Studio della dose al Paziente in Cardiologia Interventistica: Peak Skin Dose e correlazione con gli indicatori dosimetrici

This Master Thesis work, carried out at Mauriziano Hospital in Turin, is designed to study the dose to patients in Interventional Cardiology procedures. The use of ionizing radiation in medicine has increased dramatically in the last few years, with benefits as high diagnostic accuracy but this has inevitably led to an increase in the population's average exposure. For this reason, more attention is being focused to patient doses and possible radio-induced damages: in addition to the increased chance of developing tumors (stochastic effects), when the threshold dose of 2 Gy is exceeded, skin tissue reactions are also possible (deterministic effects). Among the high dose there are cardiologic interventional procedures, focus of my work. They are performed with the aid of an X-ray system and many dosimetric indicators can describe the dose given to the patient, such as Dose Area Product (DAP), Cumulative Dose (CD), Peak Skin Dose (PSD), time of fluoroscopy and time of fluorography. Since PSD is a good indicator of radio-induced skin lesions, the aim of this study is to identify all patients where the PSD value exceeds the 2 Gy threshold dose so that they can be inserted into a follow-up protocol to treat skin lesions. DAP, CD and times measurements are performed and recorded automatically by the X-rays system so they are easily accessible for each procedure, while PSD must be experimentally measured. For this purpose, gafchromic films XR-RV3 have been used: these films undergo to a blackening proportional to the delivered dose due to a polymerization process triggered by exposure to radiation. The clinical use of these films requires preliminary calibration, performed according to AAPM guidelines (McCabe, 2011). As they are positioned under patient's back for the entire duration of a procedure, they become bidimensional skin dose maps from which an estimate of PSD can be obtained. In order to obtain PSD for every procedure, using a film for each patient is not possible: it would be a choice time-consuming and expensive. Thus, a different approach is been adopted: we searched correlations between PSD values, measured with films for a limited sample of 20 patients, and the dosimetric indicators present on dose reports. In cases where correlation existed and was significant, it became possible extrapolating real-time PSD exstimations, for every procedures and without the use of additional resources.

Negli ultimi anni l'utilizzo di radiazioni ionizzanti in medicina ha subito un notevole incremento, comportando vantaggi come l'elevata accuratezza diagnostica e l'ampliamento delle opzioni terapeutiche, ma anche l'aumento dell'esposizione della popolazione alle radiazioni ionizzanti e ai relativi rischi. Per questo motivo, sempre maggiore attenzione viene rivolta verso la dose al paziente e ai possibili danni radio-indotti: danni stocastici, la cui probabilità cresce con la dose, e danni deterministici, che si manifestano al superamento di una dose soglia, fissata a 2 Gy per le reazioni tissutali cutanee. Tra le procedure a maggior contenuto di dose al paziente vi sono quelle interventistiche, dove l'impiego delle radiazioni ionizzanti è complementare all'attività clinica: in queste procedure la dose al paziente può essere valutata mediante diversi indicatori dosimetrici, quali Dose Area Product (DAP) e Dose Cumulativa (CD) - ricavabili dalle apparecchiature impiegate (angiografi) - e dose massima in cute o Peak Skin Dose (PSD), misurabile sperimentalmente. Scopo della tesi, svolta presso l'Azienda Ospedaliera Mauriziano di Torino in collaborazione con le Strutture di Fisica Sanitaria ed Emodinamica, è la valutazione della dose al paziente nelle procedure di Cardiologia Interventistica ed in particolare della PSD, buon indicatore di possibili effetti deterministici alla cute. Il lavoro si articola in due fasi. Nella prima fase, verranno analizzati statisticamente i Report di Dose prodotti dagli angiografi nelle procedure svolte nel 2016, al fine di valutare la distribuzione degli indicatori dosimetrici su un ampio campione di procedure e comparare le performance dei due angiografi in termini di dose al paziente, tra di loro e con i dati di letteratura. Nella seconda parte della tesi, verranno effettuate misure sperimentali di PSD tramite pellicole Gafchromic XR-RV3. L'esposizione di tali pellicole alle radiazioni ionizzanti causa l'avvio di un processo di polimerizzazione che conferisce loro una colorazione proporzionale alla dose ricevuta. Per la dosimetria in vivo, le pellicole vengono posizionate tra lettino e paziente e ritirate a conclusione dell'intera procedura. In seguito, dopo un intervallo di tempo necessario alla stabilizzazione del processo di polimerizzazione, la colorazione delle pellicole viene letta mediante uno scanner professionale permettendo di ottenere, sulla base di una preventiva calibrazione, una mappa bidimensionale della dose assorbita dal paziente, da cui si può ricavare PSD. In tal modo, i pazienti con PSD uguale o superiore a 2 Gy (dose soglia per effetti deterministici alla cute) potrebbero essere inseriti in programmi di follow-up volti al controllo e alla cura delle lesioni. Tuttavia misurare sperimentalmente PSD in ogni procedura risulta troppo oneroso, sia in termini di costo delle pellicole sia di necessità tempo-macchina per la loro calibrazione e per l'analisi dati. Perciò, per poter ipotizzare una dosimetria personalizzata per ogni paziente, la tesi si propone di cercare le possibili correlazioni tra i valori della PSD misurati e gli indicatori dosimetrici, visualizzabili sui monitor delle apparecchiature angiografiche e registrati nei Report di dose. L'individuazione di una buona correlazione, permetterebbe così agli operatori di estrapolare la stima della PSD in tempo reale e per ogni procedura svolta, individuando in tal modo pazienti ¿critici¿ eleggibili in un programma clinico di follow-up.