Evaluation of patient dose during fluoroscopically guided cervical spinal fusion

Abstract

Τα τελευταία χρόνια, ένας ολοένα αυξανόμενος αριθμός ακτινοσκοπικά καθοδηγούμενων επεμβάσεων έχει εισαχθεί στον τομέα της χειρουργικής της σπονδυλικής στήλης. Ωστόσο, η χρήση ακτινοσκόπησης από νευροχειρουργούς, όπου στις περισσότερες περιπτώσεις έχουν ελλιπή εκπαίδευση και ενημέρωση σε θέματα ακτινοπροστασίας, έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση των κινδύνων από την ακτινοβολία τόσο για τους ασθενείς όσο και για το προσωπικό. Έτσι, η παρακολούθηση της δόσης του ασθενούς και του προσωπικού, η βελτιστοποίηση της καθώς και η εφαρμογή ενός προγράμματος διασφάλισης ποιότητας γίνεται απαραίτητη σε όλες τις επεμβατικές διαδικασίες της σπονδυλικής στήλης.Στα πλαίσια της διατριβής, πραγματοποιήθηκε αξιολόγηση και βελτιστοποίηση της δόσης ασθενούς και της ποιότητας εικόνας στην ακτινοσκοπικά καθοδηγούμενη αυχενική δισκεκτομή και σπονδυλοδεσία. Η δόση του ασθενούς αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας τις παραμέτρους δόσης που καταγράφηκαν από τη δοσιμετρική αναφορά του ακτινοσκοπικού συστήματος (χρόνος ακτινοσκόπησης, γινόμενο kerma-επιφάνειας (KAP), συσσωρευτική δόση (CD)), ενώ μελετήθηκε και η συσχέτιση των τιμών του KAP και της CD με τον χρόνο ακτινοσκόπησης. Οι τιμές του KAP, οι παράμετροι έκθεσης (υψηλή τάση, ρεύμα λυχνίας, παροχή λυχνίας) καθώς και η γεωμετρία ακτινοβόλησης (προβολή, μέγεθος πεδίου ακτινοβόλησης, απόσταση εστίας-ανιχνευτή και εστίας-δέρματος) χρησιμοποιήθηκαν ως ‘‘είσοδος’’ στο λογισμικό CALDoseX 5.0 που βασίζεται σε προσομοίωση Monte Carlo, για τον υπολογισμό της δόσης εισόδου (ESD) και της ενεργού δόσης (ED) στον ασθενή, καθώς και της δόσης που λαμβάνει ο θυρεοειδής αδένας. Ως μέρος της διατριβής, υπολογίστηκαν επίσης και συντελεστές μετατροπής που βασίζονται στην τιμή του KAP, για τον υπολογισμό της μέσης δόσης του συνόλου των οργάνων κατά τις επεμβάσεις αυτές. Οι παράγοντες που λαμβάνονται υπόψη είναι το φύλο του ασθενούς, ο σωματότυπός του, ο τύπος της σπονδυλοδεσίας (ενός ή πολλαπλών επιπέδων), η προσπέλαση καθώς και η εμπειρία του νευροχειρουργού. Επίσης, πραγματοποιήθηκε σύγκριση των αποτελεσμάτων με αντίστοιχες δοσιμετρικές μελέτες από τη διεθνή βιβλιογραφία.Προκειμένου να βελτιστοποιηθεί η διαδικασία της επέμβασης, τόσο ως προς τη δόση που λαμβάνει ο ασθενής όσο και ως προς την ποιότητα εικόνας πραγματοποιήθηκε πειραματική μελέτη με τη χρήση ομοιώματος από PMMA και του ‘‘εργαλείου ελέγχου’’ TOR 18FG για την προσομοίωση του ασθενούς, υπό τις κλινικές συνθήκες ακτινοβόλησης. Μελετήθηκε η επίδραση όλων των παραμέτρων που επιλέγονται από τον χειριστή του ακτινοσκοπικού συστήματος (είδος ακτινοσκόπησης: συνεχής ή παλμική, χαμηλής ή υψηλής δόσης, ηλεκτρονική ή γεωμετρική μεγέθυνση) καθώς και του μεγέθους του ασθενούς, ως προς τη δόση εισόδου στον ασθενή και στον ανιχνευτή εικόνας. Οι εικόνες που προέκυψαν από όλους τους συνδυασμούς ακτινοβόλησης αξιολογήθηκαν τόσο από παρατηρητές ως προς την ανιχνευσιμότητα και διακρισιμότητα αντικειμένων χαμηλής και υψηλής αντίθεσης αντιστοίχως, όσο και με φυσικούς δείκτες ποιότητας εικόνας (λόγος σήματος προς θόρυβο (SNR), λόγος αντίθεσης προς θόρυβο (CNR), διακριτική ικανότητα υψηλής αντίθεσης (HCSR)). Επίσης, ορίστηκε και ένα συνολικός δείκτης ποιότητας (FOM), ως συνδυασμός της δοσιμετρικής και απεικονιστικής απόδοσης του ακτινοσκοπικού συστήματος, ώστε να επιλέγεται ο βέλτιστος τρόπος λειτουργίας του σε συνάρτηση με το μέγεθος του ασθενούς. Επιπρόσθετα, δίνονται και πρακτικές οδηγίες για την περαιτέρω βελτιστοποίηση της ακτινοπροστασίας κατά τις επεμβάσεις αυτές.Επιπλέον, στα πλαίσια της διαδικασίας ανάπτυξης και εφαρμογής προγράμματος διασφάλισης ποιότητας και ακτινοπροστασίας για τις νευροχειρουργικές επεμβάσεις στη σπονδυλική στήλη, υπολογίστηκαν τοπικά διαγνωστικά επίπεδα αναφοράς (LDRLs) και επίπεδα δράσης (ALs) τόσο για τις επεμβάσεις αυχενικής δισκεκτομής και σπονδυλοδεσίας όσο και θωρακικής-οσφυϊκής δισκεκτομής και σπονδυλοδεσίας. Πραγματοποιήθηκε επίσης, προκαταρκτικός υπολογισμός της ESD, ED και της δόσης στους γονάδες των ασθενών που συμμετείχαν σε επεμβάσεις θωρακικής και οσφυϊκής μοίρας, χρησιμοποιώντας κατάλληλους συντελεστές μετατροπής των τιμών του KAP. Τα επίπεδα αναφοράς υπολογίστηκαν ως το 75% και 10% αντιστοίχως, για τις τιμές του χρόνου ακτινοσκόπησης, του KAP και της CD, με τρεις μεθόδους (για τον συνολικό αριθμό ασθενών, με τη μέθοδο της διόρθωσης μεγέθους και τη μέθοδο ζώνης βάρους) και συγκρίθηκαν μεταξύ τους και με αντίστοιχες τιμές από τη διεθνή βιβλιογραφία. Μελετήθηκαν τα ιστογράμματα της κατανομής των τιμών του KAP και της CD και συσχετίσθηκαν οι τιμές δόσης με τον χρόνο ακτινοσκόπησης. Επίσης, αξιολογήθηκε η επίδραση στα επίπεδα αναφοράς διάφορων ανατομικών, κλινικών και τεχνικών παραμέτρων που επηρεάζουν την πολυπλοκότητα της κάθε επέμβασης. Οι παράμετροι που μελετήθηκαν είναι η ηλικία και το φύλο του ασθενούς, ο σωματότυπός του, ο τύπος της σπονδυλοδεσίας (ενός ή πολλαπλών επιπέδων), η προσπέλαση και τα επίπεδα της επέμβασης, το είδος των εμφυτευμάτων (κλωβός ή/και πλάκες, ράβδοι, βίδες), καθώς και η εμπειρία του νευροχειρουργού.Τέλος, αναλύονται οι περιορισμοί της διατριβής και προτείνονται θέματα μελλοντικής μελέτης που θα συμβάλλουν στην προσπάθεια ενημέρωσης, εκπαίδευσης και απόκτησης κουλτούρας ακτινοπροστασίας από τους νευροχειρουργούς και όλους τους εμπλεκόμενους στις ελάχιστα επεμβατικές τεχνικές της σπονδυλικής στήλης.