Radiační ochrana na pracovištích s RTG generátory ionizujícího záření

1. Radiační ochrana na pracovištích s RTG generátory ionizujícího záření

2. Obsah • Fyzikální principy radiační ochrany • Biofyzikální principy radiační ochrany • Biologické principy radiační ochrany • Legislativní principy radiační ochrany

3. Hlavní zdroje ozáření

4. FYZIKÁLNÍ PRINCIPY RADIAČNÍ OCHRANY

5. Systém jakosti Typová zkouška: Komplexní kontrola prověřující shodu ZIZ s ČSN a EN. Zkoušku provádí tzv. autorizované osoby – právnické osoby určené Státním Úřadem pro jadernou bezpečnost (SÚJB), na náklady žadatele (dodavatele zařízení – výrobce či dovozce) a její výsledek předkládá před prvním uvedením příslušného typu ZIZ na český trh SÚJB k Rozhodnutí o typovém schválení. Ověřování shody: Dovozce, či jiná osoba uvádějící ZIZ na český trh, je povinen zajistit ověření shody vlastností a parametrů každého jednotlivého ZIZ se schváleným typem a doložit ji zákazníkovi (držiteli povolení k nakládání s daným ZIZ ) v rozsahu stanoveném SÚJB v rozhodnutí o typovém schválení, v dokumentu s názvem Prohlášení o shodě. Přejímací zkouška: Komplexní kontrola zařízení před jeho převzetím a uvedením do provozu – je zároveň referenční zkouškou pro všechny následné kontroly. Zkoušku zpravidla zajišťují pracovníci Oddělení Lékařské Fyziky (OLF), může ji provádět pouze osoba, která je držitelem zvláštní odborné způsobilosti pro hodnocení ZIZ. Originály Protokolu o přejímací zkoušce jsou uloženy na OLF, kopie u příslušného zařízení a na SÚJB. Zkoušky dlouhodobé stability: 1x ročně, nebo po každé opravě s možným vlivem na radiační charakteristiky přístroje. Zkoušku zpravidla zajišťují pracovníci OLF. Zkoušku může provádět pouze osoba, která je držitelem zvláštní odborné způsobilosti pro hodnocení ZIZ. Originály Protokolů ZDS jsou uloženy na OLF, kopie u příslušného zařízení a na SÚJB. Zkoušky provozní stálosti: V předepsaných pravidelných časových intervalech (nejčastěji je to den, týden, měsíc, čtvrtletí, pololetí, rok) provádějí radiologičtí asistenti a pracovníci OLF. Protokoly ZPS jsou uloženy na OLF a v centrální databázi evidence zdravotnické techniky.

6. Dozimetrická kontrola CT

7. Dozimetrická kontrola dlouhodobé stability,neinvazivní měření napětí a expozičního času

8. Interakce fotonů s látkou • Raileighův rozptyl r Z2/E2 • Fotoefekt f Z4/E3 • Comptonův efekt c Z/E • Augerův efekt a 1/E3 • Tvorba párů p Z2E • Fotojaderné reakce = µr + µf + µc + µp µr

9. Výpočet stínění Intenzita záření uvnitř materiálu stínění klesá s hloubkou průniku do materiálu úměrně pravděpodobnosti interakce záření s částicemi materiálu stínění. Tedy: Integrací této rovnice a následným odlogaritmováním postupně dospějeme k řešení:

10. Vzrůstový faktor B Za úzký svazek považujeme takový, ze kterého jsou všechny interagující fotony odstraněny a nemohou tedy dopadnout na detektor. V případě širokého svazku tomu tak není – rozptýlené fotony dopadají do detektoru a zvyšují jeho odezvu. Vzrůstový faktor Bvyjadřuje podíl záření dopadajícího na detektor v geometrii širokého a úzkého svazku:

11. Polotloušťka (d1/2) Tloušťka materiálu (stínění, filtrace), který v geometrii úzkého svazku sníží intenzitu prošlého záření na polovinu vzhledem k intenzitě dopadajícího záření, tj. Odkud logaritmováním plyne

12. BIOFYZIKÁLNÍ PRINCIPY RADIAČNÍ OCHRANY

13. Spektrum RTG záření

14. Ionizační stopa primární částice - kernel + -elektrony

15. Kerma a dávkaJednotkou je Gy • Kinetická energie nabitých částic • uvolněných nenabitými částicemi v • elementu hmoty, podělená hmotností • tohoto elementu Energie odnesená brzdným zářením

16. Hloubkové dávkové křivky od fotonů různých energií Konverzní účinnost pro elektrony

17. Radiační zátěž ošetřujícího personáluunikající a rozptýlené záření Primární neužitečné záření Unikající záření Rozptýlené záření

18. Fyzikální principy radiační ochrany Opatření redukující individuální zevní ozáření z daného zdroje vychází ze čtyř principů nazývaných • ochrana regulací emise zdroje • ochrana vzdáleností • ochrana časem • ochrana stíněním a jejich vzájemné kombinace, neboť platí vztah: První činitel označuje tzv. příkon fluence částic (závisí na emisi zdroje a na vzdálenosti). Druhý činitel umožňuje provést ochranu časem a konečně třetí činitel na pravé straně vyjadřuje stínění materiálem tloušťky d, s lineárním součinitelem zeslabení µ.

19. Opatření a postupy vedoucí ke snížení radiační zátěže na pracovišti využívání ochranných prostředků (štíty, zástěny, závěsy, zástěry, límce, brýle, rukavice) omezení provozu na nejnutnější dobu důsledné vycloňování na oblast zájmu využívání možnosti volby přídavné filtrace dodržování maximální vzdálenosti pacient - lékař využívání pulsní skiaskopie minimální využívání režimu vysokého rozlišení (např. pouze pro záznam) maximální vzdálenost ohnisko-pacient minimální využívání režimu zvětšení při skiaskopování s vodorovnou osou svazku musí stát vyšetřující lékař vždy na straně detektoru obrazu při skiaskopování se svislou osou svazku musí být rentgenka vždy pod pacientem.

20. Radiační ochrana pacientů • Pečlivá volba velikosti pole RTG záření (maximální vyclonění) • Správná volba napětí a filtrace (snížení dávky na kůži) • Maximální omezení počtu vyšetření (zdůvodnění) a opakovaných vyšetření, např. opakování snímku: • chyby v nastavení pole (práce fyziků, biomediků a laborantů) • podexponování (standardy správných radiologických postupů) • pohyby pacienta (děti) • Maximalizovat vzdálenost ohnisko – kůže (mobilní RTG d  30 cm, stacionární RTG d  45 cm) • Diagnostické referenční úrovně - národní DRÚ viz vyhláška SÚJB č. 307/2002 Sb, místní DRÚ viz standardní operační postupy (SOP) • Informovaný souhlas s provedením radiologického vyšetření gravidní pacientky • Zaznamenávání údajů o expozici ke zpětnému odhadu radiační zátěže • Čím menší zátěž pacienta, tím menší zátěž personálu a naopak

21. Radiační ochrana pacientů Využívání všech dostupných prostředků pro stínění orgánů pacienta mimo oblast klinického zájmu (např. v zubní ordinaci zástěra a límec pro intraorální snímkování - ochrana štítné žlázy, ochrana trupu před rozptýleným zářením z hlavy)

22. Vstupní povrchová kermaKe,dopadová kermaKi, tkáňová (orgánová) dávka DTJednotkou je Gy B je koefeicient zpětného rozptylu C je konverzní koeficient

23. 3 d3 2 d2 1 d1 Jednodušší způsob: plošná kermaJednotkou je Gy.m2 Veličina nezávislá na vzdálenosti, kterou dokážou automaticky měřit všechna moderní RTG zařízení (tzv. KAP-metrem). Pro zpětný výpočet pacientských dávek jsou radiologičtí asistenti povini zaznamenávat hodnotu plošné kermy z každé expozice Změří KAP-metr instalovaný přímo v kolimátoru RTG zařízení Stanovíme ze snímku v NISu

24. KAP-metr Vůči záření X velmi transparentní IK (aby neovlivnila dopadovou kermu na pacienta). Měří součin kermy a ozářené plochy - Kerma Area Product. Umístěna uvnitř kolimátoru, v blízkosti výstupního okénka rentgenky (neovlivněna zpětným rozptylem z pacienta, měří přímo součin dopadové kermy a plochy).

25. Hodnocení zátěže pacientů • Dotaz pacienta • Odhad dávky na plod • Porovnání zátěže vyšetření na dvou různých modalitách • Ověřování diagnostických referenčních úrovní (DRÚ)

26. HODNOCENÍ ZÁTĚŽE PACIENTŮ Záznamy údajů o expozici Záznamy: provozní deník, PACS, dokumentace pacienta (hmotnost, výška) Skiagrafie: • CR systém: kV, mAs, (PKA), projekce, velikost pole (PACS, obr. Dokumentace), vzdálenost onisko-receptor obrazu – podle typu vyšetření – popsané standardem • DR systém: Dicom protokol – atributy Skiaskopie (klasická i digitální): kV, mA, t, (PKA).

27. HODNOCENÍ ZÁTĚŽE PACIENTŮ Záznamy údajů o expozici Angiografie dolních končetin Angiografie Skiaskopie: kV, mA, min Záznam: počet sekvencí, f/s, kV, mA Celková hodnota PAK Tisknout a archivovat Exam protokol/Report Study Patient Position: HFS 30-Jun-07 xxxxx 1 DSA FIXED PANEV 14s 3F/s 30-Jun-07 12:26:27 A 75kV 273mA 89.1ms 300CL small 0.2Cu 48cm 1521.5µGym2 50.0mGy 0LAO 0CRA 42F 2 DSA FIXED PDK 13s 2F/s 30-Jun-07 12:27:48 A 64kV 399mA 93.1ms 600CL small 0.1Cu 48cm 788.5µGym2 43.1mGy 0LAO 0CRA 24F 3 DSA FIXED PDK 23s 2F/s 30-Jun-07 12:28:52 A 61kV 301mA 71.0ms 600CL small 0.3Cu 48cm 228.5µGym2 12.2mGy 0LAO 2CAU 43F 4 DSA FIXED PDK 25s 2F/s 30-Jun-07 12:31:28 A 61kV 274mA 64.4ms ****** small 0.3Cu 48cm 161.9µGym2 8.6mGy 0LAO 2CAU 48F ***Accumulated exposure data*** 30-Jun-07 18:33:18 Phys: TBD Exposures: 4 Fluoro: 1.8min Total: 3181.3µGym2 132mGy A Fluoro: 1.8min 480.9µGym˛ 18.3mGy Total: 3181.3µGym2 132mGy B Fluoro: 0.0min 0.0µGym˛ 0.0mGy Total: 0.0µGym2 0.0mGy

28. HODNOCENÍ ZÁTĚŽE PACIENTŮ Skiagrafie – vstupní povrchová kerma Příklad: vyšetření břicho AP, 81 kV, 32 mAs vzdálenost ohnisko – receptor obrazu 115 cm, vzdálenost ohnisko podpěra (stůl) 107 cm ZDS Protokol bod 81 kV, 10 mAs, 1,25 mGy, ohnisko-detektor 80 cm, měřeno na fantomu 20 cm H2O, filtrace 3,4 mm Al Odhad vstupní povrchové kermy Předpoklad vzdálenost ohnisko – pacient 87cm (tloušťka 20 cm) Kp= Ke * (Qi/Qm) * (r2m/r2i)= 3.38 mGy (DRÚ – 10 mGy) kde Kp….. vstupní povrchová kermave vzduchu, v místě vstupu do pacienta Ke …...vstupní povrchová kermazměřená při ZDS na fantomu pro napětí použité při daném vyšetření Qm ….proudové množství ZDS Qp…...proudové množství použité při daném vyšetření pacienta rm….. vzdálenost ohnisko – ZDS rp……vzdálenost ohnisko – pacient při daném vyšetření

29. Matematický model lidského tělaAdam a Eva (ICRP 75) Stanovení tkáňových a orgánových dávek

30. Voxel Fantomy Získávány pomocí CT či MRI Dnes existují v rozličné věkové, výškové i hmotnostní škále. Moderní výpočetní systémy pro stanovení tkáňových a orgánových dávek využívají těchto fantomů pro matematické modelování metodami Monte Carlo. Standardními výpočetními systémy tohoto druhu jsou např. programy PCXMC, EfDose,CalDose, nebo IMPACT.

31. HODNOCENÍ ZÁTĚŽE PACIENTŮ Skiagrafie – efektivní dávka

32. Biologické principy radiační ochrany

33. Radiační váhové faktory

34. Tkáňové váhové faktory

35. Ekvivalentní a efektivní dávkaJednotkou je 1 Sv

36. Typické efektivní dávky z různých druhů vyšetření

37. Dávkový ekvivalent

38. Osobní dávkový ekvivalent Hp 0,07 – frakce celkové dávky, vztažená na tkáně uložené v hloubce 0,07 mm udává radiační zátěž na dermis Hp 10 – frakce celkové dávky, vztažená na tkáně uložené v hloubce 10 mm udává radiační zátěž na orgány a tkáně uložené hlouběji pod povrchem těla Hp 3 – frakce celkové dávky, vztažená na tkáně uložené v hloubce 3 mm udává radiační zátěž na oční čočku

39. Biologické účinky ionizujícího záření • Přímé účinky: okamžitépoškození buněk způsobené přímým působením stopy ionizující částice • kernel • -elektrony • Nepřímé účinky: následnápoškození buněk způsobená chemickým působením radiačně indukovaných volných radikálů

40. Biologické účinky ionizujícího záření • Deterministické – projeví se pouze je-li dosaženo dávkového prahu (cca. stovky mGy pro jednorázové celotělové ozáření) a to v relativně krátké době po ozáření. Souvisí s radiačním poškozením funkce klinicky významného množství buněk těla (nemoc z ozáření) • Hormetické – stimulující účinky malých dávek záření mohou vyvolat tzv. adaptivní odpověď organismu v podobě dočasného zmírnění specifických zdravotních potíží, jako je např. artritida, astma, pooperační bolesti aj. (radioaktivní lázně, radonové jeskyně). • Stochastické – pravděpodobnostní, bezprahové a kumulativní (účinek vzrůstá s dávkou lineárně až kvadraticky, genetická poškození se s časem kumulují) Projevy: postupné genetické mutace přenosné i na příští generace, vznik nádorových onemocnění. Letální dávka LDmin – smrt jediného jedince LD50/t – smrt 50% jedinců za čas t LD100/t – smrt 100% jedinců za čas t ÚČINKY HORMETICKÉ

41. Koeficienty rizika

42. Dědičné důsledky ozáření rodičů • Genové mutace • Chromosomální aberace • Koeficient rizika dědičných poruch pro pracovníky: 0,810-2 Sv-1 • Koefeicient rizika dědičných poruch pro obyvatele: 1,3310-2 Sv-1

43. Účinky záření na vývoj lidského zárodku a plodu • Při ozáření zárodku či plodu dávkou nižší než 20 mSv neexistuje významnější riziko pro další nepříznivý vývoj dítěte. • Dávka 20 – 50 mSv již vyžaduje patřičnou pozornost s využitím spolupráce se složkami SÚJB popř. SÚRO pro maximální upřesnění jejího odhadu, nepředstavuje však ještě bezpodmínečné poškození. • U dávek 50 – 100 mSv lze již předpokládat vliv ozáření na další vývoj plodu. Také celkové riziko gravidity se tím přibližně zdvojnásobí ve srovnání s přirozenými riziky těhotenství.

44. Zkreslené představy o riziku RTG záření Mohou vést k neúměrným obavám před možným rizikem, a někdy až k požadavku umělého přerušení těhotenství i v situaci, která ve skutečnosti nepředstavuje pro plod významné riziko. Je třeba vysvětlit rodičům, že u konvenční skiagrafie je dávka na uterus vždy nižší než 10 mSv, což v řadě zemí světa koresponduje s roční dávkou od přírodního pozadí a nepředstavuje tedy zvýšené riziko. Ani u kontrastních vyšetření a CT vyšetření v oblasti břicha a pánve nebývá dávka na uterus obvykle vyšší než 50 mSv a nepředstavuje tedy ještě významné riziko. Ve snaze uchránit plod je odloženo RDG vyšetření těhotné ženy s následkem pozdní diagnózy závažného onemocnění, které může ohrozit i samotný plod. Je třeba vždy zvážit, je-li vyšetření při použití ionizujícího záření nutné a jediné možné pro správné stanovení diagnózy a pakliže ano, zda jej nelze odložit až na období po porodu, bez rizika poškození pacientky či plodu. Je-li RDG vyšetření nutné, musí být pacientka řádně poučena o rizicích a podepisuje informovaný souhlas. Vyšetření je poté nutno realizovat dle takového protokolu, který minimalizuje dávku na plod. Tuto dávku je třeba spočítat ve spolupráci s radiologickým fyzikem a uvést ji do popisu vyšetření. U těhotných pracovnic na RDG odděleních může jejich přeložení narušit chod oddělení, popř. vést k jejich diskriminaci. Je potřeba upravit práci ženy tak, aby plod po zbytek těhotenství neobdržel dávku převyšující obecný limit pro obyvatele, tj. 1 mSv, není ale nutné ženě zcela zabránit v práci se zdroji IZ, pokud sama dbá na svoji zvýšenou ochranu. Osobní dozimetry měří povrchovou dávku. Pokud pracovnice důsledně využívá všech ochranných prostředků, jež jsou jí k dispozici, bývá dávka na plod cca. 100x nižší, než údaj dozimetru.

45. Účinky vyšších dávek záření (nad 50 mGy) na vývoj lidského zárodku a plodu • Období preimplantace a blastogeneze (do 3. týdne) – platí pravidlo „vše nebo nic“ – ozářená zygota či blastocysta buď přežije bez vlivu na další vývoj zárodku, nebo uhyne jako celek • Období embryogeneze (od 3. týdne do 8. týdne) – kromě rizika uhynutí zárodku hrozí též zpomalení jeho vývoje či některých jeho částí (mikrocefalie, mikroftalmie, …) a různé deformity jako např. rozštěpy patra aj. • Ranně fetální období (od 8. týdne do konce 2. trimestru) – ohroženo je především vyzrávání centrálního nervového systému. Hrozí trvalá mentální retardace (koeficient rizika 410-1 Sv-1) • Pozdně fetální období (3. trimestr) – dominuje riziko indukce malignit u dítěte, které se projeví do 10 let věku. Riziko indukce fatální malignity se odhaduje na 1,1210-1 Sv-1po celé prenatální období.

46. Legislativní principy radiační ochrany

47. Legislativní principy radiační ochrany • Zdůvodnění – §7 zákona č. 18/1997 Sb.: Lékařské ozáření se smí uskutečnit pouze tehdy, je-li odůvodněno přínosem vyvažujícím rizika, která ozářením vznikají nebo mohou vzniknout • Optimalizace – princip ALARA (As Low As Reasonably Achievable) ozáření tak nízké jak je rozumně dosažitelné při uvážení všech hospodářských a společenských hledisek. • Ukazatele: • pacient – radiologické standardy • pracovník i obyvatel – cost-benefit analýza • pracovník – směrné hodnoty • Limitace – závazné kvantitativní ukazatele jejichž překročení je nepřípustné (pro obyvatelstvo, pro pracovníky, pro učně a studenty) • Zabezpečení zdroje – zamezení možnosti neoprávněného používání zdroje nepovolanou osobou, jeho poškození, či odcizení. Rentgenové přístroje nesmí být např. volně zaparkované na chodbách, kde se pohybují pacienti a další nepovolané osoby.

48. Radiologické standardy Při radiodiagnostickém vyšetření nutné správné použití zobrazovací metody tak, aby dávky ve tkáních byly co nejnižší, aniž by se tím omezilo získání nezbytných radiodiagnostických informací. Pro každý standardní typ vyšetření spojený s lékařským ozářením existují tzv. národní radiologické standardy (viz věstník MZ 9/2011 a zákon 373/2011 Sb.), s nimiž se zároveň pojí tzv. národní diagnostické referenční úrovně (NDRÚ). Každé pracoviště má ze zákona zároveň povinnost vypracovat a pravidelně aktualizovat tzv. místní radiologické standardy (charakteristické pro konkrétní pracoviště) v koordinaci s národními radiologickými standardy pro dané typy vyšetření, jež se na daném pracovišti provádějí. Jejich dodržování jednotlivými radiologickými pracovišti je posuzováno klinickým auditem. Součástí místních radiologických standardů musí být též způsob stanovení a hodnocení dávek pacientů a tzv. místní diagnostické referenční úrovně (MDRÚ) pro každý typ prováděného vyšetření. Místní diagnostické referenční úrovně stanovuje lékařský fyzik na základě statistického rozboru pacientských dávek obdržených z každého typu vyšetření, prováděného na dostatečně velikých kohortách vyšetřených pacientů.

49. Místní radiologické standardy • Kromě MDRÚ je zejména potřeba, aby každý místní radiologický standard obsahoval: • Seznam přístrojů na daném oddělení a ke každému z nich přesný popis vyšetření, která se na něm provádějí. • Ke každému vyšetření je nutno dále uvést přesný postup snímkování (přednastavené hodnoty kV, ms, mAs, ... , použití AEC/AERC/ABC, ... , použité předvolby, vykrytí, velikosti polí (clony, zoomy), přípravu před operací a po operaci, indikace a kontraindikace, ...). • Toto je třeba rozepsat zvlášť pro děti (pokud je dané zařízení určeno ke snímkování dětí), zvlášť pro dospělé a to jak pro štíhlého pacienta, tak pro silného pacienta pokud se liší. • Dále je třeba uvést standardní polohu pacienta pro daný typ vyšetření, způsob vykrytí, použití Pb deky, apod. • Rovněž je důležité popsat, kterak si lékař ověřuje případnou graviditu pacientky před vyšetřením. • Nezbytný je rozpis klinické zodpovědnosti za jednotlivá vyšetření (Indikující odborník (lékař), aplikující odborník (lékař, radiologický asistent)). • Za další je nutno popsat veškerou dokumentaci spojenou s vyšetřením pacienta - vyhotovením žádanky k RTG vyšetření počínaje, přes informovaný souhlas s vyšetřením (užší specifikace - gravidní a negravidní pac., pac. v bezvědomí, apod.) a zápisem parametrů vyšetření do provozního deníku konče. • Dále se popíše způsob odeslání dat do PACSu a kdo je za něj odpovědný. • Také je nutno popsat způsob a dobu zálohování dat na CD či jiných médiích kdo ji provádí a kdo za ni odpovídá. • V neposlední řadě je třeba v dokumentu ošetřit statut doprovázející osoby (podpisy, archivace, ...)

50. Cost – benefit analýza • Vážení nákladů spojených s radiační ochranou a přínosu spojeného s investicí těchto nákladů • Za tímto účelem byla objektivní zdravotní újma spojená s ozářením jednotlivce z řad obyvatelstva přepočtena na peníze a vyčíslena na: • 2,5 milionu Kč/Sv pro dávky převyšující 3/10 limitu • 1 milion Kč/Sv pro dávky mezi 3/10 a 1/10 limitu • 0,5 milionu Kč/Sv pro dávky menší než 1/10 limitu Radiační ochrana na pracovišti se ZIZ je považována za optimalizovanou tehdy, jestliže by investice spojené s jakýmkoli dalším zásahem na odvrácení dávek převážily nad benefitem, z těchto investic plynoucím.