Avaliação de doses referenciais obtidas com exames de tomografia computadorizada de feixe cônico adquiridos com diferentes tamanhos de voxel

Resumos

Objectives: The aim of this study was to evaluate the dose-area product (DAP) and the entrance skin dose (ESD), using protocols with different voxel sizes, obtained with i-CAT Cone-Beam Computed Tomography (CBCT), to determine the best parameters based on radioprotection principles. METHODS: A pencil-type ionization chamber was used to measure the ESD and a PTW device was used to measure the DAP. Four protocols were tested: (1) 40s, 0.2 mm voxel and 46.72 mAs; (2) 40s, 0.25 mm voxel and 46.72 mAs; (3) 20s, 0.3 mm voxel and 23.87 mAs; (4) 20s, 0.4 mm voxel and 23.87 mAs. The kilovoltage remained constant (120kVp). RESULTS: A significant statistical difference (p<0.001) was found among the four protocols for both methods of radiation dosage evaluation (DAP and ESD). For DAP evaluation, protocols 2 and 3 presented a statistically significant difference, and it was not possible to detect which of the protocols for ESD evaluation promoted this result. CONCLUSIONS: DAP and ESD are evaluation methods for radiation dose for Cone-Beam Computed Tomography, and more studies are necessary to explain such result. The voxel size alone does not affect the radiation dose in CBCT (i-CAT) examinations. The radiation dose for CBCT (i-CAT) examinations is directly related to the exposure time and milliamperes.

Cone-Beam Computed Tomography; Radiation; Voxel

ARTIGO ONLINE

Avaliação de doses referenciais obtidas com exames de tomografia computadorizada de feixe cônico adquiridos com diferentes tamanhos de voxel

Marianna Guanaes Gomes Torres^I; Paulo Sérgio Flores Campos^II; Nilson Pena Neto Segundo^III; Marlos Ribeiro^IV; Marcus Navarro^V; Iêda Crusoé-Rebello^VI

^IMestre em Odontologia pela Universidade Federal da Bahia (UFBA). Especialista em Radiologia Odontológica e Imaginologia

^IIProfessor Associado da UFBA

^IIIDoutor em Radiologia Odontológica pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)

^IVAluno de iniciação científica - PET da Faculdade de Odontologia da UFBA

^VProfessor Adjunto do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia (IFBA)

^VIProfessor Adjunto da UFBA

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

OBJETIVO: o objetivo deste estudo reside na avaliação do produto dose-área (DAP) e das doses de entrada na pele (DEP), empregando protocolos com tamanho de voxel diferente, obtidos com o aparelho de Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico (TCFC) i-CAT, a fim de determinar melhores parâmetros baseados nos princípios da radioproteção.

MÉTODOS: para medição do DEP foi utilizada uma câmara de ionização do tipo lápis, e para o DAP foi utilizado um aparelho PTW. Quatro protocolos foram testados, a saber: (1) 40 seg., voxel de 0,2mm e 46,72mAs; (2) 40 seg., voxel de 0,25mm e 46,72mAs; (3) 20 seg., voxel de 0,3mm e 23,87mAs; (4) 20 seg., voxel de 0,4mm e 23,87mAs. A quilovoltagem permaneceu constante (120KVp).

RESULTADOS: detectou-se diferença estatisticamente significativa (p<0,001) entre os quatro protocolos, para os dois métodos de avaliação da dose de radiação (DAP e DEP). Na avaliação do DAP, os protocolos 2 e 3 promoveram uma diferença estatisticamente significativa, não sendo possível detectar qual dos protocolos na avaliação da DEP proporcionou esse resultado.

CONCLUSÃO: DAP e DEP apresentam-se como métodos de avaliação para doses de radiação em tomografia computadorizada de feixe cônico, sendo necessários mais estudos para elucidar tal achado. O tamanho do voxel, isoladamente, não é capaz de interferir na dose de radiação em exames de TCFC (i-CAT). A dose de radiação para exames de TCFC (i-CAT) está diretamente relacionada ao tempo de exposição e à miliamperagem.

Palavras-chave: Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico. Radiação. Voxel.

Resumo do editor

A dimensão do voxel, a menor unidade de imagem da tomografia computadorizada Cone-Beam, relaciona-se com a definição da imagem tomográfica. A questão levantada pelos autores deste estudo foi se a dimensão do voxel influenciaria na dose de radiação emitida durante o exame de TC. A medição do produto dose-área (DAP) e da dose de entrada na pele (DEP), quando da obtenção das imagens de Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico usando o aparelho i-CAT (Imaging Sciences International, Hatfield, PA, EUA), foi realizada segundo os protocolos especificados na Tabela 1. Em todos os protocolos, o campo de visão (colimação) da varredura equivaleu a 6cm. Os exames foram repetidos quatro vezes para cada protocolo.

A mediana dos valores de DEP e DAP encontrados para os quatro protocolos avaliados é demonstrada na Tabela 2. Observou-se diferença estatisticamente significativa (p<0,001) entre os quatro protocolos, para os dois métodos de avaliação da dose de radiação. A dimensão do voxel, de maneira isolada, não influenciou a dose de radiação exposta. Quando os fatores de exposição (TE, KVp e mAs) são mantidos, a simples alteração do tamanho do voxel não influencia de maneira significativa a dose de radiação. No entanto, os protocolos atrelam o uso de voxels menores a tempos de exposição e miliamperagem maiores, o que invariavelmente provoca o aumento da dose de exposição.

Questões aos autores

1) Qual dos protocolos de aquisição de imagem testados apresentaria o melhor custo-benefício? Por quê?

Através desse e de outros trabalhos, o protocolo com voxel de 0,3mm oferece boa resolução com dose de radiação reduzida e, por isso, melhor custo-benefício.

2) A dimensão do campo de visão (FOV, Field of View) do exame de tomografia computadorizada Cone-Beam influenciaria na dose de radiação emitida?

Sim. Principalmente no que se refere à grandeza Pka (Produto Kerma Área), aumentando a probabilidade dos efeitos estocásticos. Porém, em nossa pesquisa, não houve influência, visto que usamos o mesmo FOV para todas as incidências e, consequentemente, todas as medidas. Mas, por exemplo, nas TCFC de FOV reduzido ou com capacidade de aquisição apenas por sextantes, diminui-se significativamente a dose recebida e, logo, têm indicações precisas.

3) Existem dificuldades ou limitações na realização de estudos de dosagem de radiação com a tomografia computadorizada Cone-Beam?

Sim, os estudos ainda buscam uma grandeza dosimétrica e/ou uma metodologia que possibilite avaliar as exposições em Cone-Beam, visando estimar os efeitos estocásticos e comparar as exposições com outras tecnologias, graças à sua aquisição volumétrica e à evolução de tais equipamentos.

INTRODUÇÃO

Um tratamento odontológico próspero deve ser baseado num planejamento completo, e isso inclui a utilização de imagens para ajudar no diagnóstico. A tomografia computadorizada (TC) proporciona informações tridimensionais importantes e seu uso está em ascensão. No entanto, essa técnica apresenta uma grande desvantagem, que é a dose de radiação acumulada às estruturas da cabeça e pescoço, além do seu alto custo^1-8.

Recentemente, uma nova geração de TC, a Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico (TCFC), tornou-se disponível. Essa tecnologia foi desenvolvida especificamente para a região de cabeça e pescoço, e fornece imagens volumétricas tridimensionais similares às imagens tomográficas médicas, com baixo custo e redução da exposição do paciente à radiação, devido ao seu campo de visão (FOV) limitado na dimensão axial^2,5,7,9-12.

O tamanho do voxel na TCFC é inferior quando comparado ao tamanho desse na TC convencional. No aparelho i-CAT, por exemplo, o tamanho do voxel pode variar de 0,12 a 0,4mm para aquisição de imagens da mandíbula, enquanto na TC convencional normalmente a sua dimensão é de 0,5 a 1mm^6,13.

Em geral, quanto menor o tamanho do voxel e mais longo o tempo de varredura, melhores serão a resolução e os detalhes. No entanto, um tamanho menor de voxel está atrelado a um tempo de varredura mais longo, o que proporciona algumas desvantagens como maiores possibilidades de movimentação do paciente durante o exame, doses mais elevadas de radiação e tempo de reconstrução mais longo^14,15.

O objetivo deste estudo reside na avaliação do produto dose-área (DAP) e das doses de entrada na pele (DEP), empregando protocolos com tamanhos de voxel diferentes, obtidos com o aparelho de TCFC i-CAT (Imaging Sciences International, Hatfield, PA), a fim de determinar melhores parâmetros, baseados nos princípios da radioproteção.

MATERIAL E MÉTODOS

A medição do produto dose-área (DAP) e da dose de entrada na pele (DEP) quando da obtenção das imagens de Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico, usando o aparelho i-CAT (Imaging Sciences International, Hatfield, PA), foi realizada segundo os protocolos da Tabela 1. Em todos esses protocolos, a altura (colimação) da varredura foi de 6cm. Os exames foram repetidos quatro vezes para cada protocolo.

Foram utilizados o medidor de dose RADACAL 9095 e o medidor de DAP PTW. Todos os equipamentos calibrados em laboratório reconhecidos na Rede Brasileira de Metrologia.

Numa extremidade do tomógrafo foi fixada uma câmara de ionização do tipo lápis (100mm), acoplada a um eletrômero, de modo a mensurar as doses empregadas quando da obtenção das imagens (DEP), utilizando o CTDI (Índice de Dose de Tomografia Computadorizada).

Para a medida do DAP, um aparelho PTW foi acoplado à outra extremidade do aparelho. Sendo que, posteriormente, foi realizado o cálculo do fator multiplicativo com base na distância entre a saída do feixe de raios X e do sensor, para compensar a distância do centro do aparelho até onde foi colocado o medidor DAP PTW.

Para análise dos dados obtidos, foram utilizados os testes de Kruskal-Wallis e de Dunn, considerando como estatisticamente significativo p < 0,001.

RESULTADOS

As medianas dos valores de DEP e DAP encontrados para os quatro protocolos avaliados estão demonstradas na Tabela 2. Percebe-se diferença estatisticamente significativa (p < 0,001) entre os quatro protocolos, para os dois métodos de avaliação da dose de radiação.

O teste de Dunn mostrou que, na avaliação do DAP, os protocolos 2 e 3 promoveram a diferença estatisticamente significativa, não sendo possível detectar qual dos protocolos na avaliação da DEP proporcionou esse resultado.

DISCUSSÃO

Sendo a TCFC uma tecnologia nova, faz-se necessário o conhecimento de metodologia adequada para a mensuração da dose de radiação. Acreditamos que o método proposto, através da DEP e DAP, deve ser considerado como padrão para mensuração da dose nesse tipo de exame. Ademais, o DAP mostrou-se ser uma medida bastante estável do ponto de vista clínico.

Os protocolos 1 e 2 apresentam valores de DEP e DAP bastante semelhantes, já que, apesar de haver diferença entre o tamanho do voxel, o tempo de exposição (TE), a quilovoltagem (kVp) e a miliamperagem (mAs) permanecem constantes. O mesmo ocorre quando considerados os protocolos 3 e 4 (Tab. 1, 2). Isso mostra que o tamanho do voxel, de maneira independente, não influencia na dose de radiação exposta, ou seja, quando os fatores de exposição (TE, kVp e mAs) são mantidos, a simples alteração do tamanho do voxel não influencia de maneira significativa a dose de radiação. No entanto, os protocolos atrelam o uso de voxels menores a tempos de exposição e miliamperagem maiores, o que invariavelmente provoca o aumento da dose de radiação. Isso ocorre já que os protocolos são totalmente preestabelecidos pelo fabricante no i-CAT¹⁵.

Um tamanho de voxel maior, associado a uma baixa mAs e TE reduzido, é capaz de reduzir a dose em até 50%¹⁶. No presente estudo, à medida em que TE e mAs praticamente dobraram dos protocolos 3 e 4 para os protocolos 1 e 2, as doses de radiação DEP e DAP se comportaram da mesma forma entre os protocolos, sendo aproximadamente o dobro nos protocolos 1 e 2, em relação aos protocolos 3 e 4 (Tab. 1, 2).

A limitação do teste de Dunn em apresentar diferença significativa entre outros protocolos e também na avaliação da DEP se deu pela pequena amostra. Mas, apesar da amostra pequena, ele foi capaz de mostrar que os protocolos 2 e 3 promovem uma diferença significativa entre si (p= 0,0065) para o DAP, o que só foi possível por uma diferença extremamente relevante que existe entre esses protocolos.

Em conclusão, DAP e DEP apresentam-se como métodos de avaliação para doses de radiação em tomografia computadorizada de feixe cônico, sendo necessários mais estudos para elucidar tal achado. Isoladamente, o tamanho do voxel não é capaz de interferir na dose de radiação em exames de TCFC (i-CAT). A dose de radiação para exames de TCFC (i-CAT) está diretamente relacionada ao tempo de exposição e à miliamperagem.

AGRADECIMENTOS

Os autores expressam sinceros agradecimentos à CAPES (Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior), IFBA (Instituto Federal de Tecnologia da Bahia) e Clínica Odontobioimagem, pelo apoio ao projeto.

Enviado em: julho de 2010

Revisado e aceito: agosto de 2010

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  11 Nov 2010
• Data do Fascículo
  Out 2010

Histórico

• Recebido
  Jul 2010
• Aceito
  Ago 2010