Anamarija Maček, Karin Šparovec VPLIV DODATNE FILTRACIJE IN ANODNE NAPETOSTI NA DOZO ZA PACIENTA PRI SLIKANJU LEDVENE HRBTENICE

(1)

UNIVERZA V LJUBLJANI ZDRAVSTVENA FAKULTETA

RADIOLOŠKA TEHNOLOGIJA, 1. STOPNJA

Anamarija Maček, Karin Šparovec

VPLIV DODATNE FILTRACIJE IN ANODNE NAPETOSTI NA DOZO ZA PACIENTA PRI

SLIKANJU LEDVENE HRBTENICE

diplomsko delo

EFFECT OF ADDED FILTRATION AND TUBE VOLTAGE ON PATIENT DOSE IN LUMBAR SPINE

RADIOGRAPHY

diploma work

Mentor: doc. dr. Damijan Škrk Somentor: doc. dr. Nejc Mekiš

Recenzentka: viš. pred. mag. Mojca Medič

(2)

(3)

ZAHVALA

Iskreno se zahvaljujeva mentorju doc. dr. Damijanu Škrku in somentorju doc. dr. Nejcu Mekišu za usmerjanje, za vso pomoč in čas, ki je bil vložen v nastajanje te diplomske naloge.

Zahvalili bi se tudi recenzentki viš. pred. mag. Mojci Medič za pregled in strokovno izpopolnjevanje diplomske naloge.

Najina zahvala sledi Zdravstveni fakulteti Ljubljana, ki nama je zagotovila prostor, vse pripomočke in naprave, da je bil nastanek naloge sploh možen.

Radi bi se zahvalili najinim prijateljem in družinama, ki sta nama omogočili študij, da sta naju ob tem tudi podpirali in vzpodbujali.

Ne bova pozabili vse opore najinih boljših polovic, da sta nama ob celotnem študiju stala ob strani in verjela v naju, za kar se jima iskreno zahvaljujeva.

Na koncu, a nenazadnje bi se radi zahvalili tudi druga drugi za prijateljstvo, ob katerem se je celoten študij in proces pisanja diplomske naloge zdelo nekoliko lažje.

(4)

(5)

IZVLEČEK

Uvod: Pri rentgenskem slikanju se uporablja ionizirajoče sevanje, ki ima lahko škodljive učinke na zdravje osebe, ki je bila sevanju izpostavljena. Da se izpostavljenost v določeni meri zmanjša, ima že sam rentgenski aparat vgrajene komponente, ki vsaka na svoj način vpliva na zmanjšanje omenjene doze za pacienta. Namen: Želeli smo raziskati vpliv, ki ga imata dodatna filtracija in anodna napetost na DAP, efektivno dozo in na dozo za organe.

Metode dela: Izvedli smo slikanje ledvene hrbtenice v AP in stranski projekciji samo z lastno filtracijo rentgenske cevi in dodanimi filtri iz bakra različnih debelin ter merili produkt doze in površine slikovnega polja (DAP). Izračunali smo še efektivno dozo in dozo na organe, kar smo izvedli s programom PCXMC 2.0, ki uporablja Monte Carlo simulacijo. Namen tega dela diplomske naloge je bil ugotoviti, ali obstajajo kakšna odstopanja med DAP-om in efektivno dozo ter dozo na organe. Rezultati: Pri podatkih za HVL smo ugotovili, da se le-ta poveča, ko se poveča tudi debelina filtracije. Na podlagi pridobljenih podatkov smo ugotovili, da se ob povečanju napetosti, poveča tudi DAP.

Razbrali smo tudi, da se ob povečanju debeline bakrene filtracije, DAP zmanjša, vendar se kljub temu prispevek k efektivni dozi in doza na organe poveča. Doza na organe se je največ povišala pri debelem črevesju v obeh projekcijah, pri jajčnikih v AP projekciji in pri modih v stranski projekciji. Doza se je največ povišala tudi pri timusu v obeh projekcijah, vendar pa timus prejme zelo malo doze, zato tak porast ni problematičen. Edini organ, pri katerem se je doza nižala pa je koža v obeh projekcijah. Pri računanju prispevkov k efektivni dozi smo ugotovili, da največ prispeva izpostavljenost želodca, debelega črevesja, mehurja in spolnih žlez v AP projekciji. V stranski projekciji pa največ k efektivni dozi prispevajo izpostavljenost želodca, debelega črevesja, kostnega mozga, ter spolnih žlez. Razprava in zaključek: Dokazali smo, da se ob večanju debeline dodatne filtracije, DAP zmanjšuje, doza na organe in efektivna doza pa se ob tem povečujeta.

Glede na pridobljene podatke meritev z diplomskim delom, bi predlagali, da se dodatna filtracija uporablja z dodatnim premislekom in utemeljitvijo, kot se sedaj, z ozirom na dozo, ki jo prejme pacient.

Ključne besede: filtracija, anodna napetost, HVL, DAP, efektivna doza.

(6)

(7)

ABSTRACT

Introduction: In X-ray diagnostic we use ionising radiation which can have harmful effects on the person’s health who was exposed to the radiation. For the exposure to be reduced to a certain degree, the X-ray machine alone already has built-in components, that reduce the dose for the patient in its own way. Purpose: We wanted to research the effect of the added filtration and tube voltage on DAP, the effective dose and the dose for the organs that the patient receives. Methods: We x-rayed the lumbar spine in AP and lateral projection. At first, we did the acquisition with just the inherent tube filtration and then the copper filters of different thickness where added. We measured the dose area product (DAP). At last, we calculated the effective dose and the dose of the organs which we did with the PCXMC 2.0 programme, that uses the Monte Carlo simulation. The purpose of this part of the diploma work was to test if any deviation is present between DAP, the effective dose and the dose that the organs receive. Results: With the information from the HVL measurements we acknowledged that when the filtration is added, the HVL increases.

Based on the data that we acquired we found out that when the tube voltage is raised, DAP also raises. We discovered that when we increased the copper filtration, DAP decreases.

From the data we noticed that when the thickness of filtration is added the effective dose and the dose on the organs increases. When the information from the doses for the organs was processed, we found out that the dose increased the most for the colon in both projections, the ovaries in the AP projection, the testicles in the lateral projection, and the thymus in both projections but the thymus receives a small amount of the dose, so the high increase isn’t problematic. The only organ where the dose decreased was the skin in both projections. While we calculated the contribution of the organs to the effective dose, we discovered, that most of the dose contributes the stomach, colon, urinary bladder and the gonads in the AP projection. In the lateral projection the most of the effective dose contributes the stomach, colon, bone marrow and the gonads. Discussion and conclusion:

It was proven that when the thickness of the added filtration is increased DAP decreases, but the dose on the organs actually increases. Based on the acquired data with this diploma work we recommend the use of added filtration with even greater consideration and substantiate than it is at the moment, with the regard on the dose that the patient receives.

Keywords: filtration, tube voltage, HVL, DAP, effective dose.

(8)

(9)

KAZALO VSEBINE

1 UVOD ... 1

1.1 Teoretična izhodišča ... 1

1.1.1 Načini zmanjševanja doz za pacienta ... 2

1.1.2 Anodna napetost ... 2

1.1.3 Filtri in filtracija ... 3

1.1.3.1 Lastna filtracija ... 4

1.1.3.2 Dodatna filtracija ... 4

1.1.3.2.1 Kvalitativni filtri ... 5

1.1.3.2.2 Kvantitativni filtri ... 6

1.1.4 Doza ... 6

1.1.5 Razpolovna debelina (HVL) ... 7

1.1.6 Slikanje ledvene hrbtenice ... 7

1.1.7 Vpliv dodatne filtracije na dozo pacienta ... 8

2 NAMEN ... 10

3 METODE DELA ... 11

4 REZULTATI ... 16

4.1 Razpolovna debelina (HVL) ... 16

4.1.1 Vpliv filtracije Al na HVL pri različni filtraciji Cu... 16

4.1.2 Vpliv napetosti na HVL pri različni filtraciji Cu ... 17

4.1.3 Vpliv napetosti na HVL pri različni filtraciji Al ... 18

4.2 AP projekcija ... 18

4.2.1 Vpliv napetosti na DAP pri različni filtraciji Cu ... 19

4.2.2 Vpliv filtracije Cu na DAP pri različni napetosti ... 20

4.2.3 Vpliv filtracije Cu na DAP pri 2,5 mm filtraciji Al... 21

(10)

4.2.5 Razmerje med ED in DAP-om v odvisnosti od filtracije Cu pri 2,5 mm filtru

Al 23

4.3 Stranska projekcija ... 23

4.3.1 Vpliv napetosti na DAP pri različni filtraciji Cu ... 24

4.3.2 Vpliv filtracije Cu na DAP pri različni napetosti ... 25

4.3.3 Vpliv filtracije Cu na DAP pri 2,5 mm filtraciji Al ... 26

4.3.4 Vpliv filtracije Cu na produkt toka in časa pri različni napetosti ... 27

4.3.5 Razmerje med ED in DAP-om v odvisnosti od filtracije Cu pri 2,5 mm filtru Al 28 4.4 AP projekcija z meritvami premikov fantoma ... 28

4.5 Stranska projekcija z meritvami premikov fantoma ... 35

5 RAZPRAVA ... 43

6 ZAKLJUČEK ... 47

7 LITERATURA IN DOKUMENTACIJSKI VIRI... 48

(11)

(12)

KAZALO SLIK

Slika 1: Spekter rentgenskega sevanja ... 3

Slika 2: Lastna filtracija rentgenske cevi ... 4

Slika 3: Merilnik HVL ... 12

Slika 4: Fantom celega telesa z oznako PBU 60 v AP projekciji ... 12

Slika 5: Fantom celega telesa z oznako PBU 60 v stranski projekciji ... 13

Slika 6: Filtra iz aluminija debeline 0,5 in 0,25 mm ... 13

Slika 7: Rentgenski aparat s fantomom in merilnikom DAP ... 14

Slika 8: Merilnik produkta doze in površine slikovnega polja ... 14

Slika 9: Prikaz vpliva filtracije Al na HVL pri različni filtraciji Cu ... 16

Slika 10: Prikaz vpliva napetosti na HVL pri različni filtraciji Cu ... 17

Slika 11: Prikaz vpliva napetosti na HVL pri različni filtraciji Al ... 18

Slika 12: Prikaz vpliva napetosti na DAP pri različni filtraciji Cu ... 19

Slika 13: Prikaz vpliva filtracije Cu na DAP pri različni napetosti ... 20

Slika 14: Prikaz vpliva filtracije Cu na DAP pri 2,5 mm filtraciji Al ... 21

Slika 15: Prikaz vpliva filtracije Cu na produkt toka in časa pri različni napetosti ... 22

Slika 16: Prikaz razmerja med ED in DAP-om v odvisnosti od filtracije Cu pri 2,5 mm filtru Al ... 23

Slika 17: Prikaz vpliva napetosti na DAP pri različni filtraciji Cu ... 24

Slika 18: Prikaz vpliva filtracije Cu na DAP pri različni napetosti ... 25

Slika 19: Prikaz vpliva filtracije Cu na DAP pri 2,5 mm filtraciji Al ... 26

Slika 20: Prikaz vpliva filtracije Cu na produkt toka in časa pri različni napetosti ... 27

Slika 21: Prikaz razmerja med ED in DAP-om v odvisnosti od filtracije Cu pri 2,5 mm filtru Al ... 28

(13)

(14)

KAZALO TABEL

Tabela 1: Utežni faktorji tkiv in organov ... 7 Tabela 2: Izračunani podatki za DAP pri različnih debelinah filtracije v AP projekciji .... 29

Tabela 3: Izračunani podatki za efektivno dozo pri različnih debelinah filtracije v AP projekciji ... 29 Tabela 4: Podatki o dozi na organe s tkivnim utežnim faktorjem 0,12 pri različnih debelinah filtracije v AP projekciji ... 30 Tabela 5: Prikaz sprememb doze pri različnih debelinah filtracije na organe s tkivnim utežnim faktorjem 0,12 v AP projekciji ... 30

Tabela 6: Podatki o dozi na organe s tkivnim utežnim faktorjem 0,08 pri različnih debelinah filtracije v AP projekciji ... 31 Tabela 7: Prikaz sprememb doze pri različnih debelinah filtracije na organe s tkivnim utežnim faktorjem 0,08 v AP projekciji ... 31

Tabela 12: Podatki o dozi na organe, razporejene pod preostanek, s tkivnim utežnim faktorjem 0,12 pri različnih debelinah filtracije v AP projekciji ... 33 Tabela 13: Podatki o spremembah doze na organe, razporejene pod preostanek, s tkivnim utežnim faktorjem 0,12 pri različnih debelinah filtracije v AP projekciji ... 34

Tabela 14: Prikaz sprememb prispevkov organov k efektivni dozi pri različnih debelinah filtracije v AP projekciji ... 35 Tabela 15: Izračunani podatki za DAP pri različnih debelinah filtracije v stranski projekciji ... 36

(15)

Tabela 16: Izračunani podatki za efektivno dozo pri različnih debelinah filtracije v stranski projekciji ... 36 Tabela 17: Podatki o dozi na organe s tkivnim utežnim faktorjem 0,12 pri različnih debelinah filtracije v stranski projekciji ... 37 Tabela 18: Prikaz sprememb doze pri različnih debelinah filtracije na organe s tkivnim utežnim faktorjem 0,12 v stranski projekciji ... 37

Tabela 19: Podatki o dozi na organe s tkivnim utežnim faktorjem 0,08 pri različnih debelinah filtracije v stranski projekciji ... 37 Tabela 20: Prikaz sprememb doze pri različnih debelinah filtracije na organe s tkivnim utežnim faktorjem 0,08 v stranski projekciji ... 38

Tabela 25: Podatki o dozi na organe, razporejene pod preostanek s tkivnim utežnim faktorjem 0,12 pri različnih debelinah filtracije v stranski projekciji ... 40 Tabela 26: Podatki o spremembah doze na organe, razporejene pod preostanek, s tkivnim utežnim faktorjem 0,12 pri različnih debelinah filtracije v stranski projekciji ... 41 Tabela 27: Prikaz spremembi prispevkov organov k efektivni dozi pri različnih debelinah filtracije v stranski projekciji ... 42

(16)

(17)

SEZNAM UPORABLJENIH KRATIC IN OKRAJŠAV

Al AP

Aluminij

Anterior Posterior Cu

DAP ED Gy HVL It kV mAs RGS

Baker

Dose Area Product (produkt doze in površine slikovnega polja) Efektivna Doza

Gray (enota absorbirane doze)

Half Value Layer (razpolovna debelina) Produkt toka in časa

Kilovolt

Mili amper sekunda (enota produkta toka in časa) Razdalja Gorišče - Slikovni sprejemnik

RGO Stdev

Razdalja Gorišče – Objekt Standardna deviacija Sv

U VKD

Sievert (enota efektivne doze) Napetost

Vstopna Kožna Doza

(18)

(19)

1 UVOD

Sevanje je pojav, pri katerem se energija širi v obliki delcev ali elektromagnetnega valovanja (Koželj et al., 2006).

Poznamo ionizirajoča in neionizirajoča sevanja (Fortuna, 1992).

Pri rentgenskem slikanju se uporablja ionizirajoče sevanje, ki ima lahko škodljive učinke na zdravje osebe, katera je bila sevanju izpostavljena, v našem primeru je v tej vlogi pacient. Da se ta doza v določeni meri zmanjša, ima že sam rentgenski aparat vgrajene komponente, ki vsaka na svoj način vpliva na zmanjšanje omenjene doze za pacienta.

Poleg uporabe teh komponent rentgenskega aparata za zmanjševanje doze na pacienta, pa si iz istega razloga želimo imeti radiološke postopke kar se da optimizirane. To pomeni, da se naredi kompromis med izpostavljenostjo pacienta, ki jo radiološki inženirji omogočijo za nastanek radiograma, in optimalno kakovostjo le-tega. To imenujemo tudi ALARA princip (As Low As Reasonably Achievable) (Medič et al, 2013; Medič, Mekiš, 2018).

V diplomski nalogi bomo predstavili in raziskovali vpliv dodatne filtracije rentgenskega snopa in anodne napetosti, na izpostavljenost pacienta. Opravili smo meritve na fantomu, kjer smo merili produkt doze in površine slikovnega polja (DAP) merilnikom pri slikanju ledvene hrbtenice v AP (anterior posterior) in stranski projekciji. Interval anodne napetosti, pri katerih smo merili DAP, smo izbrali na podlagi poročila Diamond III (2004).

Pri vsaki meritvi, smo napetost povečali za eno stopnjo znotraj zastavljenega intervala.

Spreminjali smo tudi tipe in debeline filtracij, in ob tem merili izpostavljenost pacienta. Na koncu smo izračunali še efektivno dozo in dozo na organe, kar smo izvedli s programom PCXMC 2.0, ki nam te doze pri medicinskih rentgenskih preiskavah izračuna z uporabo Monte Carlo simulacije.

1.1 Teoretična izhodišča

Radiološki inženirji so zadolženi za tehnološki del radiološkega posega, in so tako popolnoma odgovorni zanj. Za čim bolj optimiziran poseg, je potrebno, da ima radiološki inženir znanje iz protokolov radioloških posegov, ter anatomije in patologije človeškega telesa. Ob tem mora pravilno izbrati opremo in material ter upoštevati zaščitne ukrepe, da

(20)

2

pacient prejme čim manjšo dozno obremenitev, in tako čim bolj zmanjša oz. odpravi biološke učinke, ki bi se lahko pojavili ob previsoki dozi (Medič, Mekiš, 2018).

1.1.1 Načini zmanjševanja doz za pacienta

Načinov, kako med rentgenskim slikanjem zmanjšamo dozo vključujejo (pravilno) uporabo komponent rentgenskega aparata in zaščite za pacienta. Vse to je odgovornost radiološkega inženirja, ki s svojem pridobljenim znanjem uporablja in kombinira naslednje načine:

• manjša vrednost toka v rentgenski cevi,

• manjši čas trajanja ekspozicije,

• uporaba primerne anodne napetosti,

• večja razdalja med goriščem in slikovnim sprejemnikom (RGS),

• večja razdalja med goriščem in objektom (RGO),

• uporaba radiografske rešetke,

• čim bolj natančna uporaba zaslonke in s tem čim manjša velikost slikovnega polja,

• uporaba filtracije,

• uporaba zaščite za pacienta, narejene iz svinca (Medič et al., 2013).

1.1.2 Anodna napetost

Anodno napetost spreminja radiološki inženir na nadzorni plošči. Če spreminjamo anodno napetost in ob tem želimo zagotoviti enako jakost rentgenskega snopa, je potrebno prilagoditi tudi anodni tok in čas ekspozicije. Zaradi lažjega računanja se zato v praksi uporablja pravilo 15 %, ki pravi, da če želimo zmanjšati dozo, ki jo bo prejel pacient, je potrebno zvišati anodno napetost (kV) za 15 %, in razpoloviti vrednost produkta toka in časa (mAs). Vendar je tukaj potrebno biti previden, saj se to pravilo lahko uporablja le ko je začetna vrednost ekspozicijskih pogojev optimalna (Medič et al., 2013).

(21)

1.1.3 Filtri in filtracija

Rentgensko sevanje, ki nastane v rentgenski cevi in potuje skozi izhodno okence, ima širok spekter energij (slika 1). Večina fotonov v tem spektru se nahaja v področju nižjih energij.

Ko snop sevanja doseže pacienta, se nizko energijski fotoni absorbirajo že v površini tkiva, to povzroči, da omenjeni fotoni prispevajo le k večji dozi, ne vplivajo pa bistveno na nastanek rentgenograma. Da bi to preprečili, v primarni snop rentgenskega sevanja vstavljamo filtre, ki te fotone absorbirajo, še preden pridejo do pacienta in prispevajo k dozi pacienta (Medič et al., 2013).

Slika 1: Spekter rentgenskega sevanja (Kieran Maher, 2017)

Filter se imenuje vsak material, ki absorbira fotone iz spektra rentgenskega sevanja.

Običajno se vstavijo med rentgensko cevjo in objektom oz. pacientom. Najbolj pogost material, iz katerega so narejeni filtri, ki se uporabljajo v diagnostični radiologiji, je aluminij (Carlton, Adler, 1996).

Aluminij je kemijski element, ki ga v periodnem sistemu najdemo pod oznako Al. Njegovo vrstno število je 13. Je mehka, nemagnetna, srebrno-bela kovina, ki ne zarjavi (The free dictionary by farlex, 2014).

Proces filtriranja se zgodi na različnih točkah med rentgensko cevjo in objektom slikanja.

Tako ločimo lastno in dodatno filtriranje (Carlton, Adler, 1996).

(22)

4

1.1.3.1 Lastna filtracija

O lastni filtraciji govorimo, ko se fotoni rentgenskega sevanja, ki nastanejo na površini anode, absorbirajo, preden sploh zapustijo rentgensko cev. Razlog tiči v tem, da je ohišje cevi sestavljena iz materialov in snovi, ki to sevanje nekoliko filtrirajo (Carlton, Adler, 1996).

Lastna filtracija (slika 2) se dogaja v:

• ohišju cevi,

• izolacijskem olju,

• izstopnem okencu (Medič et al., 2013).

Slika 2: Lastna filtracija rentgenske cevi (RSNA / AAPM, 2021)

Lastno filtracijo se meri z ekvivalentom aluminija, kar predstavlja debelino aluminija, ki bi ga dodali spektru sevanja, in ki bi fotone absorbiral v enaki meri kot ohišje cevi. Običajno se te vrednosti gibajo med 0,5 in 1,5 mm ekvivalenta aluminija. Skupna filtracija rentgenske cevi pa znaša 2,5 mm aluminija (Medič et al., 2013).

1.1.3.2 Dodatna filtracija

Filter, vstavljen v primarni snop, je najbolj učinkovit, ko fotoefekt prevlada nad Comptonovim sipanjem, kar nas privede to dejstva, da mora biti material filtra s primernim vrstnim številom. V rentgenski diagnostiki, kjer uporabljamo določen interval energij, so tako najbolj uporabljena filtra aluminij ter tudi aluminij skupaj z bakrom. Ko želimo

(23)

odstraniti fotone nizkih energij, uporabimo aluminijast filter, bakreni pa se uporablja za filtracijo fotonov višjih energij (Medič et al., 2013).

Baker je kemijski element, ki ga v periodnem sistemu najdemo pod oznako Cu in ima vrstno število 29. Je rdečkasto-rjava kovina, ki odlično prevaja toploto in elektriko (The free dictionary by farlex, 2020).

Dodatne filtre ločimo po tem, kaj odstranjujejo iz energijskega spektra. Tako ločimo:

• kvalitativne filtre,

• kvantitativne filtre (Medič et al., 2013).

1.1.3.2.1 Kvalitativni filtri

Ti filtri iz spektra rentgenskega sevanja odstranijo fotone z določeno energijo. Nameščeni so ravno pod izstopnim okencem (Medič et al., 2013).

V to skupino štejemo aluminijaste filtre, sestavljene filtre in rob K filtre.

Sestavljeni filtri uporabljajo dva ali več materialov, ki se dopolnjujejo v svoji absorbcijski zmožnosti. Sestavljeni so tako, da spodnja ležeča plast absorbira karakteristično sevanje prve plasti, ki bi drugače doseglo pacienta. Tipičen primer sestavljenega filtra je kombinacija aluminija z bakrom. V tem primeru se mora baker vedno uporabljati z aluminijem (Carlton, Adler, 1996).

Debelino bakra izbiramo in sami dodajamo na rentgenski cevi, in sicer med 0,1 in 0,3 mm.

Fotoni najprej preidejo skozi baker, kjer se tisti z dovolj nizko energijo absorbirajo, ostali pa preidejo še aluminij, ki pa poskrbi za absorbcijo karakterističnega sevanja, nastalega v bakru. Energija tega karakterističnega sevanja je približno 8 keV, ta energija pa lahko že doseže pacienta, v katerem povzroči le porast doze. Karakteristično sevanje nastalo v aluminiju, pa ima energijo le 1,5 keV, kar pomeni, da bodo fotoni absorbirali v zraku, preden dosežejo pacienta (Medič et al., 2013).

Rob K filtri pa se uporabljajo pri visoko zmogljivih rentgenskih ceveh. Pri teh filtrih se zgodi to, da ima prepuščeno rentgensko sevanje močno jakost samo na določenem

(24)

6

energijskem intervalu. S tem dosežemo zmanjšanje izpostavljenosti pacienta. (Medič et al., 2013).

1.1.3.2.2 Kvantitativni filtri

Kvantitativni filtri pa zmanjšujejo jakost v vsem spektru rentgenskega sevanja. Najdemo jih pod zaslonko. Imenujemo jih tudi klinasti filtri, kar izhaja iz njihove oblike, ki nas spominja na klin. V uporabi so takrat, ko je objekt slikanja zgrajen iz različnih debelin, kar bi pomenilo, da bi na slikovni sprejemnik padal neenakomeren spekter rentgenskega sevanja, posledično pa bi to povzročilo neenakomerno počrnitev na rentgenogramu. Ta problem rešimo tako, da uporabimo klinasti filter. Njegova oblika poskrbi za to, da skozi tanjši del več fotonov doseže pacienta, kot jih na debelejšem delu, saj je tam absorbcija fotonov večja. Običajno je material, iz katerega so narejeni filtri svinec (Medič et al., 2013).

1.1.4 Doza

Energiji, ki jo ionizirajoče sevanje, pri prehodu skozi snov preda 1 kilogramu te snovi rečemo absorbirana doza. Absorbirana doza se izraža v J/kg ali gray-ih (Gy) (Fink et al., 2013).

Različne vrste sevanja lahko v tkivu, skozi katerega potujejo, povzročajo različne biološke učinke. Zato za ocenitev škode, ki jo ionizirajoče sevanje povzroči tkivu, raje uporabljamo ekvivalentno dozo. Za izračun le-te, poleg absorbirane doze sevanja, potrebujemo tudi znano vrednost utežnega faktorja vrste sevanja. S tem se upoštevajo biološki učinki povzročeni s strani ionizirajočega sevanja. Ekvivalentna doza se izraža v sievert-ih (Sv) (Škrk, 2014; Fink et al., 2013).

Ker so tkiva in organi različno občutljivi na ionizirajoče sevanje, to povezavo izražamo z efektivno dozo, ki pa se jo, enako kot ekvivalentno dozo, izraža v sievert-ih (Sv). Efektivna doza je vsota produktov ekvivalentih doz z utežnim faktorjem tkiva. (Fink et al., 2013).

V spodnji tabeli (tabela 1) so predstavljeni utežni faktorji posameznih tkiv in organov.

(25)

Tabela 1: Utežni faktorji tkiv in organov (Škrk, 2014) Tkivo ali organ Utežni faktor tkiva ali organa

kostni mozeg 0,12

debelo črevo 0,12

pljuča 0,12

želodec 0,12

dojke 0,12

spolne žleze 0,08

mehur 0,04

jetra 0,04

požiralnik 0,04

ščitnica 0,04

koža 0,01

kostna povrhnjica 0,01

možgani 0,01

slinavka 0,01

preostali 0,12

vsota 1,00

1.1.5 Razpolovna debelina (HVL)

Jakost rentgenskega snopa je pomembna značilnost v diagnostični radiografiji, ki se lahko zmanjša zaradi absorpcije ali sipanja. Razpolovna debelina HVL (half value layer) se uporablja kot pomemben test preverjanja kakovosti, saj nam poda informacijo, ali je filtracija v snopu sevanja zadostna, da odstrani rentgenske fotone z nižjo energijo (LeBlanc, 2015).

HVL je definiran kot debelina aluminija, ki je potrebna, da se jakost rentgenskega snopa prepolovi (Ariga et al., 2011).

1.1.6 Slikanje ledvene hrbtenice

Za slikanje ledvene hrbtenice v AP položaju, leži pacient na preiskovalni mizi na hrbtu, roke ima ob telesu. Za večje udobje, mu pod glavo namestimo blazino. Da dobimo na sliki odprte medvretenčne prostore, mora imeti pacient noge pokrčene. Centralni žarek postavimo tako, da poteka skozi tretje ledveno vretence, torej tako, da poteka po najnižji točki rebernega loka in po sredini telesa. Slikovno polje mora biti odprto tako, da so na

(26)

8

sliki vidna vsa ledvena vretenca in zadnje prsno vretence, križnica ter sakroiliakalna sklepa.

Za slikanje ledvene hrbtenice v stranski projekciji pacient leži na preiskovalni mizi na boku in pod glavo mu tako, kot pri AP projekciji namestimo blazino. Kolena ima pokrčena in pomaknjena čim bolj k trupu, medenica pa mora biti v stranskem položaju. Pacient ima roki nad glavo. Centriranje centralnega žarka je podobno kot pri nastavitvi le-tega v AP projekciji. Ponovno mora potekati skozi tretje ledveno vretence, pri nastavitvi si lahko ponovno pomagamo z najnižjo točko rebernega loka, vzdolžno pa mora centralni žarek potekati čez najvišjo točko črevničnega grebena. Slikovno polje mora biti odprto tako, da so na sliki vidna vsa ledvena vretenca in zadnje prsno vretence, prikazana morata biti tudi lumbosakralni prehod in križnica (Medič, Mekiš, 2018).

1.1.7 Vpliv dodatne filtracije na dozo pacienta

V nadaljevanju sledijo povzetki raziskav, pri katerih so vpliv dodatne filtracije že raziskovali, in njihove ugotovitve.

V raziskavi Mraityja s sodelavci (2018) je bil raziskan vpliv dodatne filtracije na dozo pacienta pri slikanju medenice v AP projekciji. Najprej je bila uporabljena le lastna filtracija, nato so dodali še 2 mm aluminija, 0,1 mm bakra, in nazadnje še 0,2 mm bakra.

Efektivna doza je bila ocenjena z Monte Carlo simulacijo. Slike so ocenili glede kakovosti, in sicer razmerje med signalom in šumom (RSŠ) in vizualna ocena rentgenogramov.

Ugotovili so, da se je efektivna doza zmanjšala, ko se je debelina filtracije povečevala. Ob tem ni bilo pomembnega padca RSŠ ali vizualne ocene rentgenograma. Zaključili so, da filtracija rentgenskega snopa pomembno vpliva na zmanjšanje doze, ki jo prejme pacient, brez da bi ob tem ogrozili kakovost rentgenograma pri slikanju medenice v AP projekciji.

Naslednja raziskava je obsegala vpliv dodatne filtracije na dozo pacienta pri slikanju ledvene hrbtenice v AP projekciji. Uporabljene so bile vrednosti anodne napetosti med 70 in 100 kV. Lastna filtracija je bila 2,8 mm aluminija. Dodali so še 2 mm aluminija, nato 0,1 mm bakra v kombinaciji z 1 mm aluminija in še 0,2 mm bakra v kombinaciji z 1 mm aluminija. Ugotovljeno je bilo, da se je DAP zmanjšal ob uporabi večje dodatne filtracije, zvišal pa se je produkt anodnega toka in časa. Dodatna filtracija ni bistveno vplivala na ekspozicijski indeks, kjer so merili S vrednost (Koistinaho et al., 2013).

(27)

V raziskavi Borsija s sodelavci (2011) so opazovali, kako dodatna filtracija vpliva na dozo pri pediatričnih pacientih. Merili so vstopno kožno dozo (VKD) in efektivno dozo pri 0,1, 0,2 in 0,3 mm bakra, kjer so uporabili anodno napetost 60, 66 in 73 kV. Ugotovili so, da je uporaba dodatnega filtra in bakra debeline 0,1 mm zmanjšal VKD za 25 – 32 %, 0,2 mm jo je zmanjšal za 32 – 39 % in tisti debeline 0,3 mm za 40 – 44 % glede na izbrane anodne napetosti. Prav tako tudi tukaj ni bilo pomembnega padca kakovosti rentgenograma glede na večanje debeline filtracije. Prišli so do spoznanja, da kljub zmanjšanju VKD, ni bilo zaznati pomembnega zmanjšanja efektivne doze pri AP projekcijah abdomna, medenice in PA projekciji pljuč.

V raziskavi Mattile s sodelavci (2017) so vpliv dodatne filtracije opisovali pri rentgenskem slikanju obnosnih votlin v PA projekciji. Raziskovali so vpliv filtracije 2 mm aluminija, in nato še 0,1 mm bakra, v kombinaciji z 1 mm aluminija. Odkrili so, da dodatna filtracija vpliva na kakovost rentgenograma in DAP. Ugotovili so, da večja kot je debelina filtracije, več šuma je prisotnega na sliki, vendar da je ta sprejemljiv, glede na napotno diagnozo.

DAP je bil 22 % manjši, ko je bila uporabljena filtracija 0,1 mm bakra v kombinaciji z 1 mm aluminija, v primerjavi z uporabo le 2 mm aluminija.

(28)

10

2 NAMEN

Namen diplomske naloge je bil raziskati vpliv, ki ga imata dodatna filtracija in anodna napetost na DAP, efektivno dozo in na dozo za organe.

Tako smo si na podlagi pregledane literature zastavili hipoteze, ki smo jih tekom diplomske naloge raziskovali:

1. Ob višanju anodne napetosti, se viša tudi DAP. (Šparovec)

2. Pri uporabi višje anodne napetosti, bodo za zmanjšanje DAP-a najbolj učinkoviti filtri večjih debelin. (Maček)

3. Večja kot je debelina filtracije, manjša bo efektivna doza. (Šparovec) 4. Če se niža DAP, se niža tudi doza na organe. (Maček)

(29)

3 METODE DELA

V diplomski nalogi bomo predstavili in raziskovali vpliv dodatne filtracije rentgenskega snopa in anodne napetosti na izpostavljenost pacienta.

Prvi del diplomske naloge vsebuje deskriptivno oz. opisno metodo in obsega pregled literature, saj smo morali za pisanje uvoda in teoretičnih izhodišč najprej pregledati strokovno literaturo ter izbrati članke, ki bi jih vključili v diplomsko nalogo. Knjižne vire smo iskali preko sistema Cobiss v knjižnici Zdravstvene fakultete, Mestni knjižnici Kranj, Mestni knjižnici Grosuplje in v Knjižnici Domžale. Poleg knjižnih virov, smo iskali in uporabili tudi spletne vire, ki smo jih iskali preko iskalnikov Google, Google Scholar, ScienceDirect, PubMed in Ebscohost. Pri iskanju knjižnih kot tudi spletnih virov smo si pomagali s sledečimi ključnimi besedami: radiology, radiography, X-ray, radiation, sevanje, radiološka tehnologija, radiofizika, radiobiologija, filtration, added filtration in filtracija.

V drugem delu smo izvedli eksperimentalno metodo, kjer smo preverjali, kako dodatna filtracija in razpon priporočene anodne napetosti vplivata na dozo pacienta pri slikanju ledvene hrbtenice, in sicer v AP in stranski projekciji. Slikanje smo opravili v rentgenskem laboratoriju Zdravstvene fakultete na splošnem rentgenskem aparatu Multix/Vertix proizvajalca Siemens (Siemens AG, Germany), ki ima možnost izbire dveh gorišč velikosti 0,6 mm ali 1,0 mm. Lastna filtracija koristnega snopa je 2,5 mm aluminija, zaslonka pa omogoča filtracijo 1 mm aluminija. Možna je uporaba dodatne filtracije od 0 do 0,3 mm bakra, ki se lahko dodaja po 0,1 mm. Razpon anodne napetosti cevi je od 40 kV do 150 kV. Uporabljena radiografska rešetka ima razmerje 12:1, število lamel na cm je 40, optimalna razdalja gorišče slikovni receptor (RGF) je 115 cm. Detektorski sistem je fotostimulativni fluorescentni (PSP) sistem, imenovan tudi računalniška radiografija (CR), AGFA (Agfa-Gevaert N.V., Belgija).

Naprej smo opravili meritve razpolovne debeline (HVL), kjer smo si pomagali z merilnikom HVL (slika 3). Te meritve so bile opravljene brez fantoma.

(30)

12

Slika 3: Merilnik HVL (Maček in Šparovec, 2021)

Nato smo za rentgensko slikanje ledvene hrbtenice uporabili fantom celega telesa z oznako PBU 60 (slika 4 in 5), ki simulira pacienta visokega 165 cm, z maso 50 kg (Kyoto Kagaku 2020).

Slika 4: Fantom celega telesa z oznako PBU 60 v AP projekciji (Maček in Šparovec, 2021)

(31)

Slika 5: Fantom celega telesa z oznako PBU 60 v stranski projekciji (Maček in Šparovec, 2021)

Najprej smo izvedli slikanje samo z lastno filtracijo rentgenske cevi, ki znaša 2,5 mm ekvivalenta aluminija, in zatem smo dodajali še filtre iz bakra (0,1, 0,2 in nato še 0,3 mm).

Nato smo pod izhodno okence dodali še 1 mm aluminija, v koraku po 0,25 mm (slika 6), da smo prišli do skupne debeline filtracije 3,5 mm aluminija (lastna in dodana filtracija).

Vse ekspozicije za posamezna slikanja so bile v rangu, ki so navedene v poročilu Diamond III (2004). Pri slikanju ledvene hrbtenice smo tako uporabili vrednosti anodne napetosti med 80 in 90 kV.

Slika 6: Filtra iz aluminija debeline 0,5 in 0,25 mm (Maček in Šparovec, 2021) Med izbranimi intervali smo anodno napetost povečevali po eno stopnjo. Merili smo produkt doze in površine slikovnega polja (DAP) (slika 7) z merilnikom DAP-a Diamentor M4-KDK, T11017-0044 (PTW Freiburg, Nemčija) (slika 8). Vsako slikanje smo ponovili trikrat in na podlagi tega potem izračunali povprečno vrednost. Nato smo si izbrali tri najbolj optimalne vrednosti anodne napetosti, kjer smo nato med vsako ekspozicijo fantom

(32)

14

umaknili in ga ponovno namestili z namenom, da smo v meritev vključiti tudi napako zaradi postavitve fantoma. Pri teh meritvah smo dodajali le bakrene filtre, filtracija aluminija pa je ostala le lastna.

Slika 7: Rentgenski aparat s fantomom in merilnikom DAP (Maček in Šparovec, 2021)

Slika 8: Merilnik produkta doze in površine slikovnega polja (Maček in Šparovec, 2021) Na koncu smo izračunali še efektivno dozo in dozo na organe, kar smo izvedli s programom PCXMC 2.0, ki nam te doze pri medicinskih rentgenskih preiskavah izračuna z uporabo Monte Carlo simulacije. V tem programu se izračuna doza na debelo črevo, dihalne poti izven prsnega koša, dojke, jajčnike, jetra, kosti, kostni mozeg, kožo, ledvici, limfne vozliče, maternico, mišice, moda, možgane, nadledvični žlezi, pljuča, požiralnik,

(33)

prostato, sečni mehur, sluznico ustne votline, srce, ščitnico, tanko črevo, timus, trebušno slinavko, vranico, žleze slinavke in žolčni mehur. Program efektivno dozo izračuna na podlagi tkivnih utežnih faktorjev, vzetih iz ICPR publikacije 103 (2007). Anatomski podatki so narejeni na podlagi fantomov v šestih različnih starosti (novorojenček, 1, 5, 15 let in odrasla oseba). Mi smo izbirali simulacijo na odrasli osebi. Program PCXMC 2.0 omogoča poljubne nastavitve rentgenskega snopa in ostalih pogojev preiskav. Dozo se izračuna na podlagi Monte Carlo metode, kjer se izračuna transport fotonov, ki temelji na stohastično matematični simulaciji interakcij med fotoni in snovjo. Fotoni so izsevani iz točkovnega vira v kot, ki jih določa žariščna razdalja in dimenzije slikovnega polja; in izvajajo naključne interakcije s fantomom preko procesov fotoelektričnega efekta, koherentnega sipanja ali Comptonovega pojava. Pri izračunu se oceni srednja vrednost energije, ki jo fotoni oddajo v posameznem organu (Radiation and Nuclear Safety Authority, 2008).

Pri računanju prispevkov k efektivni dozi v AP projekciji (tabela 14) in v stranski projekciji (tabela 27), smo podatke pridobljene z Monte Carlo simulacijo za vsak organ, množili s pripadajočim tkivnim utežnim faktorjem. Pri jajčnikih in modah (spolne žleze) smo izračunali povprečje prispevka pri moških in ženskah, saj se ti organi naravno ne pojavijo pri obeh spolih. S tem smo dosegli, da smo pridobili prispevke k efektivni dozi, ki so reprezentativni za oba spola. Organov, ki so prejeli doze manj kot 1 µGy (npr. možgani, žleze slinavke in ščitnica) v rezultatih nismo predstavljali, saj so prejeli izredno nizko vrednost doze, ki ne predstavlja problema pri izpostavljenosti. V tabeli 14 in 27 pa prav tako nismo vključili organov, ki spadajo pod preostanek (bezgavke, dihalne poti, ledvica, maternica, mišice, nadledvične žleze, prostata,srce, tanko črevo, timus, trebušna slinavka, ustna sluznica, vranica in žolčnik), saj vsi prav tako prispevajo zelo malo doze.

(34)

16

4 REZULTATI

Z raziskovalno metodo smo torej preverjali, kako dodatna filtracija in razpon anodne napetosti vplivata na dozo pacienta pri slikanju ledvene hrbtenice v AP in stranski projekciji. Tako v tem poglavju diplomske naloge sledijo še rezultati, prikazani z grafi, glede na izbrano projekcijo.

4.1 Razpolovna debelina (HVL)

V tem poglavju si sledijo grafični prikazi meritev HVL vrednosti.

4.1.1 Vpliv filtracije Al na HVL pri različni filtraciji Cu

Slika 9: Prikaz vpliva filtracije Al na HVL pri različni filtraciji Cu

Na sliki 9, ki prikazuje vpliv filtracije Al na HVL pri različni filtraciji Cu, lahko zasledimo povečanje HVL-ja ob večanju debeline filtracije bakra, kot tudi iz aluminija. Najbolj strmo naraščanje je opazno pri uporabljeni filtraciji bakra 0 mm. Največji preskok v večanju HVL-ja pa je opazen pri prehodu iz 0 mm filtracije iz bakra na 0,1 mm.

3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5

2,5 2,75 3 3,25 3,5

HVL [mmAl]

Vpliv filtracije Al na HVL pri različni filtraciji Cu

0 mm Cu 0,1 mm Cu 0,2 mm Cu 0,3 mm Cu

(35)

4.1.2 Vpliv napetosti na HVL pri različni filtraciji Cu

Slika 10: Prikaz vpliva napetosti na HVL pri različni filtraciji Cu

Pri grafu, ki nam prikazuje vpliv napetosti na HVL pri različni filtraciji Cu (slika 10), lahko opazimo, da se HVL povečuje ob večanju napetosti in debelini filtracije iz bakra.

Največje povečanje lahko zasledimo pri preskoku iz 0 mm filtracije iz bakra na 0,1 mm.

3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5

79 81 83 85 87,5 90

HVL [mmAl]

Napetost [kV]

Vpliv napetosti na HVL pri različni filtraciji Cu

(36)

18

4.1.3 Vpliv napetosti na HVL pri različni filtraciji Al

Slika 11: Prikaz vpliva napetosti na HVL pri različni filtraciji Al

Iz grafikona, ki prikazuje vpliv napetosti na HVL pri različni filtraciji Al (slika 11) lahko odčitamo, da je pri večanju napetosti in debelini aluminijeve filtracije HVL naraščal. Edina odstopanja so pri 2,75 mm debeli aluminijevi filtraciji pri 81 in 85 kV, kjer sta se vrednosti približali vrednostim 2,5 mm aluminijeve filtracije iste napetosti. Najbolj opazna oz. strma povečanja lahko opazimo pri 3,25 mm aluminijeve filtracije iz napetosti 85 kV na 87,5 kV, ter pri 3 mm aluminijeve filtracije iz napetosti 87,5 kV na 90 kV.

4.2 AP projekcija

V tem podpoglavju sledijo grafični prikazi rezultatov meritev za ledveno hrbtenico v AP projekciji.

Pri predstavljanju rezultatov meritev za AP projekcijo, smo si zaradi uporabe avtomatske kontrole ekspozicije (AEC), pri kateri sistem za vsako ekspozicijo sam izbere primeren produkt toka in časa, vrednosti normirali s produktom toka in časa. To smo storili, da bi iz meritev izključili vpliv produkta toka in časa na vse ostale parametre meritev.

3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5

79 81 83 85 87,5 90

HVL [mmAl]

Napetost [kV]

Vpliv napetosti na HVL pri različni filtraciji Al

2,5 mm Al 2,75 mm Al 3,0 mm Al 3,25 mm Al 3,5 mm Al

(37)

Pri predstavljanju vpliva napetosti na ostale faktorje meritev, smo podatke predstavili v odvisnosti od kvadrata napetosti, saj smo s tem upoštevali, da je DAP sorazmeren s produktom toka in časa ter kvadratom napetosti (U²).

4.2.1 Vpliv napetosti na DAP pri različni filtraciji Cu

Slika 12: Prikaz vpliva napetosti na DAP pri različni filtraciji Cu

Slika 12, ki predstavlja prikaz vpliva napetosti na DAP pri različni filtraciji Cu, nam pove, da višja kot je napetost, večji je DAP, in tudi, večja kot je debelina filtracije iz bakra, nižji je DAP. Največji preskok nižanja DAP-a iz grafikona lahko opazimo med 0 mm in 0,1 mm bakra, nato sledi preskok iz 0,1 mm na 0,2 mm bakra, najmanjši preskok pa je iz 0,2 mm na 0,3 mm bakra.

15,00 25,00 35,00 45,00 55,00 65,00 75,00 85,00

6241 6561 6889 7225 7656 8100

DAP [μGym2]

Napetost²[kV]

Vpliv napetosti na DAP pri različni filtraciji Cu

(38)

20

4.2.2 Vpliv filtracije Cu na DAP pri različni napetosti

Slika 13: Prikaz vpliva filtracije Cu na DAP pri različni napetosti

Iz grafikona prikaza vpliva filtracije Cu na DAP pri različni napetosti (slika 13), lahko ugotovimo, da večja kot je napetost, večji je DAP. Opazimo tudi, da večja kot je debelina filtracije iz bakra, manjši je DAP. Iz tega grafikona pa lahko ugotovimo tudi, da večja kot je debelina filtracije iz bakra, opazimo manj razlik v DAP-u pri različnih napetostih.

15,00 25,00 35,00 45,00 55,00 65,00 75,00 85,00

0 0,1 0,2 0,3

DAP [μGym2]

Filtracija Cu [mm]

Vpliv filtracije Cu na DAP pri različni napetosti

79 kV 81 kV 83 kV 85 kV 87,5 kV 90 kV

(39)

4.2.3 Vpliv filtracije Cu na DAP pri 2,5 mm filtraciji Al

Slika 14: Prikaz vpliva filtracije Cu na DAP pri 2,5 mm filtraciji Al

Iz grafikona prikaza vpliva filtracije Cu na DAP pri 2,5 mm filtraciji Al (slika 14), lahko razberemo, da večja kot je filtracija iz bakra, manjši je DAP.

15,00 25,00 35,00 45,00 55,00 65,00

0 0,1 0,2 0,3

DAP [μGym2]

Vpliv filtracije Cu na DAP pri različni filtraciji Al

2,5 mm Al

(40)

22

4.2.4 Vpliv filtracije Cu na produkt toka in časa pri različni napetosti

Slika 15: Prikaz vpliva filtracije Cu na produkt toka in časa pri različni napetosti Iz slike 15, ki predstavlja grafikon prikaza vpliva filtracije Cu na produkt toka in časa pri različni napetosti lahko opazimo, da večja kot je filtracija iz bakra, večji je produkt toka in časa. Prav tako lahko vidimo, da večja kot je napetost, manjši je produkt toka in časa.

Največja razlika v spremembi produkta toka in časa predstavlja prehod iz najnižje vrednosti napetosti iz 79 kV na 81 kV.

12,0 17,0 22,0 27,0 32,0 37,0 42,0

0 0,1 0,2 0,3

Produkt toka in časa [mAs]

Vpliv filtracije Cu na produkt toka in časa pri različni napetosti

79 kV 81 kV 83 kV 85 kV 87,5 kV 90 kV

(41)

4.2.5 Razmerje med ED in DAP-om v odvisnosti od filtracije Cu pri 2,5 mm filtru Al

Slika 16: Prikaz razmerja med ED in DAP-om v odvisnosti od filtracije Cu pri 2,5 mm filtru Al

Iz grafikona prikaza razmerja med ED in DAP-om v odvisnosti od filtracije Cu pri 2,5 mm filtru Al (slika 16) lahko odčitamo večanje razmerja med ED in DAP-om ob uporabi debelejše bakrene filtracije.

4.3 Stranska projekcija

V tem podpoglavju sledijo grafični prikazi rezultatov meritev za ledveno hrbtenico v stranski projekciji.

Tudi pri predstavljanju rezultatov meritev za stransko projekcijo, smo si zaradi avtomatske kontrole ekspozicije (AEC), ki za vsako ekspozicijo sistem sam izbere primeren produkt toka in časa, meritve normirali s produktom toka in časa. To smo storili, da bi iz meritev izključili vpliv produkta toka in časa na vse ostale parametre meritev.

3,000 3,500 4,000 4,500 5,000 5,500 6,000

0 0,1 0,2 0,3

ED/DAP [μSv/μGym2]

Razmerje med ED in DAP-om v odvisnosti od filtracije Cu pri različnih filtrih Al

2,5 mm Al

(42)

24

Pri predstavljanju vpliva napetosti na ostale faktorje meritev, smo podatke predstavili v odvisnosti od kvadrata napetosti, saj smo s tem upoštevali, da je DAP sorazmeren s produktom toka in časa ter kvadratom napetosti (U²).

4.3.1 Vpliv napetosti na DAP pri različni filtraciji Cu

Slika 17: Prikaz vpliva napetosti na DAP pri različni filtraciji Cu

Slika 17, ki predstavlja prikaz vpliva napetosti na DAP pri različni filtraciji Cu, nam pove, da višja kot je napetost, večji je DAP, in tudi, večja kot je debelina filtracije iz bakra, nižji je DAP. Največji preskok nižanja DAP-a iz grafikona lahko opazimo med 0 mm in 0,1 mm bakra, nato sledi preskok iz 0,1 mm na 0,2 mm bakra, najmanjši preskok pa je iz 0,2 mm na 0,3 mm bakra.

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00

6241 6561 6889 7225 7656 8100

DAP [μGym2]

Napetost²[kV]

Vpliv napetosti na DAP pri različni filtraciji Cu

(43)

4.3.2 Vpliv filtracije Cu na DAP pri različni napetosti

Slika 18: Prikaz vpliva filtracije Cu na DAP pri različni napetosti

Iz grafikona prikaza vpliva filtracije Cu na DAP pri različni napetosti (slika 18), lahko odčitamo, da večja kot je napetost, večji je DAP. Opazimo tudi, da večja kot je debelina filtracije iz bakra, manjši je DAP. Odstopanje se zgodi le pri uporabi napetosti 83 kV in 0,2 mm debeli filtraciji iz bakra, kjer je vrednost DAP-a višja od 85 in 87,5 kV, ter tako doseže zelo podobno vrednost, kot je pri uporabi napetosti 90 kV.

Iz tega grafikona pa lahko ugotovimo tudi, da večja kot je debelina filtracije iz bakra, opazimo manj razlik v DAP-u med napetostmi.

25,00 35,00 45,00 55,00 65,00 75,00 85,00 95,00 105,00 115,00

0 0,1 0,2 0,3

DAP [μGym2]

Vpliv filtracije Cu na DAP pri različni napetosti

79 kV 81 kV 83 kV 85 kV 87,5 kV 90 kV

(44)

26

4.3.3 Vpliv filtracije Cu na DAP pri 2,5 mm filtraciji Al

Slika 19: Prikaz vpliva filtracije Cu na DAP pri 2,5 mm filtraciji Al

Iz grafikona prikaza vpliva filtracije Cu na DAP pri 2,5 mm filtraciji Al (slika 19), lahko razberemo, da večja kot je filtracija iz bakra, manjši je DAP.

25,00 35,00 45,00 55,00 65,00 75,00 85,00

0 0,1 0,2 0,3

DAP [μGym2]

Vpliv filtracije Cu na DAP pri različni filtraciji Al

2,5 mm Al

(45)

4.3.4 Vpliv filtracije Cu na produkt toka in časa pri različni napetosti

Slika 20: Prikaz vpliva filtracije Cu na produkt toka in časa pri različni napetosti Iz slike 20, ki predstavlja grafikon prikaza vpliva filtracije Cu na produkt toka in časa pri različni napetosti lahko opazimo, da večja kot je filtracija iz bakra, večji je produkt toka in časa. Prav tako lahko vidimo, da večja kot je napetost, manjši je produkt toka in časa.

Največja razlika v znižanju produkta toka in časa predstavlja preskok iz 79 kV napetosti na 81 kV, nato pa mu sledi prehod iz 85 kV na 87,5 kV.

15,00 25,00 35,00 45,00 55,00 65,00 75,00 85,00

0 0,1 0,2 0,3

Produkt toka in časa [mAs]

Vpliv filtracije Cu na produkt toka in časa pri različni napetosti

79 kV 81 kV 83 kV 85 kV 87,5 kV 90 kV

(46)

28

4.3.5 Razmerje med ED in DAP-om v odvisnosti od filtracije Cu pri 2,5 mm filtru Al

Slika 21: Prikaz razmerja med ED in DAP-om v odvisnosti od filtracije Cu pri 2,5 mm filtru Al

Iz grafikona prikaza razmerja med ED in DAP-om v odvisnosti od filtracije Cu pri 2,5 mm filtru Al (slika 21) lahko odčitamo večanje razmerja med ED in DAP-om ob uporabi debelejše bakrene filtracije.

4.4 AP projekcija z meritvami premikov fantoma

V tem podpoglavju sledijo rezultati meritev pri slikanju ledvene hrbtenice v AP projekciji s premiki fantoma.

1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500

0 0,1 0,2 0,3

ED/DAP [μSv/μGym2]

Razmerje med ED in DAP-om v odvisnosti od filtracije Cu pri različnih filtrih Al

2,5 mm Al

(47)

Tabela 2: Izračunani podatki za DAP pri različnih debelinah filtracije v AP projekciji 0 mm Cu 0,1 mm Cu 0,2 mm Cu 0,3 mm Cu Povprečje DAP (μGym²) 45,18 34,31 29,64 26,71 Standardni odklon DAP (μGym²) 1,03 0,96 0,32 0,25

Minimum DAP (μGym²) 43,20 32,20 29,20 26,40 Mediana DAP (μGym²) 45,10 34,55 29,60 26,70 Maksimum DAP (μGym²) 46,90 35,40 30,30 27,10

Iz tabele, v kateri so izračunani podatki za DAP v AP projekciji (tabela 2), je razvidno, da se povprečje, minimum, mediana ter tudi maksimum pri DAP-u, ob dodajanju filtracije Cu, zmanjšujejo.

Tabela 3: Izračunani podatki za efektivno dozo pri različnih debelinah filtracije v AP projekciji

0 mm Cu 0,1 mm Cu 0,2 mm Cu 0,3 mm Cu Povprečje ED (μSv) 143,93 150,87 150,89 148,05 Standardni odklon ED (μSv) 3,28 4,23 1,65 1,37

Minimum ED (μSv) 137,62 141,60 148,65 146,34 Mediana ED (μSv) 143,68 151,93 150,69 148,00 Maksimum ED (μSv) 149,41 155,67 154,25 150,22

Pri efektivni dozi pa lahko, iz tabele 3, ugotovimo, da je povprečje pri dodatku 0,1 mm Cu in 0,2 mm Cu višje kot pri 0 mm Cu. Pri dodatku 0,3 mm Cu, je povprečje še vedno višje kot pri 0 mm Cu, vendar nižje kot pri 0,1 mm in 0,2 mm Cu. Enako je z mediano.

(48)

30

Tabela 4: Podatki o dozi na organe s tkivnim utežnim faktorjem 0,12 pri različnih debelinah filtracije v AP projekciji

0 mm Cu 0,1 mm Cu 0,2 mm Cu 0,3 mm Cu Debelo črevo (µGy) 289,79 308,94 311,29 306,72

Dojke (µGy) 3,78 4,36 4,63 4,74

Kostni mozeg (µGy) 41,98 47,47 49,98 50,89

Pljuča (µGy) 9,14 10,71 11,45 11,75

Želodec (µGy) 325,06 331,19 325,68 315,93

V tabeli 4 so zbrani podatki o dozi (µGy) na posamezne organe, ki imajo tkivni utežni faktor 0,12. Največ doze med organi pri dodatku 0,3 mm bakra v zgornji tabeli prejmeta debelo črevo (306,72 µGy) in želodec (315,93 µGy). Iz podatkov v tabeli, lahko pri debelem črevesju opazimo, da je doza pri 0 mm Cu nižja kot pri uporabi dodatne filtracije iz bakra. Pri želodcu pa opazimo, da je doza pri dodatku 0,3 mm Cu nižja kot pri 0 mm Cu.

Najnižjo dozo pri dodatku 0,3 mm bakra prejmejo dojke (4,74 µGy).

Pri organih, ki so prejeli največ doze (debelo črevo in želodec) smo izračunali še spremembe doze z dodajanjem dodatne filtracije, prikazane v odstotkih. Ti so predstavljeni v spodnji tabeli 5.

Tabela 5: Prikaz sprememb doze pri različnih debelinah filtracije na organe s tkivnim utežnim faktorjem 0,12 v AP projekciji

0 mm Cu 0,1 mm Cu 0,2 mm Cu 0,3 mm Cu Debelo črevo (µGy) 289,79 + 6,61 % + 7,42 % + 5,84 %

Želodec (µGy) 325,06 + 1,89 % + 0,19 % - 2,81 %

Iz tabele 5 lahko torej razberemo, da se doza na organ ob dodatku bakrene filtracije največ poviša pri debelem črevesju – pri dodatku 0,3 mm Cu je doza večja za 5,84 %. Pri želodcu pa lahko opazimo, da se doza pri dodatku 0,1 in 0,2 mm bakrene filtracije le rahlo poviša, pri 0,3 mm bakrene filtracije pa se ta celo zmanjša za 2,81 %.

(49)

0 mm Cu 0,1 mm Cu 0,2 mm Cu 0,3 mm Cu

Jajčniki (µGy) 275,41 303,32 311,03 309,79

Moda (µGy) 58,85 64,04 65,34 64,89

V tabeli 6 so zbrani podatki o dozi (µGy) na posamezen organ, pri organih s tkivnim utežnim faktorjem 0,08. Največ doze pri dodatku 0,3 mm bakra prejmejo jajčniki (309,79 µGy).

Nato smo izračunali še spremembe doze na organe, prikazane v odstotkih. Ti so predstavljeni v spodnji tabeli 7.

0 mm Cu 0,1 mm Cu 0,2 mm Cu 0,3 mm Cu Jajčniki (µGy) 275,41 + 10,13 % + 12,93 % + 12,48 %

Moda (µGy) 58,85 + 8,81 % + 11,01 % + 10,26 %

Večjo spremembo doze od dodatku bakrene filtracije lahko opazimo pri jajčnikih, pri katerih je ob dodatku 0,1 mm Cu doza višja za 10,13 %, pri 0,2 mm Cu za 12,93 % in pri 0,3 mm Cu za 12,48 %. Pri modih pa je sprememba doze pri dodatku 0,1 mm Cu višja za 8,81 %, pri 0,2 mm Cu za 11,01 % in pri 0,3 mm Cu za 10,26 %.

0 mm Cu 0,1 mm Cu 0,2 mm Cu 0,3 mm Cu Jetra (µGy) 158,55 164,42 163,57 160,00

Mehur (µGy) 600,97 601,92 586,38 565,36

Požiralnik (µGy) 38,30 42,77 44,33 44,53

V tabeli 8, so zbrani podatki o dozi (µGy) na posamezen organ, pri organih s tkivnim utežnim faktorjem 0,04. Največ doze pri dodatku 0,3 mm bakra so prejela jetra (160,00

(50)

32

µGy) in mehur (565,36 µGy). Pri jetrih se doza ob dodatku bakrene filtracije do 0,2 mm povečuje, pri 0,3 mm Cu je še vedno višja kot pri 0 mm Cu, vendar nižja kot pri 0,1 mm Cu in 0,2 mm Cu. Pri mehurju pa je doza na organ najvišja pri dodatku filtracije 0,1 mm Cu (601,92 µGy), najnižja pa pri dodatku filtracije 0,3 mm Cu (565,36 µGy).

0 mm Cu 0,1 mm Cu 0,2 mm Cu 0,3 mm Cu Jetra (µGy) 158,55 + 3,70 % + 3,17 % + 0,91 % Mehur (µGy) 600,97 + 0,16 % - 2,43 % - 5,93 % Požiralnik (µGy) 38,30 + 11,68 % + 15,75 % + 16,27 %

Iz tabele 9, lahko opazimo, da je pri mehurju doza pri dodatku 0,1 mm Cu višja za 0,16 %, pri dodatku 0,2 mm Cu pa nižja za 2,43 % in pri 0,3 mm Cu nižja za 5,9 3%.

0 mm Cu 0,1 mm Cu 0,2 mm Cu 0,3 mm Cu

Koža (µGy) 61,40 51,76 47,28 44,14

Okostje (µGy) 45,70 49,37 50,63 50,61

V tabeli 10, so zbrani podatki o dozi (µGy) na posamezen organ, pri organih s tkivnim utežnim faktorjem 0,01. Doza je pri koži najvišja pri 0 mm Cu, nato pa ob dodatku bakrene filtracije pada.

(51)

0 mm Cu 0,1 mm Cu 0,2 mm Cu 0,3 mm Cu Koža (µGy) 61,40 - 15,71 % -23,00% - 28,10 % Okostje (µGy) 45,70 + 8,02 % + 10,79 % + 10,73 %

V tabeli 11 lahko opazimo, da se doza pri organih s tkivnim utežnim faktorjem 0,01, pri koži ob dodatku bakrene filtracije niža – pri dodatku 0,1 mm Cu je nižja za 15,71%, pri 0,2 mm Cu za 23,00% in pri 0,3 mm Cu je nižja za 28,10%. Pri okostju je sprememba doze ob dodatku bakrene filtracije vedno višja za določen procent.

V tabeli 12 so prikazani podatki o dozi na organe, ki so uvrščeni pod preostanek in imajo predpisan tkivni utežni faktor 0,12.

Tabela 12: Podatki o dozi na organe, razporejene pod preostanek, s tkivnim utežnim faktorjem 0,12 pri različnih debelinah filtracije v AP projekciji

0 mm Cu 0,1 mm Cu 0,2 mm Cu 0,3 mm Cu Bezgavke (µGy) 175,09 187,02 188,72 186,17

Ledvica (µGy) 81,42 94,40 100,10 102,14 Maternica (µGy) 387,80 416,28 420,75 415,24

Mišice (µGy) 91,03 91,12 89,48 86,96

Nadledvične žleze (µGy) 72,66 83,80 88,46 89,90 Prostata (µGy) 390,50 410,08 409,22 400,48

Srce (µGy) 16,62 19,44 20,74 21,25

Tanko črevo (µGy) 330,43 354,08 357,88 353,38

Timus (µGy) 1,56 1,93 2,13 2,24

Trebušna slinavka (µGy) 202,83 223,50 229,48 228,93

Vranica (µGy) 58,16 66,58 70,05 71,08

Žolčnik (µGy) 444,99 467,16 466,16 456,23 VSOTA/13 (µGy) 173,31 185,80 187,94 185,70

V tabeli 12 lahko opazimo, da največja doza pri dodatku 0,3 mm Cu pri maternici (415,24 µGy), prostati (400,48 µGy), tankem črevesju (353,38 µGy), trebušni slinavki (228,93

(52)

34

µGy), ter žolčniku (456,23 µGy). Povprečje vseh organov, ki spadajo v kategorijo ostalo, pa lahko vidimo, da se pri dodatku 0,3 mm bakra poviša v primerjavi z 0 mm Cu, vendar je ta še vedno nižji kot pri 0,1 in 0,2 mm Cu.

V spodnji tabeli 13 pa so vsi ti organi s predstavljenimi spremembami doze ob dodajanju dodatne filtracije v odstotkih.

Tabela 13: Podatki o spremembah doze na organe, razporejene pod preostanek, s tkivnim utežnim faktorjem 0,12 pri različnih debelinah filtracije v AP projekciji

0 mm Cu 0,1 mm Cu 0,2 mm Cu 0,3 mm Cu Bezgavke (µGy) 175,09 + 6,81 % + 7,78 % + 6,32 %

Ledvica (µGy) 81,42 + 15,94 % + 22,93 % + 25,44 % Maternica (µGy) 387,80 + 7,35 % + 8,50 % + 7,08 %

Mišice (µGy) 91,03 + 0,10 % - 1,71 % - 4,48 % Nadledvične žleze (µGy) 72,66 + 15,34 % + 21,75 % + 23,73 %

Prostata (µGy) 390,50 + 5,01 % + 4,79 % + 2,55 % Srce (µGy) 16,62 + 16,99 % + 24,79 % + 27,87 % Tanko črevo (µGy) 330,43 + 7,16 % + 8,31 % + 6,94 %

Timus (µGy) 1,56 + 23,41 % + 36,45 % + 43,64 % Trebušna slinavka (µGy) 202,83 + 10,19 % +13,14 % + 12,87 % Vranica (µGy) 58,16 + 14,48 % + 20,43 % + 22,22 % Žolčnik (µGy) 444,99 + 4,98 % + 4,76 % + 2,53 % VSOTA/13 (µGy) 173,31 185,80 187,94 185,70 SPREMEMBE V VSOTI

DOZE (µGy) 173,31 + 7,21 % + 8,44 % + 7,15 %

Največja sprememba v dozi pri 0,3 mm Cu je opazna pri ledvicah (25,44 %), nadledvičnih žlezah (23,73 %), srcu (27,87 %), timusu (43,64 %) in vranici (22,22 %). Če za te organe predstavimo celokupno dozo, ki jo prejmejo in prikažemo njene spremembe ob dodajanju dodatne filtracije lahko vidimo, da se tudi ta ob dodajanju dodatne filtracije povečuje. Pri 0,3 mm bakra je tako sprememba v dozi še vedno višja od doze brez uporabe bakrenih filtrov, vendar je manjša, kot je doza pri dodatkih 0,1 in 0,2 mm bakra.

Na koncu sledi še tabela 14, kjer so predstavljeni vsi organi in njihovi prispevki k efektivni dozi. Pri jajčnikih in modah (spolne žleze) smo izračunali povprečje prispevka pri moških

(53)

in ženskah, saj se ti organi naravno ne pojavijo pri obeh spolih. S tem smo dosegli, da smo pridobili prispevke k efektivni dozi, ki so reprezentativni za oba spola.

Tabela 14: Prikaz sprememb prispevkov organov k efektivni dozi pri različnih debelinah filtracije v AP projekciji

0 mm Cu 0,1 mm Cu 0,2 mm Cu 0,3 mm Cu Debelo črevo (μSv) 34,77 37,07 37,36 36,81

Jetra (μSv) 6,34 6,58 6,54 6,40

Kostni mozeg (μSv) 5,04 5,70 6,00 6,11

Mehur (μSv) 24,04 24,08 23,46 22,61

Pljuča (μSv) 1,10 1,29 1,37 1,41

Požiralnik (μSv) 1,53 1,71 1,77 1,78

Spolne žleze (μSv) 13,38 14,70 15,06 14,99

Želodec (μSv) 39,01 39,74 39,08 37,91

Iz tabele 14 lahko razberemo, da največ k efektivni dozi, pri dodatku 0,3 mm Cu, prispevajo želodec (37,91 μSv), debelo črevo (36,81 μSv), mehur (22,61 μSv) ter spolne žleze (14,99 μSv).

4.5 Stranska projekcija z meritvami premikov fantoma

V tem podpoglavju sledijo rezultati meritev slikanja ledvene hrbtenice v stranski projekciji, kjer je bil fantom postavljen na desni bok, s premiki fantoma.