а) Воздействие излучения. Ионизирующее излучение при стоматологических исследованиях может быть причиной стохастических эффектов (генетические мутации и канцерогенез), риск которых увеличивается с увеличением полученной дозы. Хотя дозы облучения при дентальной радиографии, как правило, значительно ниже, чем при общемедицинских радиологических обследованиях, увеличение количества проводимых КЛКТ может способствовать увеличению воздействия излучения на население.
Для того чтобы ионизирующее излучение было минимальным для пациентов при получении диагностически приемлемых изображений, при выборе типа радиографического исследования всегда должны соблюдаться соответствующие критерии и принцип ALARA (as low as reasonable accessible — так низко, как разумно возможно) (уровень ионизирующего излучения должен быть настолько низким, насколько он разумно достижим). Как и во всех случаях радиографических процедур, КЛКТ-обследование должно быть оправдано, демонстрируя, что диагностическая польза для пациента перевешивает потенциальный риск от ионизирующего излучения. Кроме того, по возможности следует использовать протоколы уменьшения дозы.
б) Дозиметрия ионизирующих излучений. Дозу излучения, генерируемую при радиографическом исследовании, можно определить при помощи различных измерительных инструментов. Доза излучения (измеренная в греях [Гр] или миллигреях [мГр]) представляет собой количество энергии, поглощаемое единицей массы ткани. Эффективная доза (широко используемый тип измерений) является оценкой индуцированного облучением риска стохастических эффектов для человека и представляет собой сумму доз энергии, передаваемых отдельным органам и тканям, соотнесённым со взвешенным в соответствии с их радиочувствительностью коэффициентом.
Она измеряется в зивертах (чаще выражается как микрозиверт [мкЗв]) и является полезным инструментом для сравнения биологического риска от различных радиографических устройств и различных радиографических воздействий внутри одного и того же устройства.
Дозы облучения при КЛКТ сильно отличаются в зависимости от устройства и выбора протоколов визуализации (особенно от поля зрения и силы тока). С постоянным развитием и внедрением новейших технологий становится возможным постепенное снижение дозы излучения при КЛКТ. Таким образом, эффективные дозы, полученные при КЛКТ-обследовании, могут быть больше, меньше, или сравнимы с полнообъёмной внутриротовой радиографией.
Эффективные дозы при КЛКТ обычно значительно ниже, чем дозы при МСКТ. Эффективные дозы при КЛКТ-обследовании варьируют от 11 до 674 мкЗв (среднее значение: 61 мкЗв) для малых и средних значений ПЗ (объёмы <10 см) и 30-1,073 мкЗв (среднее значение: 87 мкЗв) для больших ПЗ (объёмы> 10 см). Для сравнения, приблизительные эффективные дозы, генерируемые во время других типов исследований, следующие: панорамная томограмма: 9-26 мкЗв; внутриротовая радиографическая серия всех зубов: 34,9 мкЗв (фосфорные пластины/плёнка F-speed, прямоугольная коллимация), 170,7 мкЗв (фосфорные пластины/плёнка F-speed, круглая коллимация) или 388 мкЗв (D-speed плёнка, круглая коллимация); МСКТ: 280-1410 мкЗв. Среднее фоновое излучение в Соединённых Штатах составляет 8 мкЗв в день.
Поскольку эффективную дозу невозможно регулярно измерять, то в качестве индекса дозы воздействия на пациента обычно используются другие способы измерения, например, такие как произведение дозы на площадь (ПДП). ПДП (измеренное в мГр x см2) показывает как уровень дозы в пучке, так и площадь, подвергшуюся излучению. ПДП зависит от конкретного устройства и параметров воздействия, независимо от того, какого пациента будут сканировать и какой пациент находится в месте экспозиции, тогда как на эффективную дозу влияют размеры пациента и размер области, которая подвергнется облучению. Некоторые КЛКТ-аппараты предоставляют данные по ПДП при каждой экспозиции.
Стоматологи и операторы КЛКТ-аппаратов должны знать среднее ПДП, производимое их КЛКТ-аппаратом, а также как ПДП отличается при различных типах исследований (например, при сканировании с одним большим ПЗ против сканирования с двумя небольшими ПЗ).
В отличие от других типов радиологических обследований, на данный момент у дентальных методов использования КЛКТ нет диагностических эталонных уровней (ДЭУ) для ПДП. ДЭУ — это уровни доз в медицинской радиодиагностической практике для типовых исследований групп пациентов стандартного размера или стандартных фантомов для типов оборудования, получивших широкое распространение. ДЭУ помогают в радиационной защите, определяя нормальные уровни доз, направляя радиографию на путь предупреждения неоправданно высоких доз облучения для пациентов. Как только ДЭУ устанавливаются, правилом хорошего тона становится использование уровней доз, которые не превышают ДЭУ.
(Слева) Снимок экрана с рабочей станции КЛК томографа Carestream 9300 показывает эффект изменения поля зрения (ПЗ) на радиационном выходе излучения. При использовании ПЗ 8x8 см произведение дозы на плошадь (ПАП) составляет 785 мГр х см2.
(Справа) Уменьшение ПЗ до 5x5 см уменьшает ПАП до 390 мГр х см2. Размер вокселя и значения миллиампер секунд (мА х с) постоянны. На основе диагностической задачи необходимо выбрать наименьшее ПЗ, чтобы минимизировать уровень облучения пациента.
(Слева) Видно влияние изменения значения миллиампер (мА) на радиационный выход излучателя. При 8 мА ПДП составляет 785 мГр х см2.
(Справа) При отсутствии изменений у других параметров экспозииии или ПЗ уменьшение мА до 4 уменьшает ПДП до 392 мГр х см2. Уменьшение значения мА х с связано с генерацией меньшего количества рентгеновских фотонов, что эффективно снижает воздействие излучения на пациента.
(Слева) Видно влияние изменения размера вокселя на радиаиионный выход излучателя. При размере вокселя 90 мкм (0,09 мм) ПАП составляет 609 мГр х см2. Обратите внимание на мА = 5.
(Справа) Увеличение размера вокселя до 200 мкм (0,2 мм) приводит к снижению ПАП до 390 мГр х см2 из-за уменьшения мА до 3,2. Хотя меньшие размеры вокселей связаны с улучшенным пространственным разрешением, для поддержания адекватного качества изображения им требуется большая сила излучения (увеличенное значение мА х с).
в) Факторы, влияющие на уровень облучения при КЛКТ. Предварительно установленные протоколы сбора данных в КЛКТ-устройствах помогают оптимизировать дозу облучения, опираясь на диагностическую задачу. Предустановленные программы предоставляют параметры сканирования для выбора размера и положения ПЗ, возраста и размера пациента, диагностической задачи или размера вокселя и количества проекций. Кроме того, многие аппараты позволяют вручную регулировать параметры экспозиции. Комбинация этих выборов определяет длительность сканирования и уровень ионизирующего излучения от него. Важно понимать влияние каждого параметра настройки на качество изображения и дозу облучения.
Нижеперечисленные факторы влияют на дозу облучения; в зависимости от устройства КЛКТ, они могут контролироваться или не контролироваться оператором.
1. Поле зрения (ПЗ). Если все остальные факторы воздействия неизменны, то чем больше ПЗ, тем больше эффективная доза облучения для пациента. КЛКТ-аппараты с изменяемым ПЗ позволяют проводить экспозицию, которая ограничена областью интереса, через коллимацию пучка, что приводит к значительному снижению уровня облучения.
2. Миллиампер в секунду (мА х с). Количество рентгеновского излучения, получаемого при радиографической экспозиции, измеряется в мА-c. Это произведение силы тока трубки, измеряемое в мА на времяэкспозиции, измеренного в секундах. Для КЛКТ-томографов, в которых экспозиция излучения носит импульсный характер (прерывистое), время экспозиции относится к длительности импульса, который и представляет собой время фактической генерации рентгеновского излучения. Уровень силы тока в секунду, выбранный во время исследования, влияет на количество рентгеновских фотонов, испускаемых рентгеновской трубкой, но не влияет на энергию пучка.
Если все другие факторы постоянны, низкодозовые протоколы излучения или протоколы с высокой разрешающей способностью (за счет уменьшения или увеличения мА соответственно) могут изменять эффективную дозу облучения пациента.
3. Размер вокселя. Размер вокселя является основным определяющим фактором пространственного разрешения. Использование меньших размеров вокселя требует большего количества излучения для поддержания адекватного качества изображения; этого можно достигнуть за счет увеличения мА-c, который неизменно увеличивает дозу. Меньшие ПЗ и связанное с ними уменьшение размеров вокселя могут привести к увеличению уровня облучения. Вариант с низким разрешением на сканере КЛКТ может существенно снизить уровень облучения пациента и может использоваться для диагностических задач, не требующих высокой детализации.
Тем не менее в некоторых устройствах КЛКТ увеличение размера вокселя не сопровождается автоматическим уменьшением уровня излучения.
4. Размеры и возраст пациента. Из-за относительных размеров и расположения органов при прохождении пучка излучения эффективные дозы у некрупных пациентов могут быть выше, чем у более крупных пациентов, при использовании одних и тех же параметров воздействия. Кроме того, переэкспозиция области может быть неочевидной из-за возможности регулировки яркости и контрастности с помощью программного обеспечения КЛКТ. Таким образом, пациенты меньших размеров могут подвергнуться чрезмерному ионизирующему излучению если параметры воздействия не выбраны надлежащим образом. Это особенно важно в детской практике, поскольку риски при воздействии ионизирующего излучения более высокие у детей по сравнению со взрослыми.
Таким образом, операторы КЛКТ должны учитывать размеры и возраст пациента при выборе параметров исследования (особенно мАс).
5. Количество базовых проекций. Количество проекций/базовых снимков, полученных при вращении рентгеновской трубки и детектора вокруг головы пациента, напрямую влияет на дозу облучения пациента и на пространственное и контрастное разрешение сканирования. Некоторые КЛКТ-системы предлагают возможность частичного вращения сканера (например, 180° вместо стандартных 360°), которое, если выбрано, может привести к значительному снижению дозы облучения. Однако из-за того, что количество базовых снимков сокращается наполовину при таком выборе, качество изображения теоретически может ухудшиться.
(Слева) Аксиальные реформаты КЛКТ показывают эффект влияния изменения мА х с на шум изображения. Сканирование было провелено с использованием 24 мА.
(Справа) Сканирование, проведённое у того же паииента при 12 мА. При отсутствии каких-либо других изменений в параметрах экспозиции наблюдается увеличение шума с уменьшением излучения. Эффект повышенного уровня шума из-за уменьшения мА х с может значительно ухудшить качество изображения; последствия такой деградации зависят от поставленной задачи для диагностики.
(Слева) КЛКТ-реформаты показывают влияние изменения размера вокселя на качество изображения. Срезы показывают ВНЧС и пазухи с размером вокселя 0,25 мм.
(Справа) Изображения тех же областей с размером вокселя 0,4 мм были получены у того же пациента. Обратите внимание на улучшение пространственного разрешения, когда размер вокселя уменьшается до 0,25 мм. Однако уменьшение размера вокселя обычно сопровождается увеличением дозы облучения для поддержания адекватного качества изображения.
(Слева) Сагиттальный реформат КЛКТ показывает влияние КЛК-томографа на качество изображения. Сканирование было проведено с размером вокселя 0,3 мм с использованием 30 мА х с и 120 кВп.
(Справа) Сагиттальная проекция с другого устройства КЛКТ, также проведённого с размером вокселя 0,3 мм, с использованием 30 мА х с, но напряжение 110 кВ показывает увеличение детализации трабекулярной кости и более чёткие контуры кортикальной пластинки, несмотря на более низкое значение кВ, но одинаковый размер вокселя и мА х с. По параметрам экспозиции невозможно достоверно сравнить качество изображения между различными системами КЛКТ.
6. Напряжение трубки. Разность потенциалов в рентгеновской трубке, также называемая напряжением трубки, измеряется в киловольтах (кВ) или киловольт-пиках (кВп) и определяет энергию рентгеновских лучей. Если все остальные факторы воздействия неизменны, увеличение кВ ведет к увеличению эффективной дозы, хотя для некоторых поверхностных органов доза может уменьшаться. Увеличение кВ вплоть до пределов конкретного оптимального диапазона, как правило, приводит к снижению шума в изображениях. Оптимальный диапазон кВ для получения диагностических изображений зависит от используемого устройства и размеров пациента.
При уменьшении кВ с целью уменьшения дозы излучения необходимо учитывать несколько факторов. Во-первых, поскольку генерирование рентгеновского излучения менее эффективно при низком кВ, значение мА-c необходимо увеличить, чтобы избежать чрезмерного шума на изображениях. Во-вторых, размер пациента и диагностическая задача влияют на соответствующий выбор кВ. Производители устройств обычно предоставляют предустановленные протоколы излучения, которые учитывают оптимум кВ их устройства и могут также допускать ручную настройку кВ.
Из-за сложности воздействия кВ на качество изображения лучше выбирать предустановленные производителем значения (если они имеются) в соответствии с размером пациента и диагностической задачей, а любого дальнейшего снижения дозы можно достигнуть путём изменения других параметров обследования.
7. Импульсный и непрерывный режим экспозиции. Генерирование излучения в системах КЛКТ с режимом непрерывной экспозиции продолжается на протяжении всего времени сканирования, в то время как в системах с импульсным режимом этот процесс прерывается, синхронизируясь с периодом, когда детектор готов к захвату излучения. При импульсном режиме воздействия излучение не генерируется, когда детектор передаёт сигнал изображения на компьютер. В результате в системах с импульсным излучением достигается значительное снижение эффективной дозы.
8. Другое. Кроме того, различия в технологии сенсоров и их чувствительности к рентгеновскому излучению, а также фильтрации могут влиять на дозу излучения.
г) Влияние дозы излучения на качество изображения. Несмотря на то что по возможности следует использовать протоколы снижения дозы, её уменьшение при КЛКТ обычно связано с увеличением шума, что может отрицательно сказаться на качестве диагностических изображений. Степень ухудшения качества может быть переменной, зависящей от конкретного устройства КЛКТ и параметров воздействия, а значимость такого ухудшения качества изображения зависит от рассматриваемой диагностической задачи.
Диагностические задачи, требующие более высокого уровня детализации (например, визуализация пространства периодонтальной связки), могут иметь меньше возможностей для снижения дозы, тогда как высококонтрастные диагностические задачи, не требующие столь детальных данных, такие как оценка места имплантации, могут быть более приемлемыми для снижения дозы. Анализ места имплантации, в основном, требует визуализации «интерфейсов» костной ткани. Низкие значения силы тока не влияют отрицательно на изображение таких высококонтрастных структур, а уменьшение числа базовых снимков и увеличение размеров вокселей не продемонстрировали снижения точности измерения на участках планируемой имплантации.
Поэтому при выборе протоколов излучения следует использовать более низкие установки экспозиции для минимизации дозы излучения, но применяемая редукция дозы не должна быть настолько экстремальной, чтобы скомпрометировать качество диагностики у получаемых изображений. Оптимальный баланс между дозой и качеством изображения необходимо искать на основе диагностической задачи, тем самым снижая риск неблагоприятного воздействия на пациентов.
