Δοσιμετρία ασθενών κατά τις επεμβατικές ακτινολογικές εξετάσεις με τη χρήση λογισμικού προσομοίωσης Monte Carlo

Abstract

The evolution of interventional radiology has designated as an alternative option that replaces open surgery. The main disadvantage of interventional radiology practices is the usage of ionizing radiation, in order to visualize the region of interest, resulting in the necessity of optimization in the practices to reduce the potential risk as the absorbed dose can be significantly higher than normal radiographic examinations. Percutaneous transhepatic billiary drainage – PTBD, chemoembolizations, diagnostic subtracted angiography (DSA) of abdominal aorta to lower libs are interventional practices that the patients’ radiation burden is in high levels. The main purpose of this thesis is the dosimetric study of the above referred interventional procedures. The used dosimetric parameters were DAP, equivalent organ doses HT, effective dose E, organ dose and effective dose conversion factors and the risk of exposure-induced cancer death (REID). Doses and conversion factors were calculated simulating the interventional procedures with Monte Carlo codes. The used Monte Carlo codes were MCNP5 and PCXMC2.0. There were used two codes in order to increase the accuracy of the calculations.The mean DAP values of the male (n=20) and female (n=23) group that underwent in PTC were 4500±2600 και 5500±3300 cGycm2, respectively. The effective dose conversion factors were 1,1 10-3 and 1,2 10-3 for both group calculated with MCNP5 and PCXMC2.0 codes, respectively. The mean calculated REID% values were 0,015±0,013 και 0,022±0,016, for the group of males and female, respectively. The mean DAP of the group underwent in chemoembolization (n=32) was 8360 ± 5530 cGycm2, the mean calculated REID% value was 0,052±0,036 and the effective dose conversion factors were ήταν 1,4 10-2 και 1,6 10-2 calculated with MCNP5 and PCXMC2.0 codes, respectively. The mean DAP of the group underwent in DSA (n=30) was 5075.1±2420.4 cGy cm2, the mean calculated REID% was 0,016±0,0067 and the effective dose conversion factors were ήταν 5,1 10-4 και 5,7 10-4 calculated with MCNP5 and PCXMC2.0 codes, respectively.The dosimetric study of complex interventional procedures contributes to characterization of the radial risk and optimization of the used techniques since the radiation burden is higher than the classic radiographic examinations.

Η εξέλιξη της επεμβατικής ακτινολογίας τα τελευταία χρόνια την έχει αναδείξει σε εναλλακτική επιλογή που αντικαθιστά το ανοιχτό χειρουργείο. Το κύριο μειονέκτημα των πρακτικών της επεμβατικής ακτινολογίας είναι η χρήση ιονίζουσας ακτινοβολίας για τη λήψη εικόνων της περιοχής ενδιαφέροντος, με αποτέλεσμα την ανάγκη βελτιστοποίησης της πρακτικής για τον περιορισμό του δυνητικού κινδύνου καθώς η απορροφούμενη δόση μπορεί να είναι σημαντικά μεγαλύτερη από συνήθεις ακτινογραφικές εξετάσεις. Η διαδερματική ενδοηπατική παροχέτευση χοληφόρων (Percutaneous transhepatic billiary drainage – PTBD), ο χημειοεμβολισμός και η αγγειογραφία κάτω άκρων είναι μερικές από τις επεμβατικές πράξεις όπου η ακτινική επιβάρυνση των ασθενών είναι σχετικά υψηλή. Κύριο στόχο της παρούσας διατριβής αποτέλεσε η δοσιμετρική μελέτη των ανωτέρω αναφερόμενων επεμβατικών πράξεων. Τα δοσιμετρικά μεγέθη που χρησιμοποιήθηκαν ήταν οι τιμές DAP, οι ισοδύναμες δόσεις οργάνων HT, η ενεργός δόση Ε, οι συντελεστές μετατροπής ισοδύναμων δόσεων οργάνων και ενεργούς δόσης και ο σχετιζόμενος με ακτινοβολία κίνδυνος θανάτου (Risk of Exposure-Induced Death-REID). Οι υπολογισμοί των δόσεων και των συντελεστών μετατροπής εκτιμήθηκαν πραγματοποιώντας προσομοιώσεις με την μέθοδο Monte Carlo. Oι κώδικες που χρησιμοποιήθηκαν ήταν οι Monte Carlo MCNP5 και PCXMC2.0. Χρησιμοποιήθηκαν δύο κώδικες για την αύξηση της αξιοπιστίας των αποτελεσμάτων. Οι μέσες τιμές DAP της ομάδας των ανδρών (ν=20) και των γυναικών (ν=23) που υποβλήθηκαν σε παροχέτευση χοληφόρων με τοποθέτηση stent, ήταν 4500±2600 και 5500±3300 cGycm2, αντίστοιχα. Επίσης, οι συντελεστές μετατροπής ενεργής δόσης ήταν 1,1 10-3 και 1,2 10-3 για αμφότερες τις ομάδες υπολογισμένοι απ τους κώδικες MCNP5 και PCXMC2.0, αντίστοιχα. Οι μέσες υπολογιζόμενες τιμές REID% ήταν 0,015±0,013 και 0,022±0,016 για την ομάδα των ανδρών και των γυναικών, αντίστοιχα. Οι μέση τιμή DAP της ομάδας που υποβλήθηκε σε χημειοεμβολισμό (ν=32) ήταν 8360 ± 5530 cGycm2, και οι συντελεστές μετατροπής ενεργής δόσης ήταν 1,4 10-2 και 1,6 10-2 υπολογισμένοι απ τους κώδικες MCNP5 και PCXMC2.0, αντίστοιχα. Επιπροσθέτως, οι μέσες υπολογιζόμενες τιμές REID% ήταν 0,052±0,036. Η μέση τιμή DAP της ομάδας που υποβλήθηκε σε αγγειογραφία κάτω άκρων (ν=30) ήταν 5075.1±2420.4 cGy cm2, και οι συντελεστές μετατροπής ενεργής δόσης ήταν 5,1 10-4 και 5,7 10-4 υπολογισμένοι απ τους κώδικες MCNP5 και PCXMC2.0, αντίστοιχα. Τέλος, οι μέσες υπολογιζόμενες τιμές REID% ήταν 0,016±0,0067. Οι αποκλίσεις των καταγεγραμμένων τιμών DAP και των υπολογιζόμενων δοσιμετρικών μεγεθών που παρατηρούνται οφείλονται στην πολυπλοκότητα των επεμβατικών πράξεων. Η δοσιμετρική μελέτη πολύπλοκων επεμβατικών πράξεων συντελεί στον χαρακτηρισμό της ακτινικής επικινδυνότητας καθώς και την βελτιστοποίηση των χρησιμοποιούμενων τεχνικών μιας και η ακτινική επιβάρυνση είναι μεγαλύτερη των απλών ακτινογραφικών πράξεων.