09.06.06 | Контроль фізико-технічних параметрів апаратів рентгенодіагностики

Вступ

Забезпечення якості медичних діагностичних процедур з використанням джерел ікс-випромінення не можна досягти без урахування важливості дозиметричних вимірювань, що мають супроводжувати відповідну клінічну практику. З часом деякі частини або компоненти рентгенодіагностичного комплексу можуть зазнавати будь-яких змін, що призведуть до зниження якості отримуваного рентгенівського зображення або навіть до порушень у роботі апарата. Рентгенодіагностичне обладнання не забезпечить усіх можливостей візуалізації для отримання якісного інформативного діагностичного зображення, якщо воно не сертифіковане відповідним чином і не підтримується в доброму технічному стані в процесі використання. Постійний контроль за радіаційними характеристиками діючого діагностичного обладнання, своєчасне виявлення відхилень важливих показників надійного функціонування апаратів забезпечить виконання одного з основних принципів протирадіаційного захисту пацієнтів, а саме, зниження колективних доз, що отримує населення при проведенні рентгенологічних процедур, до таких низьких рівнів, яких доцільно досягти з урахуванням існуючих економічних та соціальних факторів. На підставі здійснення на практиці постійного контролю фізико-технічних параметрів рентгенодіагностичного обладнання слід будувати також і систему контролю та обліку доз опромінення пацієнтів. Саме в цьому разі можливо отримати надійну та достовірну щодо реально одержуваних пацієнтами доз при опромінюванні під час проведення тієї чи іншої діагностичної процедури.

Матеріали та методи досліджень

Іонізаційний метод вимірювання іонізувальних випромінень - один з найдоступніших і оперативних методів дозиметрії. Його широко застосовують на практиці для дозиметричного забезпечення променевої терапії та діагностики як в Україні, так і за кордоном.
Вимірювання фізико-технічних параметрів рентгенодіагностичного обладнання при різних режимах проведено з використанням багатофункціонального цифрового дозиметра 35050А та іонізаційної камери 96035В, що входять до складу дозиметричного комплекту TRIAD моделі 10100А (Keithly, США). Дозиметричний комплект TRIAD призначений саме для проведення вимірювань на всіх типах рентгенівського обладнання, використовуваного при здійсненні медичних діагностичних процедур. Особливостями приладу є відображення результатів вимірювань у цифровому вигляді, зберігання в постійній пам'яті повіркових коефіцієнтів, корегування результатів у залежності від умов проведення вимірювань (температура та тиск повітря), вибір користувачем одиниць вимірювань. Крім того, сучасна конструкція приладу передбачає самоконтроль його роботи, автоматичний перезапуск, автоматичне перемикання діапазонів, роботу в режимі енергозбереження, утримання результатів на дисплеї приладу після опромінювання, а також комп'ютерне керування роботою приладу через стандартний інтерфейс PS-232-С.

Результати

Одним з основних параметрів, що мають підлягати періодичному контролю під час експлуатації рентгенодіагностичних апаратів, є радіаційний вихід та його основні характеристики.
За визначенням, радіаційний вихід - це значення радіаційної дози (експозиційної дози, дози поглинутої у повітря, або повітряної керми), виміряне в центрі поля опромінення на осі прямого струменя проміння при певних значеннях експозиційних параметрів - напрузі на трубці, U, кВ, анодному струмі, І, мА, часі експонування, t, с, або добутку анодного струму на час експонування, q, мАс. Вимірювання радіаційного виходу проводять з використанням відповідним чином повірених іонізаційних камер, розміщуючи їх на відстані 75-80 см від фокуса трубки - стандартної відстані для більшості клінічних досліджень. Зазвичай, на практиці використовують величину питомого радіаційного виходу, тобто радіаційного виходу, нормованого на добуток анодного струму й часу експонування (при цьому струм і час можуть змінюватися незалежно один від одного). Таким чином, одиницями вимірювання радіаційного виходу є мР/мАс (для експозиційної дози) або мГр/мАс (для поглинутої в повітрі дози й повітряної керми).
При виконанні даної роботи були опрацьовані вимірювальні тести для контролю радіаційного виходу та його характеристик. Тести були розроблені на підставі вивчення літератури та досвіду впровадження програми контролю параметрів рентгенодіагностичних апаратів у Королівській лікарні ім. Марсдена у Лондоні (Велика Британія):

Тест №1. Визначення постійності радіаційного виходу.
Проводять вимірювання (до 10 разів) при постійних значеннях усіх експозиційних параметрів - напруги на трубці, анодного струму, часу експонування. Якщо при опромінюванні на конкретному апараті не можливо встановити окремого анодного струму та час експонування, вибирають певне постійне значення добутку анодного струму на час експонування.

Тест №2. Визначення залежності радіаційного виходу від напруги на трубці.

Проводять вимірювання при різних значеннях напруги на трубці й постійних значеннях анодного струму та часу експонування або їх добутку.

Тест №3. Визначення залежності радіаційного виходу від анодного струму.

Проводять вимірювання при різних значеннях анодного струму й постійних значеннях напруги та трубці та часу експонування.

Тест №4. Визначення залежності радіаційного виходу від часу експонування.

Проводять вимірювання при різних значеннях часу експонування й постійних значеннях напруги на трубці та анодного струму.

Тест №5. Визначення залежності радіаційного виходу від добутку анодного струму й часу експонування.

Проводять вимірювання при різних значеннях анодного струму й часу експонування (при цьому значення добутку анодного струму на час експонування залишається постійним) і постійних значеннях напруги на трубці.

Було обстежено 8 діючих рентгенодіагностичних апаратів у 5 медичних закладах м. Харкова. При виконанні вимірювання обирали технічні режими, характерні для певного апарата в кожному кабінеті рентгенодіагностики. Іонізаційну камеру, закріплену в штативі, розміщували в відкритому повітрі (без зворотного розсіювання) на осі первинного струменя на відстані 80 см від фокусу трубки таким чином, щоб центри камери та радіаційного поля збігалися. Звичайно розміри поля опромінювання становили 10 см?10 см.
Результати вимірювань радіаційного виходу подано в табл.1. Радіаційний вихід наведено в величинах нормованої експозиційної дози в одиницях мР/мАс та нормованої поглинутої в повітрі дози або повітряної керми в одиницях мгГр/мАс. Для порівняння в таблиці приведені також рекомендовані значення радіаційного виходу, наведені в літературі [1,2].
При визначенні залежності радіаційного виходу від різних експозиційних параметрів припускалося, що залежність від анодного струму, часу експонування або від добутку анодного струму на час експонування має лінійний характер, при цьому відхилення від лінійності оцінюється коефіцієнтом варіації Сv (%). Залежність радіаційного виходу Х від напруги на трубці згідно з [2] можна описати показовою функцією виду Х~Un, де 1,7<n<2,5 при умові нормального функціонування рентгенодіагностичного апарата.

Таблиця 1 - Результати визначення радіаційного виходу рентгенодіагностичних апаратів за різних значень напруги на трубці.

Узагальнені результати оцінки характеристик радіаційного виходу різних апаратів подані в табл. 2.
На підставі наведених вище тестів були розроблені форми протоколу контролю фізико-технічних параметрів рентгенодіагностичного обладнання. До протоколу вносять дані про медичний заклад, рентгенодіагностичний апарат, дату проведення вимірювань, відомості про використане дозиметричне обладнання тощо. Протокол зроблено у вигляді аркушів Microsoft Excel. Це дозволяє при внесенні у відповідні клітинки протоколу результатів безпосередніх вимірювань одержувати результати аналізу та графічний матеріал, що їх ілюструє. Перевагами такої форми протоколів є: виконання розрахунків без втрати будь-якої інформації; запобігання розрахунковим помилкам; виконання розрахунків швидко та надійно в логічній та певній послідовності; друкування результатів в уніфікованому вигляді.

Таблиця 2 - Результати визначення характеристик радіаційного виходу за контрольними тестами, проведеними на різних рентгенодіагностичних апаратах у медичних закладах м. Харкова

Висновок

Необхідним є подальше широке впровадження програми контролю рентгенодіагностичних апаратів у медичних закладах з метою створення бази результатів таких вимірювань, що відображатимуть існуючий у країні технічний стан рентгенодіагностичного обладнання. Створення такої бази даних забезпечить інформацією, необхідною для розрахунків індивідуальних доз опромінення пацієнтів при рентгенодіагностичних дослідженнях.

Література
1. Контроль качества технических средств рентгенодиагностики: Сб. статей /Под ред. А.Ф. Цыба и А.М. Гурчива. - Обнинск, 1988.
2. Institute of Physics and Engineering in Medicine and Biology (IPEMB) 1996 Measurement of the Performance Characteristics of Diagnostic X-ray Systems used in Medicine Report 32 (2nd edition) Part I: X-ray Tubes and Generators (IPEMB, 4 Campleshon Road, York Y02 1PE).

Вступ

Забезпечення якості медичних діагностичних процедур з використанням джерел ікс-випромінення не можна досягти без урахування важливості дозиметричних вимірювань, що мають супроводжувати відповідну клінічну практику. З часом деякі частини або компоненти рентгенодіагностичного комплексу можуть зазнавати будь-яких змін, що призведуть до зниження якості отримуваного рентгенівського зображення або навіть до порушень у роботі апарата. Рентгенодіагностичне обладнання не забезпечить усіх можливостей візуалізації для отримання якісного інформативного діагностичного зображення, якщо воно не сертифіковане відповідним чином і не підтримується в доброму технічному стані в процесі використання. Постійний контроль за радіаційними характеристиками діючого діагностичного обладнання, своєчасне виявлення відхилень важливих показників надійного функціонування апаратів забезпечить виконання одного з основних принципів протирадіаційного захисту пацієнтів, а саме, зниження колективних доз, що отримує населення при проведенні рентгенологічних процедур, до таких низьких рівнів, яких доцільно досягти з урахуванням існуючих економічних та соціальних факторів. На підставі здійснення на практиці постійного контролю фізико-технічних параметрів рентгенодіагностичного обладнання слід будувати також і систему контролю та обліку доз опромінення пацієнтів. Саме в цьому разі можливо отримати надійну та достовірну щодо реально одержуваних пацієнтами доз при опромінюванні під час проведення тієї чи іншої діагностичної процедури.

Матеріали та методи досліджень

Іонізаційний метод вимірювання іонізувальних випромінень - один з найдоступніших і оперативних методів дозиметрії. Його широко застосовують на практиці для дозиметричного забезпечення променевої терапії та діагностики як в Україні, так і за кордоном.
Вимірювання фізико-технічних параметрів рентгенодіагностичного обладнання при різних режимах проведено з використанням багатофункціонального цифрового дозиметра 35050А та іонізаційної камери 96035В, що входять до складу дозиметричного комплекту TRIAD моделі 10100А (Keithly, США). Дозиметричний комплект TRIAD призначений саме для проведення вимірювань на всіх типах рентгенівського обладнання, використовуваного при здійсненні медичних діагностичних процедур. Особливостями приладу є відображення результатів вимірювань у цифровому вигляді, зберігання в постійній пам'яті повіркових коефіцієнтів, корегування результатів у залежності від умов проведення вимірювань (температура та тиск повітря), вибір користувачем одиниць вимірювань. Крім того, сучасна конструкція приладу передбачає самоконтроль його роботи, автоматичний перезапуск, автоматичне перемикання діапазонів, роботу в режимі енергозбереження, утримання результатів на дисплеї приладу після опромінювання, а також комп'ютерне керування роботою приладу через стандартний інтерфейс PS-232-С.

Результати

Одним з основних параметрів, що мають підлягати періодичному контролю під час експлуатації рентгенодіагностичних апаратів, є радіаційний вихід та його основні характеристики.
За визначенням, радіаційний вихід - це значення радіаційної дози (експозиційної дози, дози поглинутої у повітря, або повітряної керми), виміряне в центрі поля опромінення на осі прямого струменя проміння при певних значеннях експозиційних параметрів - напрузі на трубці, U, кВ, анодному струмі, І, мА, часі експонування, t, с, або добутку анодного струму на час експонування, q, мАс. Вимірювання радіаційного виходу проводять з використанням відповідним чином повірених іонізаційних камер, розміщуючи їх на відстані 75-80 см від фокуса трубки - стандартної відстані для більшості клінічних досліджень. Зазвичай, на практиці використовують величину питомого радіаційного виходу, тобто радіаційного виходу, нормованого на добуток анодного струму й часу експонування (при цьому струм і час можуть змінюватися незалежно один від одного). Таким чином, одиницями вимірювання радіаційного виходу є мР/мАс (для експозиційної дози) або мГр/мАс (для поглинутої в повітрі дози й повітряної керми).
При виконанні даної роботи були опрацьовані вимірювальні тести для контролю радіаційного виходу та його характеристик. Тести були розроблені на підставі вивчення літератури та досвіду впровадження програми контролю параметрів рентгенодіагностичних апаратів у Королівській лікарні ім. Марсдена у Лондоні (Велика Британія):

Тест №1. Визначення постійності радіаційного виходу.
Проводять вимірювання (до 10 разів) при постійних значеннях усіх експозиційних параметрів - напруги на трубці, анодного струму, часу експонування. Якщо при опромінюванні на конкретному апараті не можливо встановити окремого анодного струму та час експонування, вибирають певне постійне значення добутку анодного струму на час експонування.

Тест №2. Визначення залежності радіаційного виходу від напруги на трубці.

Проводять вимірювання при різних значеннях напруги на трубці й постійних значеннях анодного струму та часу експонування або їх добутку.

Тест №3. Визначення залежності радіаційного виходу від анодного струму.

Проводять вимірювання при різних значеннях анодного струму й постійних значеннях напруги та трубці та часу експонування.

Тест №4. Визначення залежності радіаційного виходу від часу експонування.

Проводять вимірювання при різних значеннях часу експонування й постійних значеннях напруги на трубці та анодного струму.

Тест №5. Визначення залежності радіаційного виходу від добутку анодного струму й часу експонування.

Проводять вимірювання при різних значеннях анодного струму й часу експонування (при цьому значення добутку анодного струму на час експонування залишається постійним) і постійних значеннях напруги на трубці.

Було обстежено 8 діючих рентгенодіагностичних апаратів у 5 медичних закладах м. Харкова. При виконанні вимірювання обирали технічні режими, характерні для певного апарата в кожному кабінеті рентгенодіагностики. Іонізаційну камеру, закріплену в штативі, розміщували в відкритому повітрі (без зворотного розсіювання) на осі первинного струменя на відстані 80 см від фокусу трубки таким чином, щоб центри камери та радіаційного поля збігалися. Звичайно розміри поля опромінювання становили 10 см?10 см.
Результати вимірювань радіаційного виходу подано в табл.1. Радіаційний вихід наведено в величинах нормованої експозиційної дози в одиницях мР/мАс та нормованої поглинутої в повітрі дози або повітряної керми в одиницях мгГр/мАс. Для порівняння в таблиці приведені також рекомендовані значення радіаційного виходу, наведені в літературі [1,2].
При визначенні залежності радіаційного виходу від різних експозиційних параметрів припускалося, що залежність від анодного струму, часу експонування або від добутку анодного струму на час експонування має лінійний характер, при цьому відхилення від лінійності оцінюється коефіцієнтом варіації Сv (%). Залежність радіаційного виходу Х від напруги на трубці згідно з [2] можна описати показовою функцією виду Х~Un, де 1,7<n<2,5 при умові нормального функціонування рентгенодіагностичного апарата.

Таблиця 1 - Результати визначення радіаційного виходу рентгенодіагностичних апаратів за різних значень напруги на трубці.

Узагальнені результати оцінки характеристик радіаційного виходу різних апаратів подані в табл. 2.
На підставі наведених вище тестів були розроблені форми протоколу контролю фізико-технічних параметрів рентгенодіагностичного обладнання. До протоколу вносять дані про медичний заклад, рентгенодіагностичний апарат, дату проведення вимірювань, відомості про використане дозиметричне обладнання тощо. Протокол зроблено у вигляді аркушів Microsoft Excel. Це дозволяє при внесенні у відповідні клітинки протоколу результатів безпосередніх вимірювань одержувати результати аналізу та графічний матеріал, що їх ілюструє. Перевагами такої форми протоколів є: виконання розрахунків без втрати будь-якої інформації; запобігання розрахунковим помилкам; виконання розрахунків швидко та надійно в логічній та певній послідовності; друкування результатів в уніфікованому вигляді.

Таблиця 2 - Результати визначення характеристик радіаційного виходу за контрольними тестами, проведеними на різних рентгенодіагностичних апаратах у медичних закладах м. Харкова

Висновок

Необхідним є подальше широке впровадження програми контролю рентгенодіагностичних апаратів у медичних закладах з метою створення бази результатів таких вимірювань, що відображатимуть існуючий у країні технічний стан рентгенодіагностичного обладнання. Створення такої бази даних забезпечить інформацією, необхідною для розрахунків індивідуальних доз опромінення пацієнтів при рентгенодіагностичних дослідженнях.

Література
1. Контроль качества технических средств рентгенодиагностики: Сб. статей /Под ред. А.Ф. Цыба и А.М. Гурчива. - Обнинск, 1988.
2. Institute of Physics and Engineering in Medicine and Biology (IPEMB) 1996 Measurement of the Performance Characteristics of Diagnostic X-ray Systems used in Medicine Report 32 (2nd edition) Part I: X-ray Tubes and Generators (IPEMB, 4 Campleshon Road, York Y02 1PE).