Optymalizacja w radiologii

W procesie optymalizacji należy uwzględniać wszystkie wskazane w artykule czynniki, sterując nimi tak, by przy rozsądnym minimum dawki zobrazować właściwe struktury anatomiczne z właściwą dokładnością i wyrazistością.

O optymalizacji w radiologii miałem już okazję pisać w 2023 i 2025 roku, jednak z uwagi na pojawiające się ostatnimi czasy głosy, że wzrosła znacząco dawka promieniowania jonizującego, jaką od źródeł medycznych otrzymuje polskie społeczeństwo, konieczne są dalsze wyjaśnienia jej roli. Jako remedium sugeruje się zmniejszenie wykonywanych badań, szczególnie tomografii komputerowej, która wiąże się z największymi dawkami promieniowania. Dla porównania przytacza się wyniki analizy dawek w innych państwach, w tym i Unii Europejskiej, wskazujące na zdecydowanie mniejszy wzrost lub wręcz spadek dawki na osobę.

Liczba wykonywanych badań faktycznie wzrosła, bo w ostatnich kilku latach zwiększyła się wyraźnie liczba tomografów komputerowych, a ich unowocześnienie zwiększyło wydajność tych urządzeń. Oba te czynniki spowodowały wyraźny wzrost dostępności procedur tomograficznych. Procesy te w innych, podawanych za przykład, państwach nie przejawiają takiej dynamiki. Ponadto kładzie się tam bardzo duży nacisk na optymalizację procedur medycznych wykorzystujących promieniowanie jonizujące.

Optymalizacja jest wskazana w każdej dziedzinie życia. Do optymalizacji w medycynie, prócz względów ekonomicznych i praktycznych, zobowiązuje moralnie również ogólna zasada GCP (good clinical practices).

Optymalizacja w medycznych procedurach z wykorzystaniem promieniowania jonizującego wymagana jest ponadto prawnie. Ustawa Prawo atomowe w dotyczącym medycyny rozdziale trzecim przywołuje
ją co najmniej 7 razy, definiując ogólnie w artykułach:

„Art. 33b. Osoby poddawane ekspozycji medycznej podlegają ochronie radiologicznej, która obejmuje w szczególności uzasadnienie ekspozycji medycznej, o którym mowa w art. 33c, i optymalizację, o której mowa w art. 33d.”.

„Art. 33d. 1. Badanie diagnostyczne, zabieg lub leczenie, z zastosowaniem promieniowania jonizującego, wymaga optymalizacji ochrony radiologicznej pacjenta.

2. W badaniach diagnostycznych z zastosowaniem promieniowania jonizującego ogranicza się dawki skuteczne (efektywne) otrzymywane przez pacjentów do możliwie najniższego poziomu, przy uwzględnieniu czynników ekonomicznych i społecznych, który zapewni uzyskanie wyniku badania o założonej jakości diagnostycznej. Optymalizacja ochrony radiologicznej pacjenta jest także realizowana przez redukcję badań niepotrzebnie powtarzanych. (Podkreślmy: niepotrzebnie powtarzanych, a nie niepotrzebnie wykonywanych, bo takowe trudno jednoznacznie zdefiniować; przecież wynik badania nie potwierdzający istnienia patologii w żadnym wypadku nie przesądza, że badanie było niepotrzebne).

3. W radiologii zabiegowej, poza wymaganiami określonymi w ust. 2, podejmuje się niezbędne kroki
mające na celu zapobieżenie popromiennym uszkodzeniom skóry i tkanek pod nią położonych w wyniku stosowania długotrwałej ekspozycji, w szczególności wiązką promieniowania rentgenowskiego o dużej mocy dawki”.

Przyjrzyjmy się zatem, czym jest owa optymalizacja i czemu w naszym kraju jest ona w początkowym stadium wdrażania.

Optymalizacja jako proces wielokryterialny

Definicja optymalizacji jest bardzo prosta: „metoda wyznaczania najlepszego (optymalnego) rozwiązania z punktu widzenia określonego kryterium”. Ale to byłaby jednokryterialna optymalizacja, zdecydowanie niewystarczająca tam, gdzie w grę wchodzi życie i zdrowie ludzkie. Taka optymalizacja zakładałaby dążenie do jak najniższej dawki, bez uwzględniania jej wpływu na jakość obrazu. Mamy tu nierozerwalny ciąg: im mniejsza dawka, tym mniej kwantów niosących informację obrazową, czyli tym gorszy obraz. Zrozumienie wpływu poszczególnych parametrów ekspozycyjnych na dawkę i zawartość informacyjną obrazu jest tu kluczową kwestią. Wynika stąd, że w trakcie prowadzenia procesów optymalizacji konieczny jest stały nadzór nad jakością uzyskiwanych obrazów.

Proces obrazowania wygląda zatem tak: na podstawie problemu określonego w skierowaniu wybierana jest metoda obrazowania, uwzględnienie warunków anatomicznych pacjenta pozwala odpowiednio dobrać parametry obrazowania, które ustawia elektroradiolog podczas realizacji procedury, a radiolog, otrzymawszy obraz, dokonuje jego interpretacji i opisu, oceniając jednocześnie, czy obraz ten jest wystarczający do udzielenia odpowiedzi na problem postawiony w skierowaniu. Elektroradiolog i, co jest niezwykle cenne i w pracowniach tomografii oraz radiologii zabiegowej wymagane prawem, fizyk starają się tak modyfikować parametry ekspozycji, by obniżać dawkę do rozsądnego poziomu. Poziom będzie rozsądny, gdy radiolog nie straci koniecznych informacji z obrazu. Zatem w takim procesie wymagany jest udział radiologa, elektroradiologa i fizyka.

Efektem prawidłowo prowadzonego procesu optymalizacji będzie obraz nie „najlepszy”, ale „wystarczający” do udzielenia odpowiedzi na problem określony przez lekarza kierującego. Co zatem jest konieczne i co powinno zostać uwzględnione w takim procesie?

Znaczenie prawidłowo wystawionego skierowania

Po pierwsze, prawidłowo i zgodnie z wymogami prawa wypełnione skierowanie – to jest wstępny warunek konieczny, by dalsze działania mogły mieć logiczną kontynuację. Prawo stanowi, że skierowanie na procedurę z wykorzystaniem promieniowania jonizującego zawierało co najmniej trzy podstawowe
informacje:

1. Cel i uzasadnienie,
2. Wstępne rozpoznanie kliniczne,
3. Informacje istotne dla prawidłowego przeprowadzenia medycznej procedury radiologicznej.

Prawidłowe wystawienie skierowania to obowiązek lekarza kierującego. Informacje zawarte w skierowaniu są konieczne dla prawidłowego przeprowadzenia procedury radiologicznej.

Czemu to takie ważne? Przypatrzmy się procesowi obrazowania, a właściwie zobaczmy, jakie parametry powinny być ustawione, by na obrazie uzyskać te struktury anatomiczne, które będą odpowiadały problemowi opisanemu skierowaniem. Z tego opisu powinno wynikać też, z jaką dokładnością, rozdzielczością przestrzenną i kontrastową będą odwzorowane obrazowane narządy.

Są trzy podstawowe metody obrazowania:

• radiografia, czyli zdjęcie, to klasyczna diagnostyka rentgenowska,
• fluoroskopia, czyli prześwietlenie, stosowane głównie w radiologii zabiegowej,
• tomografia komputerowa.

Poniżej wykazy parametrów sterujących dawką i jakością obrazu w tych trzech metodach obrazowania.

Parametry wpływające na dawkę i jakość obrazu

Radiografia:

• napięcie [kV] – zależy od niego stopień rozróżniania struktur anatomicznych (rozdzielczość niskokontrastowa) i dawka,
• obciążenie [mAs] – zależy od niego dawka,
• kolimacja – zależy od niej obszar objęty obrazowaniem, a więc i dawka,
• ustawienie automatyki – zależy od niego dawka,
• kratka przeciwrozproszeniowa – zależy od niej szum w obrazie, dawka,
• ustawienie czułości rejestratora obrazu – zależy od niego szum w obrazie i dawka,
• grubość filtracji dodatkowej – zależy od niej szum w obrazie i dawka,
• odległość lampy od pacjenta (FFD) – zależy od niej powiększenie obrazu i widoczność drobnych szczegółów obrazu (rozdzielczość przestrzenna),
• wielkość ogniska optycznego lampy RTG – zależy od niej widoczność drobnych szczegółów obrazu (rozdzielczość przestrzenna), a także moc, jaką można wyemitować z lampy rtg,
• czas ekspozycji [ms] – zależy od niego obecność artefaktów ruchowych, zacierających drobne szczegóły obrazu.

Fluoroskopia:

• napięcie [kV] – zależy od niego stopień rozróżniania struktur anatomicznych (rozdzielczość niskokontrastowa) i dawka,
• prąd [mA] – zależy od niego dawka,
• kolimacja – zależy od niej obszar objęty obrazowaniem, a więc i dawka,
• ustawienie automatyki – zależy od niego dawka,
• kratka przeciwrozproszeniowa – zależy od niej szum w obrazie, dawka,
• liczba pulsów skopii [imp/s] – zależy od niej rozdzielczość czasowa „filmu”, a więc i dawka,
• pole widzenia rejestratora obrazu – zależy od niego rozdzielczość przestrzenna obrazu oraz dawka,
• grubość filtracji dodatkowej – zależy od niej szum w obrazie i dawka,
• układ odległości lampy – pacjenta – rejestratora obrazu – zależy od niego powiększenie obrazu i dawka,
• wielkość ogniska optycznego lampy RTG – zależy od niej widoczność drobnych szczegółów obrazu (rozdzielczość przestrzenna), a także moc, jaką można wyemitować z lampy RTG.

Tomografia komputerowa:

• napięcie [kV] – zależy od niego stopień rozróżniania struktur anatomicznych (rozdzielczość niskokontrastowa) i dawka,
• obciążenie [mAs] – zależy od niego dawka,
• kolimacja (pole widzenia FoV) – zależy od niej obszar objęty skanowaniem, a więc i dawka,
• ustawienie automatyki – zależy od niego dawka,
• grubość warstwy akwizycyjnej – zależy od niej szum w obrazie, dawka,
• grubość warstwy prezentacyjnej (rekonstruowanej) [mm] – zależy od niej uwidacznianie struktur anatomicznych,
• grubość skoku spirali – zależy od niej dawka,
• kąt rotacji wiązki – zależy od niej dawka.

Rola zespołu specjalistów w procesie optymalizacji

W procesie optymalizacji należy uwzględniać wszystkie te czynniki, sterując nimi tak, by przy rozsądnym minimum dawki zobrazować właściwe struktury anatomiczne z właściwą dokładnością i wyrazistością. Jak widać, rzetelnie realizowana optymalizacja w radiologii jest w znaczący sposób wielokryterialna. A nie wolno zapominać, że do działań optymalizacyjnych powinien być również włączony nadzór nad objętością, stężeniem i temperaturą podawanych nefrotoksycznych środków kontrastujących.

Na razie (i chyba jeszcze długo) żadna maszyna czy nawet bardzo inteligentna sztuczna inteligencja nie zastąpi prawidłowego działania zespołu radiolog – elektroradiolog – fizyk.

Przyczyną, dla której tak szczegółowo wymieniałem czynniki wymagające prawidłowego doboru i ustawienia, jest uświadomienie, że procesy optymalizacyjne mogą być efektywnie realizowane jedynie przez właściwie wyszkolony i współpracujący personel, a nie przez aparat czy oprogramowanie.

mgr inż. Ryszard Kowski
Centrum Medycznego Kształcenia Podyplomowego, Warszawa

Czytaj także: Wewnętrzny audyt kliniczny w radiologii