血 管 撮 影 での 臨 床 の 場 において 放 射 線 技 師 に 求 められるもの 患 者 さんに 役 立 つこと 血 管 撮 影 で 医 師 が 放 射 線 技 師 に 求 めるもの きれいな 画 像 診 断 価 値 の 高 い 画 像

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1 第 13 回 東 北 ディジタル 医 用 画 像 研 究 会 血 管 撮 影 領 域 での 画 質 と 被 曝 山 梨 大 学 医 学 部 附 属 病 院 放 射 線 部 坂 本 肇

2 血 管 撮 影 での 臨 床 の 場 において 放 射 線 技 師 に 求 められるもの 患 者 さんに 役 立 つこと 血 管 撮 影 で 医 師 が 放 射 線 技 師 に 求 めるもの きれいな 画 像 診 断 価 値 の 高 い 画 像

3 IVRにおける 放 射 線 皮 膚 障 害 の 事 例 医 療 被 曝 線 量 限 度 なし ( 診 療 行 為 を 制 限 しないため) 放 射 線 障 害 の 出 現 ( 皮 膚 障 害 ) Ablation 6.5 months after PCI 21 months after Koenig TR,et al. : Skin injuries from fluoroscopically guided procedures : Part 1, Characteistics of radiation injury. AJR 177 : 3-11, (2001)

4 血 管 撮 影 領 域 に お け る 最 適 化 医 療 被 曝 防 護 目 的 としたIVRを 的 確 に 施 行 し 患 者 さん の 被 曝 線 量 を 可 能 な 限 り 少 なくすること 的 確 に 施 行 手 技 中 のX 線 透 視 撮 影 画 質 の 確 保 適 切 ( 最 適 )な 入 射 X 線 量 の 調 整 画 質 線 量 ( 被 曝 )

5 血 管 造 影 領 域 での 画 質 と 線 量 画 質 線 量 デジタル 画 質 向 上 線 量 低 減 線 量 増 加 バランス 画 質 低 下 根 拠 に 基 づいた 画 質 と 線 量 の 決 定

6 血 管 造 影 領 域 での 画 質 と 線 量 本 日 のメニュー 1. 線 量 の 種 類 と 確 認 2. 血 管 造 影 領 域 での 画 質 と 線 量 3. 血 管 造 影 領 域 での 被 曝 線 量

7 血 管 造 影 領 域 における 線 量 の 種 類 患 者 線 量 臓 器 線 量 入 射 皮 膚 線 量 入 射 線 量 入 射 表 面 線 量 実 効 線 量 等 価 線 量 従 事 者 線 量 実 効 線 量 等 価 線 量 空 中 線 量 環 境 線 量 管 理 区 域 遮 へい 物 QC,QAの 線 量 IEC JIS 始 業 点 検 画 質 評 価 線 量 ディテクタへの 入 射 線 量 被 写 体 への 入 射 線 量 血 管 造 影 室 で 必 要 な 線 量 測 定 の 種 類

8 線 量 の 種 類 と 名 称 FPD 入 射 線 量 ( C/kg ) Incident Exposure 入 射 皮 膚 線 量 (Gy) Entrance skin dose(esd) 入 射 表 面 線 量 ( C/kg ) Entrance Surface Exposure X-Ray Tube 照 射 線 量 ( C/kg ) Exposure

9 X 線 スペクトル X 線 の 透 過 と 画 像 I.I 入 射 線 量 1 出 射 線 量 5 入 射 線 量 500 I.I. Grid Chamber 20cm Couch X-Ray Tube

10 血 管 造 影 領 域 での 画 質 と 線 量 本 日 のメニュー 1. 線 量 の 種 類 と 確 認 2. 血 管 造 影 領 域 での 画 質 と 線 量 3. 血 管 造 影 領 域 での 被 曝 線 量

11 画 質 の 評 価 1.コントラスト ( Contrast ) 2. 鮮 鋭 度 ( Sharpness ) 3. 雑 音 ( Noise ) 4. 信 号 対 雑 音 比 ( Signal -to-noise Ratio ) 5. 検 出 量 子 効 率 ( Detective Quantum Efficiency ) 6. ROC ( Receiver Operating Characteristic )

12 画 質 X 線 管 フィルタ 管 電 圧 リップル mas 画 像 受 像 器 システム 感 度 エネルギー 依 存 性 雑 音 DQE デジタル 化 (マトリックス ビット) 画 像 照 射 線 量 装 置 天 板 グリッド 配 置 ( 拡 大 率 ) 患 者 厚 さ 体 型 臓 器 造 影 剤

13 1.0 I.I.-TV 系 の 解 像 度 特 性 M T F Modulation Transfer Factor Cine Film CCD 7-inch I.I. mode Pick-up Tube Spatial Frequency at I.I. Input Plane(cycles/mm) 山 形 大 学 病 院 江 口 陽 一 先 生 より 提 供

14 10-3 I.I.-TV 系 のノイズ 特 性 W S Wiener Spectral Value(mm 2 ) inch I.I. mode 5.16nC/kg/Frame CCD Cine Film Pick-up Tube Spatial Frequency at I.I. Input Plane(cycles/mm) 山 形 大 学 病 院 江 口 陽 一 先 生 より 提 供

15 画 質 と 入 射 線 量 測 定 方 法 FPD phantom 20cm FPD 入 射 線 量 変 化 Incident Exposure 25.8nC/kg (100μR) (0.22nGy) SNR=S/SD S: 信 号 のピクセル 値 SD: 標 準 偏 差 値 Al 1mm 100cm 51.6nC/kg (200μR) (0.45nGy) 77.4nC/kg (300μR) (0.67nGy) X-Ray Tube Tube Voltage 80kV 0.2mmCu 103.2nC/kg (400μR) (0.90nGy) DSA DA

16 FPD 入 射 線 量 変 化 入 射 線 量 とSNR SNR=S/SD S: 信 号 のピクセル 値 SD: 標 準 偏 差 値 70 DSA 70 D A S N R nC/kg Al Thickness (mm) S N R nC/kg Al Thickness (mm)

17 FPD 入 射 線 量 変 化 DSA 入 射 線 量 とSNR SNR=S/SD Pixel value Signal Al Thickness (mm) S D value S D Incident exposure to FPD ( C/kg/F) 全 ての 線 量 で 信 号 値 が 等 しい

18 I.I. 画 質 と 線 量 DSA 画 質 と 撮 影 条 件 Contrast Contrast ( % ) Phantom Thickness 10cm 18cm 24cm Iodine Dilution 3 times I.I. Entrance Dose ( μr )

19 入 射 線 量 とSNR

20 画 質 と 線 質 測 定 方 法 管 電 圧 変 化 と 画 質 FPD phantom 20cm 25.8nC/kg (100μR) Chamber 100cm X-Ray Tube Tube Voltage 60~120kV 0.2mmCu 60kV 80kV 100kV 120kV

21 画 質 と 線 質 S N R 管 電 圧 とSNR Al Thickness (mm) DSA Tube Voltage 60kV 70kV 80kV 90kV 100kV 110kV 120kV

22 画 質 と 線 質 管 電 圧 とSNR Pixel value kV 70kV 80kV 90kV 100kV 110kV 120kV Signal Al Thickness (mm) SNR=S/SD S D value FPD 入 射 線 量 = 強 度 量 S D Tube Voltage ( kv )

23 画 質 と 線 質 Celiac A 臨 床 画 像 とSNR S2 A6 S6

24 画 質 と 線 質 管 電 圧 とSNR 60 S N R Al Thickness (mm) kV

25 線 質 と 入 射 線 量 管 電 圧 と 入 射 線 量 入 射 表 面 線 量 = 強 度 量 Chamber X-Ray Tube FPD phantom 20cm 25.8nC/kg (100μR) 100cm Dose Ratio Tube Voltage ( kv )

26 画 質 と 入 射 線 量 S N R 管 電 圧 SNRと 入 射 表 面 線 量 Al Thickness (mm) DSA Entrance Surface Exposure Ratio kV 70kV 80kV 90kV 100kV 110kV 120kV Added Filter 0.2mmCu

27 付 加 フィルタ 線 質 と 入 射 線 量 Relative Dose Cu Sheet ( mm ) F P D 小 小 大 線 量 大 中 小 高 管 電 圧 フィルタ 高 管 電 圧 フィルタ

28 I.I. 画 質 と 線 量 S N R DSA 画 質 と 撮 影 条 件 S N R S N R Iodine Dilution 1 time 2 times 3 times I.I. Entrance Dose ( μr ) Tube Voltage ( kv ) SNR = S/SD S--- 8mm inside diameter Phantom Thickness 10cm

29 I.I. 画 質 と 線 量 2. 撮 影 条 件 ヨード 濃 度 とDSA 値 Concentration DSA Value 350 Iodine Concentration Tube Voltage 70kV 20cm 70kV 10cm 70kV 1cm 90kv 20cm 70kV 20cm 70kV 10cm 70kV 1cm 90kV 20cm Phantom Vessel Thicknesses Phantom 1mm 5mm Video Level 3000 γ= 坂 本 肇 他 :DSAシステムにおけるビデオレベルの 検 討 日 放 技 学 誌 52(7), , 1996

30 ヨード 造 影 剤 とガドリニウム 造 影 剤 の 比 較 Iodine Dilution 1 time 3 times 5 times 1 time Gadolinium Dilution 2 times 3 times S N R Tube Voltage ( kv ) S--- 8mm inside diameter I.I. Entrance Dose 300μR Contrast ( % ) Tube Voltage ( kv ) Phantom Thickness 10cm 長 島 宏 幸 坂 本 肇 他 :カ ト リニュウム 造 影 剤 を 用 いたDSA 画 像 の 基 礎 的 検 討 日 放 技 学 誌 58(10), , 2002

31 G d 造 影 剤 臨 床 応 用 SMA A5 RHA Celiac A

32 G d 造 影 剤 臨 床 応 用 3ml (1/2 希 釈 ) RE DSA

33 画 質 と 入 射 線 量 測 定 方 法 被 写 体 厚 変 化 と 画 質 FPD phantom 25.8nC/kg (100μR) Chamber 100cm Tube Voltage 80kV 0.2mmCu Phantom Thickness 5cm~30cm 5cm 10cm 20cm 30cm

34 画 質 と 入 射 線 量 被 写 体 厚 変 化 S N R と 入 射 表 面 線 量 S N R cm 10cm 15cm 20cm 25cm 30cm S N R Al Thickness (mm) 1/20 1/7.7 1/ Dose Ratio E-3 Dose Ratio Phantom Thickness (cm)

35 被 写 体 厚 と 散 乱 X 線 比 率 Scatter-to-Primary Ratio Phantom Thickness (cm) Pixel value It Is Iv Ip Isv Is/Ip =(Isv-VG It)/(It-Isv) 70kV 坂 本 肇 他 :DSAシステムにおけるビデオレベルの 検 討 日 放 技 学 誌 52(7), , 1996

36 スポットフィルタ Cu

37 スッポトフィルタ フィルタ 中 心 部 の 散 乱 線 含 有 率 Scatter - to - Primary Ratio Spot Filter ( mm ) I.I. Size 10 inch Spot Filter 3cm ( diameter hole ) Phantom Thicknesses 20 cm Tube Voltage 80 kv 坂 本 肇 他 : 透 視 被 曝 線 量 の 低 減 ー 付 加 フィルタの 形 状 についての 検 討 ー 日 放 技 学 誌 53(5), , 1997

38 スポットフィルタの 特 性 画 質 被 曝 線 量 Contrast Ratio (%) Center Periphery Spot Filter ( mm ) Dose Ratio (%) Center Periphery Spot Filter ( mm ) Exposure Rate (μc/kg min) 坂 本 肇 他 : 透 視 被 曝 線 量 の 低 減 ー 付 加 フィルタの 形 状 についての 検 討 ー 日 放 技 学 誌 53(5), , 1997

39 画 質 と 入 射 線 量 測 定 方 法 FPD 被 写 体 厚 とステント 像 Stent(DRIVER 3mm) Stent SD Chamber 100cm Tube Voltage auto 0.2mmCu Phantom Thickness 5cm~30cm

40 画 質 と 入 射 線 量 被 写 体 厚 とステント 像 5cm 78kV 0.7mGy/min S D value BG STENT DA

41 画 質 と 入 射 線 量 被 写 体 厚 とステント 像 10cm 80kV 2.2mGy/min S D value DA

42 画 質 と 入 射 線 量 被 写 体 厚 とステント 像 20cm 80kV 18.5mGy/min S D value DA

43 画 質 と 入 射 線 量 被 写 体 厚 とステント 像 30cm 86kV 94.5mGy/min S D value DA

44 FPDでの 入 射 線 量 とDQE Stephen Balter, et al.: Intervascular Brachytherapy Fluoroscopically Guided Interventions

45 画 質 と 入 射 線 量 S N R Quantum Noise 70kV 80kV 100kV acryl 18cm Signal 1mm 350mg/ml 30% 5 0 System Noise Incident exposure to I.I. ( R/F) μ Noise SD 線 量 バランス 画 質

46 Fluoroscopic Dose Rate ( mgy/min ) I.I.とFPDでの 臨 床 使 用 時 の 線 量 統 一 幾 何 学 的 条 件 下 におけるファントム 入 射 線 量 透 視 時 の 基 準 線 量 撮 影 時 の 基 準 線 量 平 均 値 28.7±14.5 mgy/min 最 小 値 6.1 mgy/min 最 大 値 64.6 mgy/min Graphic Dose Rate ( mgy/sec ) 平 均 値 4.7±2.5 mgy/sec 最 小 値 0.7 mgy/sec 最 大 値 12.3 mgy/sec 循 環 器 画 像 技 術 研 究 会 線 量 測 定 班 FPD I.I.

47 透 視 撮 影 線 量 P/s mgy/p 透 視 線 量 = 透 視 時 間 透 視 線 量 率 (mgy) (min) (mgy/min) 被 曝 医 師 技 師 画 質 撮 影 線 量 = 撮 影 回 数 撮 影 線 量 (mgy) (F) (mgy/f)

48 透 視 撮 影 画 質 の 決 定 デジタルにより 自 由 度 が 向 上 画 質 線 量 デジタル 画 質 向 上 線 量 低 減 線 量 増 加 バランス 画 質 低 下 画 質 線 量 の 両 者 を 考 慮 最 適 化

49 血 管 造 影 領 域 での 画 質 と 線 量 本 日 のメニュー 1. 線 量 の 種 類 と 確 認 2. 血 管 造 影 領 域 での 画 質 と 線 量 3. 血 管 造 影 領 域 での 被 曝 線 量

50 患 者 入 射 皮 膚 線 量 3500 Patient Skin Dose ( mgy ) n= %value 75% 50% 25% 10% 0 BAIVT Iliac Cardiac Abdominal Neuro VAIVR Iliac PTA Cardiac IVR Abdominal IVR Neuro IVR TLDによる 最 大 皮 膚 吸 収 線 量 坂 本 肇 他 :BAIVTにおける 術 者 と 患 者 の 被 曝 線 量 透 析 会 誌 36(6), , 2003

51 患 者 入 射 皮 膚 線 量 Patient Skin Dose ( mgy ) y = 15.8x r = 0.67 r 2 = 0.45 n = Fluoroscopic Time ( min ) 患 者 最 大 皮 膚 線 量 の 測 定 にはTLDを 使 用

52 入 射 皮 膚 線 量 測 定 法 直 接 測 定 法 間 接 測 定 法 精 度 が 高 い 煩 雑 TLD ( Thermoluminescence Dosimeter ) 蛍 光 ガラス 線 量 計 SDM ( Skin Dose Monitor ) フィルム 法 放 射 線 感 受 性 インジケータ 簡 便 リアルタイム NDD 法 ( Numerical Dose Determination) 患 者 照 射 線 量 管 理 ネットワーク PEMNET 面 積 線 量 計 被 曝 線 量 推 定 法 精 度 が 低 い 参 考 値 基 準 線 量 を 基 に 皮 膚 線 量 を 推 定

53 間 接 測 定 法 術 者 がリアルタイムで 患 者 皮 膚 線 量 を 把 握 できれば 最 適 化 へ 技 師 面 積 線 量 空 気 カーマ IEC JIS 規 格 に 準 拠 した 装 置 では 積 算 空 気 カーマの 線 量 表 示

54 International Electro technical Commission ( IEC ) 国 際 電 気 標 準 会 議 ( ) 医 用 電 気 機 器 パート 2-43 インターベンショナルプロセジャー 用 X 線 装 置 の 安 全 に 関 する 個 別 要 求 事 項 インターベンショナル 基 準 点 ( Interventional Reference Point ) 基 準 空 気 カーマ ( Reference Air Kerma ) JIS Z (2005 年 ) IVR 用 X 線 装 置 ー 安 全 Medical electrical equipment Particular requirements for the safety of X-ray equipment for interventional procedures. IEC ( ).

55 インターベンショナル 基 準 点 Interventional Reference Point 成 人 心 臓 カテーテル 検 査 に 適 応 アイソセンタからX 線 管 側 へ15cmの 点 Image Intensifier 70cm 55cm Isocenter Interventional Reference Point X-Ray Tube Patient entrance Reference Point

56 間 接 測 定 法 術 者 がリアルタイムで 患 者 皮 膚 線 量 を 把 握 できれば 最 適 化 へ 技 師 面 積 線 量 空 気 カーマ IEC JIS 規 格 に 準 拠 した 装 置 では 積 算 空 気 カーマの 線 量 表 示

57 間 接 測 定 法 面 積 線 量 2m Air Area Kerma Area Exposure Exposure Product 0.25Gy 4m 2 1Gy.m 2 1m 1Gy 1m 2 1Gy.m 2 0.5m 4Gy 0.25m 2 1Gy.m 2

58 面 積 線 量 から 皮 膚 線 量 へ ESD=(DAPr / SEA) Cf (μen/ρ) tiss /(μen/ρ) air ESD : 入 射 皮 膚 線 量 (mgy) DAPr : 臨 床 での 面 積 線 量 計 の 表 示 値 (mgy cm 2 ) SEA : 各 I.I.サイズでの 皮 膚 入 射 面 積 (cm 2 ) Cf : 補 正 係 数 (μen/ρ) tiss /(μen/ρ) air : 組 織 線 量 変 換 係 数 ( 空 気 に 対 する 皮 膚 の 質 量 エネルギー 吸 収 係 数 比 ) (μen/ρ) tiss /(μen/ρ) air = 36.00/33.97 = 1.06 Mcparland BJ: Entrance skin dose estimates derived from dose-area product measurements in interventional radiological procedures. Br.J.Radiol.,71, ,(1998). 坂 本 肇 他 : 面 積 線 量 計 による 患 者 被 曝 管 理 の 検 討 日 放 技 学 誌 56(10), , 2000

59 インターベンショナル 基 準 点 を 利 用 した 面 積 線 量 計 の 校 正 面 積 線 量 から 皮 膚 線 量 へ ESD=(DAPr / SEA) Cf (μen/ρ) /(μen/ρ) tiss air Cf = Kiair Ai / DAPi I=(Kiair Ai / DAPi) (μen/ρ) tiss /(μen/ρ) air ESD=(DAPr / Ai) I = DAPr (I / Ai) ESD : 入 射 皮 膚 線 量 (mgy) DAPr : 臨 床 での 面 積 線 量 計 の 表 示 値 (mgy cm 2 ) Ai : インターベンショナル 基 準 点 での 各 I.I.サイズの 入 射 面 積 (cm 2 )

60 臨 床 でのTLDによる 実 測 値 と 面 積 線 量 計 から 求 めた 皮 膚 線 量 の 比 較 成 人 カテーテル 検 査 T L D ( mgy ) 実 測 した 皮 膚 入 射 面 積 n=75 y = 1.01x P <.0001 r = Calculated Dose ( mgy) T L D ( mgy ) 基 準 点 での 皮 膚 入 射 面 積 n=75 y = 0.86x P <.0001 r = Calculated Dose ( mgy) 坂 本 肇 他 : 新 しく 規 格 化 されたインターベンショナル 基 準 点 についての 考 察 日 放 技 学 誌 60(4), , 2004

61 間 接 測 定 法 術 者 がリアルタイムで 患 者 皮 膚 線 量 を 把 握 できれば 最 適 化 へ 技 師 面 積 線 量 空 気 カーマ IEC JIS 規 格 に 準 拠 した 装 置 では 積 算 空 気 カーマの 線 量 表 示 表 示 精 度 ±50% ±35%

62 IEC(JIS)での 基 準 空 気 カーマの 測 定 法 入 射 線 量 Incident Dose ( mgy ) 推 奨 の 測 定 方 法 装 置 表 示 線 量 20cm 1/2 IRP 空 気 カーマ 1/2

63 間 接 測 定 法 装 置 表 示 線 量 空 気 の 吸 収 線 量 (mgy) 入 射 皮 膚 線 量 皮 膚 の 吸 収 線 量 (mgy) IRP

64 装 置 表 示 線 量 ( 基 準 空 気 カーマ)と 皮 膚 線 量 の 関 係 IRP 基 準 空 気 カーマ Kiair ( mgy ) 入 射 線 量 装 置 表 示 値 KID ( mgy ) Kiair = KID Cf テーブルの 吸 収 :T Kair = KID Cf T 後 方 散 乱 係 数 :BSF Cf : 補 正 係 数 基 準 線 量 Reference Dose ( mgy ) 入 射 表 面 線 量 RD = KID Cf T BSF 組 織 線 量 変 換 係 数 :CF 入 射 皮 膚 線 量 Entrance Skin Dose ( mgy ) ESD = KID Cf T BSF CF 坂 本 肇 : 実 践 医 療 被 曝 線 量 測 定 法 血 管 撮 影 IVR 日 放 技 会 誌 56(8),60-69, 2009

65 照 射 線 量 吸 収 線 量 変 換 係 数 ( CF ) 空 気 のW 値 33.97eV S.M.Seltzer&J.H.Hubbellのデータより

66 検 査 テーブルのX 線 吸 収 率 Absorbed rate ( % ) Tube Voltage ( kv ) ( Effective Energy kev )

67 インターベンショナル 基 準 点 と 入 射 皮 膚 位 置 過 大 評 価 100cm IRP 測 定 誤 差 成 人 心 臓 領 域 腹 部 領 域

68 腹 部 領 域 IVR 患 者 入 射 皮 膚 線 量 実 測 した 最 大 入 射 皮 膚 線 量 推 定 された 総 入 射 皮 膚 線 量 Patient Skin Dose ( mgy ) y = 24.7x r = 0.77 r 2 = Fluoroscopic Time ( min ) Calculated Dose ( mgy) y = 29.4x r = 0.73 r 2 = Fluoroscopic Time ( min ) TLDによる 実 測 での 最 大 入 射 皮 膚 線 量 と 透 視 時 間 との 関 係 面 積 線 量 を 利 用 した 表 示 線 量 より 推 定 さ れた 総 入 射 皮 膚 線 量 と 透 視 時 間 との 関 係

69 血 管 造 影 領 域 での 画 質 と 線 量 本 日 のメニュー 1. 線 量 の 種 類 と 確 認 2. 血 管 造 影 領 域 での 画 質 と 線 量 3. 血 管 造 影 領 域 での 被 曝 線 量

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