Dosimetría in vivo en estudios pediátricos de tomografía computada / In vivo dosimetry in pediatric computed tomography studies

Andrade López, Luisa M. (2023) Dosimetría in vivo en estudios pediátricos de tomografía computada / In vivo dosimetry in pediatric computed tomography studies. Master in Medical Physics, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.

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Abstract in Spanish

En este trabajo se implementa un sistema de dosimetría in vivo que permita medir la dosis en superficie (DS) en la cercanía de los órganos de riesgo más radiosensibles, sin interferir en la calidad de las imágenes. Para las mediciones de DS, se utilizaron dosímetros estimulados ópticamente OSLD nanoDot™ caracterizados en el intervalo de dosis y energías utilizadas en tomografías pediatricas. Se obtuvo una curva de calibración en términos de kerma en aire, donde la res- puesta de los detectores OSLD fue lineal en un rango desde los 4.5 mGy hasta los 180 mGy. Se realizaron mediciones de DS en 21 pacientes con edades comprendidas desde 1 mes hasta los 16 años en estudios de tomografía diagnóstica, tomografías utilizadas para planificar tratamientos de radioterapia, y estudios PET-CT. Además, se realizaron pruebas utilizando un fantoma PMMA de 16 cm de diámetro demostrando que el valor de CTDIvol presenta diferencias del 87.24 % y 91.96 % por debajo de la DS en los protocolos de tórax y abdomen, respectivamente. Esto se debe a que el equipo utiliza un fantoma de 32 cm para obtener el valor de CTDIvol, mientras que para los estudios de cabeza utiliza un fantoma de 16 cm, lo cual resulta en diferencias menores, del 7.54 % por encima de la medición de la DS. Los resultados de la dosimetría in vivo en pacientes pediátricos con el equipo NeuViz 16 mostraron que el valor de CTDIvol puede sobrestimar en un 13 % o subestimar en un 53 % la dosis entregada al paciente en los protocolos de rutina de cabeza y tórax, respectivamente. Buscando disminuir las diferencias entre el CTDIvol y los niveles de referencia diagnóstica (DRLs), se utilizo un protocolo de cabeza optimizado basado en los valores de corriente (mAs) recomendados en los DRLs, lo que resulto en una reducción de 51.55 mGy a 26.04 mGy en la dosis en cabeza (DSca) y de 55.37 mGy a 30.37 mGy en el CTDIvol, logrando reducir la diferencia porcentual entre el CTDIvol y las DRLs de 158 % al 13 %. Del mismo modo, utilizando el protocolo de tórax optimizado se logro reducir la dosis en tórax (DStx) de 27.66 mGy a 16.13 mGy y el CTDIvol de 18.10 mGy a 10.02 mGy, con una reducción de la diferencia porcentual entre el CTDIvol y las DRLs de 550 % a 187 %. Los resultados de la dosimetría in vivo en estudios de TC utilizados para la planificación de tratamientos en radioterapia en el equipo Somatom Definition AS y los estudios PET-CT en el equipo Discovery STE mostraron que el CTDIvol no es un buen indicador de la dosis entregada a los diferentes órganos de riesgo. Al utilizar el equipo Somatom Definition AS, se observo que la dosis en cuello (DScu) medida con los OSLD nanoDot™ es 4 a 6 veces mayor que el valor de CTDIvol. Además, la DStx en las exploraciones de tórax RT y cuerpo completo RT, presenta diferencias porcentuales del 31 % y 70 % por encima del CTDIvol. En los estudios de PET-CT la DScu y DStx aumentan al igual que el CTDIvol dependiendo del peso y edad del paciente, pero siempre por encima con una diferencia porcentual aproximada del 100 %. Los detectores OSLD nanoDot™ poseen las características necesarias para realizar dosimetría in vivo en estudios de TC pediátricos, lo cual es una valiosa herramienta dentro del programa de garantía de calidad y protección radiológica del paciente, permitiendo reportar la dosis entregada en diferentes órganos de riesgo, superando los problemas que presenta el CTDIvol, el cual no considera el tamaño ni la edad del paciente.

Abstract in English

In this work, an in vivo dosimetry system is implemented that allows measuring the surface dose (DS) in the proximity of the most radiosensitive risk organs, without interfering with the quality of the images. For DS measurements, optically stimulated luminescent dosimeters OSLD nanoDot™ were used, which were characterized in the dose and energy range used in pediatric tomo- graphy. A calibration curve was obtained in terms of air kerma, where the OSLD detector response is linear in a range from 4.5 mGy to 180 mGy. DS measurements were performed in diagnostic tomography studies, tomography used to plan radiotherapy treatments, and PET- CT studies in 21 patients with ages ranging from 1 month to 16 years old. In addition, tests were carried out using a 16 cm diameter PMMA phantom, demonstra- ting that the CTDIvol value presents differences of 87.24 % and 91.96 % below the average DS in the chest and abdomen protocols, respectively. This is because the equipment uses a 32 cm phantom to obtain the CTDIvol value, while for head studies it uses a 16 cm phantom, which results in smaller differences, 7.54 % above the DS measurement. The results of in vivo dosimetry in pediatric patients with the NeuViz 16 equipment showed that the CTDIvol value can overestimate by 13 % or underestimate by 53 % the dose delivered to the patient in the routine head and chest protocols, respectively. In order to reduce the differences between the CTDIvol and the diagnostic reference levels (DRLs), an optimized head protocol was used based on the current (mAs) values recommended in the DRLs, which resulted in a reduction of 51.55 mGy to 26.04 mGy in the head dose (DSca) and 55.37 mGy to 30.37 mGy in the CTDIvol, achieving a reduction in the percentage difference between the CTDIvol and the DRLs from 158 % to 13 %. Similarly, using the optimized chest protocol, it was possible to reduce the chest dose (DStx) from 27.66 mGy to 16.13 mGy and the CTDIvol from 18.10 mGy to 10.02 mGy, with a reduction in the percentage difference between the CTDIvol and the DRLs from 550% to 187%. The results of in vivo dosimetry in CT studies used for radiation therapy planning on the Somatom Definition AS equipment and PET-CT studies on the Discovery STE equipment showed that the CTDIvol is not a good indicator of the dose delivered to the different risk organs. Using the Somatom Definition AS equipment, it was observed that the neck dose (DScu) measured with the OSLD nanoDot™ is 4 to 6 times greater than the CTDIvol value. In addition, DStx in the RT chest and whole body RT explorations shows percentage differences of 31% and 70% above the CTDIvol. In the PET-CT studies, DScu and DStx increase in the same way as CTDIvol depending on the patient’s weight and age, but always above with an approximate percentage difference of 100%. The OSLD nanoDot™ detectors possess the necessary characteristics to perform in vivo dosimetry in pediatric CT studies, which is a valuable tool within the quality assurance and patient radiation protection program, allowing to report the dose delivered to different risk organs, overcoming the problems presented by CTDIvol, which does not consider the size or age of the patient.

Item Type:Thesis (Master in Medical Physics)
Keywords:Calibration; Calibración; Computerized tomography; Tomografía computarizada; [Surface dose; Dosis en superficie; Pediatric tomography; Tomografía pediátrica ]
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Subjects:Medicine > Dosimetry
Divisions:FUESMEN
ID Code:1172
Deposited By:Tamara Cárcamo
Deposited On:10 Aug 2023 12:22
Last Modified:10 Aug 2023 12:33

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