aantal beelden. Bij het IVU onderzoek is er één centrum (8) dat veel beelden neemt én veel scopie gebruikt. Figuur 1: Aantal Films en scopietijd voor LWZ onderzoeken # films scopietijd [s] # opnamen Scopytijd [s] Figuur 11: Aantal beelden en scopitijd voor IVU onderzoeken Figuur 12 geeft de totale effectieve dosis voor een thorax onderzoek van 2 films. De minimale en maximale dosis verschillen een factor 7.7. De gemiddelde dosis voor een thorax onderzoek is.15 msv, de mediaan is.12. Figuur 12: Effectieve dosis in msv voor een thorax onderzoek PA en LAT opname in 18 RXzalen 17

22 Eff Dosis [msv] a 2 3b a 17 5b 6 Figuur 13: Effectieve dosis in msv en het aantal beelden voor een lumbaal wervelzuil onderzoek 17 RX-zalen Effectieve Dosis [msv] # Beelden b 9a effectieve dosis # beelden Figuur 13 laat een licht tegengesteld verband zien tussen de totale dosis en het aantal beelden voor een lumbaal wervelzuil onderzoek. Er zijn geen echte uitschieters in het dosisspectrum. De gemiddelde en de mediaan dosis liggen dan ook dicht bij elkaar 3.5 en 2.73 msv. 18

23 Figuur 13: Effectieve dosis in msv en het aantal beelden voor een IVU onderzoek in 14 RXzalen effectie dosis [msv] # beelden effectieve dosis # beelden Bij het IVU is er geen sterk verband tussen de dosis en het aantal films. De effectieve dosis van centrum 2 is enorm hoog vanwege de hoge dosis voor het abdomen/onderbuik onderzoek. Als we deze waarden buiten beschouwing laten wordt de gemiddelde dosis voor een IVU onderzoek 7.9 msv, net als de mediaan. Computed Tomografische onderzoeken Figuur 15: effectieve dosis in msv en dosis Lengte Product in mgy mm voor CT thorax onderzoeken in 12 radiologie diensten. 7 6 effectieve dosis DLP DLP [mgy mm] centrum 1 7b a 5 In figuur 15 staan de effectieve dosissen voor de 12 betrokken radiologische diensten uitgezet. Het scangebied is in alle gevallen hetzelfde. De verschillen in dosis zijn het gevolg van verschillen in CTDI, pitch en mas. Deze waarden bepalen samen de dosis per lengte eenheid, de DLP. Deze waarde, zoals gedefiniëerd in formule 6 staat in ook in figuur 15 voor de betrokken scanners. Zoals men kan zien is de DLP-waarde een redelijke schatter van de effectieve dosis. Voor de berekening van de DLP is echter geen speciale programatuur nodig. Men kan dus, wanneer men informatie over de CTDI w heeft zeer eenvoudig de DLP berekenen. De EC stelt als criterium voor een thorax onderzoek een DLP van 65 mgy mm. Alle betrokken centra blijven onder deze limiet. Figuur 16 toont de effectieve dosis en DLP waarden voor een algemeen Abdomen onderzoek in verschillende centra. Het dosiscriterium, voorgesteld door de EC, is voor een dergelijk onderzoek 78 mgy mm. Eén centrum overschreidt deze limiet. 19

24 Figuur 16: effectieve dosis in msv en dosis Lengte Product in mgy mm voor CT abdomen onderzoeken in 12 radiologie diensten. 4 DLP [mgy mm] effectieve dosis DLP centrum Gemiddelde doses Tabel 23 vergelijkt de gemiddelde effectieve dosis van de in deze studie betrokken onderzoeken, met gegevens uit de literatuur. De dosis van conventionele radiologische onderzoeken zijn veel hoger dan de resultaten van een Britse studie. De gemiddelde dosis voor een IVU onderzoek is in Vlaanderen (deze studie) meer dan drie keer zo hoog als in het Verenigd Koninkrijk. Een van de oorzaken is het hoge aantal films dat gebruikt wordt. Het gemiddelde aantal beelden per onderzoek in het VK is 6, in Vlaanderen is dit 9. Maar ook de dosis per beeld is hoger in Vlaanderen. De hogere dosis voor het lumbaal wervelzuil onderzoek is ook ten dele het gevolg van een hoger aantal beelden. Het gemiddelde aantal beelden voor een LWZ onderzoek in het VK is 2.4, in Vlaanderen is dit 5.5. Ook hier is echter de dosis per beeld hoger. De dosis voor een CT thorax onderzoek is een factor 2 dan het gemiddelde van een Brits onderzoek uit Dit is mogelijk te wijten aan het feit dat een onderzoek in Vlaanderen standaard uit slechts één serie beelden bestaat. In de Britse studie was dit aantal gemiddeld 1.5. De dosis voor een abdomen onderzoek is in Vlaanderen 1.5 keer hoger dan in het VK. Tabel 23: Gemiddelde effectieve dosis in msv en DLP in mgy mm uit deze studie in vergelijking met literatuurwaarden. Onderzoek Eff dosis deze studie [msv] NRPB [msv] Thorax AP LWZ IVU 7.9 (*) 2.4 NRPB 1991 CT thorax CT abdomen (*) De extreme meetwaarde is buiten dit gemiddelde gehouden. Tabel 24 geeft de gemiddelde effectieve dosis voor de radiologische onderzoeken zoals gemeten in deze studie, en de waarden die in de MIRA rapporten werden gebruikt (uit een rapport van de UNSCEAR 18 ). De waarden van de effectieve doses voor het thorax en abdomen zijn goed vergelijkbaar, rekening houdend met de variaties in de patiëntendosissen. 2

25 Tabel 24: Effectieve dosis in msv voor vier onderzoeken gemeten in deze studie en de tot nu toe gebruikte waarden in de MIRA rapporten. Deze Studie Deff [msv] Gebruikt in MIRA rapporten Deff [msv] Thorax Thorax Abdomen Abdomen LWZ Ruggenwervels IVU Urografie CT abdomen 11.3 CT thorax CT onderzoek De lumbale wervelzuil onderzoeken vallen onder de wervelzuil onderzoeken, waar ook de cervicale- en thoracale- wervelzuilonderzoeken deel van uitmaken. Uit Britse gegevens over dosissen en frequenties van wervelzuilonderzoeken kan men schatten dat de gemiddelde dosis van een wervelzuil onderzoek ca 85% van de dosis van een lumbaal wervelzuilonderzoek is. Zowel de dosis als de frequentie van deze onderzoeken zijn het hoogste van de groep. De gemiddelde dosis van een wervelzuil onderzoek in Vlaanderen kan dan geschat worden op:.85 * 3.5 = 2.6 msv Dit betekent dat de dosis tengevolge van wervelzuil onderzoeken in de MIRA rapporten werd onderschat met 34%. Het IVU onderzoek is het belangrijkste onderzoek in de categorie Urografie, de tot nu toe gebruikte dosis van 3.1 msv maakt dus een onderschatting van de dosis met een factor 2.5. Om een meer nauwkeurige schatting van de gemiddelde dosis voor de CT onderzoeken te kunnen maken is een precieze analyse van de verschillende CT onderzoeken en protocollen nodig. Het recente document van de EC kan hiervoor dienen. De daarin voorgestelde methode met het DLP maakt het mogelijk op een zeer eenvoudige manier de effectieve dosis te schatten, zoals de figuren 15 en 16 laten zien. Diagnostische Referentieniveaus, DRNs Radiologische referentieniveaus worden altijd vastgelegd voor één projectie. Een gangbare methode hiervoor is dat men de intreedosis voor een projectie in een aantal radiologische diensten meet. Het DRN wordt dan vastgelegd op het niveau waaronder driekwart van de centra valt. We kunnen deze niveaus voor iedere projectie aflezen uit de figuren 7, 8 en 9. Op dezelfde manier bepalen we het DLP voor de twee CT onderzoeken. De resultaten van een dergelijke analyse staan in tabel 25, samen met enkele DRN waarden uit de literatuur. De DRNs voor klassieke radiodiagnostische onderzoeken de EC uit zijn grotendeels gebaseerd op resultaten van de NRPB studie uit 1986 (ref 14). De dosis van deze onderzoeken waren relatief hoog.. De DRNs in Vlaanderen zouden, op de thorax LAT projectie na, 5 tot 2% lager zijn. Dezelfde trend zien we in twee vergelijkbare studies, van de NRPB in het VK, van Johnson in Ierland. Dosiscriteria voor CT onderzoeken kunnen, volgende de resultaten van deze studie 35 tot 5% lager liggen dan de door de EC voorgestelde waarden. Tabel 25: Diagnostische referentie niveaus voor klassieke radiodiagnostische onderzoeken in mgy en voor CT in mgy mm voor deze studie en uit de literatuur. Onderzoek Deze study EC 1996 NRPB 1995 Johnson 2 EC 2 thorax PA

26 thorax LAT LWZ AP/PA LWZ LAT Abdomen AP CT thorax CT abdomen

27 Literatuur International Commision on Radiological Protection Radiological Protection and Safety in Medicine, ICRP publication 73, 1996, Pergamon. Europese Commissie Richtlijn 97/43/Euratom betreffende de bescherming van personen tegen de gevaren van ioniserende straling in verband met medische blootstelling, Publikatieblad van de EG 9/7/1997, Nr L18 p European Commission Implementation of the medical exposure directive (97/43/Euratom), Proceedings of the interational workshop held in Madrid 27 april 1998, European Communities. 1999, ISBN Padovani R, Contento G,Fabretto M, et al Patient doses and risks from diagnostic radiology in North East Italy, 1987, Br.J.Radiol. 6, 155 Van Loon, Tijssen, Milu, Karlinger Diagnosis Related dose: an investigation on patient risk and image quality in European hospitals, 1997, EC; Final Report, Radiation protection research action, EUR DE/EN/FR Luxembourg ICRP 199 Recommendations of the international commission on radiological protection, 1991, ICRP publication 6, Pergamon Press Jones D, Wall B Organ doses from medical X-ray examinations calculated using Monte Carlo techniques, 1985, NRPB report 186, Chilton EC European guidelines on quality criteria for computed tomography, 2, EUR EN, Luxemburg CT, artikel over CTDI Shope TB, Gagne RM, Johnson GC A method for describing the dose delivered by transmission X-ray computed tomography, 1981, med phys,8, Jones D, Shrimpton P Normalized organ doses for X-ray computed tomography calculated using Monte Carlo techniques, 1993, software data-set SR25, NRPB Chilton, Didcot Cranley K, Gilmore B, Fogarty G Data for estimating X-ray tube total filtration, IPSM Report 64, 1991, IPSM York Shrimpton P, e.a. A national suvey of doses to patients undergoing a selection of routine X-ray examinations in English Hospitals, 1986, NRPB report 2, NRPB Chilton, Didcot Johnson D Reference levels for patients undergoing common diagnostic examinations in Irish hospitals, 2, B. J. Radiol.73, Shrimpton, e.a. Survey of CT practice in the UK, part 2: dosimetric aspects, 1991, NRPB report 249, NRPB Chilton, Didcot Hart D, e.a. Doses to patients from medical X-ray examinations in the UK 1995 Review, 1996, NRPB report 289, NRPB Chilton, Didcot UNSCEAR Sources and effects of ionising radiation, 1994, Publication E94.IX.2, United Nations, New York EC European guidelines on quality criteria for diagnostic radiographic images, 1996, EUR 1626 EN, EC Luxumbourg 23