Backscatter factors calculation for intraoral dental radiology

Abstract

The dosimetry of intraoral radiography procedures is of great interest since dental examinations are among the most numerous radiological procedures. Usually, the surveys are performed using measurements free in air. The entrance surface air kerma (K e ) can be estimated from measurements of incident air kerma and the use of backscatter factors (BSF). The purpose of this work is to calculate BSF values suitable for intraoral radiography. In addition to specific intraoral radiography, a comprehensive reassessment of internationally recommended BSF values was performed through Monte Carlo simulations. Moreover, the K e was estimated using the calculated BSF values for a sample of 44 intraoral radiography systems. The interpolation of intraoral radiography BSF values from reference data can lead to an overestimation of up to 10% and 6% in comparison with the values calculated in this work for monoenergetic photons and x-ray spectra, respectively. Such discrepancy may be relevant when defining diagnostic reference levels (DRLs) or performing quality control tests. The calculations for a sample of 44 intraoral radiography systems showed that the majority of the equipment operates with an entrance surface air kerma higher than 3.5 mGy. In the case of adopting a single value to estimate K e , the use of BSF equal to 1.2 results in less dispersion compared to calculated values in this work and the use of 1.1 can underestimate K e values up to 12%.

Monte Carlo simulation of air kerma rate constants for different radionuclides

“…Thus, in the context of MC simulations for shielding optimization, the radionuclide photon spectrum will directly affect the results. Since Monte Carlo simulation-derived results require validation (7)(8)(9)(10)(11)(12), air kerma dose rate constant values can be reproduced to validate the photon spectra of radionuclides considered in the simulation scenario. Furthermore, the air kerma rate calculations using Monte Carlo simulations can be used to investigate sources of uncertainty and contribute to generating more accurate values.…”

Niveles de Referencia de Dosis (DRL) en estudios radiológicos para obtención de imágenes intraorales digitales. Valores preliminares para Costa Rica

“…La protección radiológica sigue siendo uno de los mayores desafíos en la aplicación de radiaciones ionizantes en la medicina, sin embargo, es indiscutible el beneficio de las radiaciones ionizantes presentes en el diagnóstico y la terapia, por lo que se requiere de un enfoque equilibrado, que asegure al mismo tiempo minimizar los riesgos al paciente (1,2).…”

“…Solo en Estados Unidos se estima que se realizaron más de 325 millones de procedimientos que involucraron imágenes dentales, de los cuales 300 millones fueron intraorales, 20 millones panorámicas y 5 millones por "cone beam" con una dosis colectiva de 14000 Sv hombre (9). Los DRLs en radiografía intraoral generalmente se determinan utilizando medidas libres en el aire, donde el kerma en aire de la superficie de entrada (K a,e ) es el más usual y se puede estimar a partir de mediciones de kerma en aire incidente (k a,i ) y el uso de factores de retrodispersión (BSF) (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)11). Los valores internacionalmente establecidos indican que dicho factor se encuentra entre 1.1 y 1.2 para radiografía intraoral como recientemente fue comprobado por Paixao, Oliveira y Viera (2021), los cuales a partir de exhaustivas simulaciones de Montecarlo demostraron que en el caso de adoptar un valor único para estimar Ke, el uso de BSF igual a 1.2 sobrestima los valores de K a,e en menos de un 3% en comparación con la calculada por Montecarlo, mientras que un valor de 1.1 puede subestimar los valores de K a,e hasta en un 12% (1).…”