Radiation monitoring system in clinical imaging

Tese de mestrado, Bioinformática e Biologia Computacional (Bioinformática) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016A prestação de cuidados de saúde está muito apoiada em técnicas de diagnóstico radiológico nas suas variadas formas, desde a radiografia convencional aos métodos mais sofisticados de aquisição de imagem como a radiologia digital, a tomografia computorizada, mamografia digital, entre outras. Estas práticas são realizadas em instituições de dimensão e apetrechamento técnico variado desde os grandes hospitais centrais a pequenos centros de radiologia. Comum a todos eles, está a utilização de radiações ionizantes que, a par das suas inegáveis qualidades e contributo para a saúde e bem-estar das populações, tem igualmente potencial de, sendo desadequadamente utilizadas, produzirem efeitos indesejáveis. A proteção radiológica tem vindo a desenvolver normas e regras que nos orientam para doses de radiação adequadas aos diversos procedimentos de forma a maximizar o seu benefício através da obtenção de informação adequada e necessária com o mínimo de risco associado. A aplicação destes níveis de referência deve ter em conta as características dos pacientes, que variam com a sua idade, peso, género e outros fatores. Dado que em geral, em cada instituição, é necessário tratar mais de uma centena de exames diariamente, é fundamental ter meios que potenciem a informação recolhida com um processamento automático e que seja apresentada em formato adequado permitindo a sua análise em tempo útil. O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um sistema informático que permite, na web, analisar estatisticamente vários parâmetros da imagem, entre os quais, a dose de radiação, a tensão elétrica, tempo de exposição e força de compressão (no caso das mamografias) aplicados e também a comparação dos valores obtidos com as diretivas europeias. Adicionalmente, o sistema também permite o upload de dados num perfil de utilizador acessível com password, para que seja possível a visualização de dados próprios. Como caso de estudo, recolheram-se de um hospital público português, dados de tomografias computorizadas, radiografias e mamografias efetuadas num mês. No geral, os resultados não diferem muito das referências europeias à exceção do DLP (Dose Length Product) nos exames de tomografia computorizada cujos valores estão drasticamente acima das orientações sugeridas. Também são relatadas algumas radiografias cujos valores da tensão elétrica e de tempo de exposição estão ligeiramente acima das referências europeias. Nas mamografias existem dois casos específicos cuja dose de radiação atribuída está desajustada tendo em conta a espessura da mama da paciente. Por outro lado, também se observam valores de tempo de exposição relativamente superiores à guideline europeia.The health care service delivery is, today, being supported by radiological diagnose techniques in the most various ways, from the conventional x-ray to the more sophisticated image acquisition methods, such as digital radiology, computed tomography and mammography. These techniques are performed in institutions with varied technical equipment from the central hospitals to the small radiology centers. Common to them all, is the use of ionizing radiation which, along with its undeniable qualities and contribution to health and population welfare, has also the potential to produce undesirable effects when inappropriately used. The radiological protection has been developing standards and rules that guide us to appropriate radiation doses on the various procedures in order to maximize their benefit by obtaining adequate and necessary diagnostic information with minimal associated risk. The application of these references and guidelines should consider the patient’s characteristics such as weight, height, gender and other factors. Generally, in each institution it is necessary to process hundreds of exams daily being crucial to have the proper means to automatically process the retrieved data and present it, on a suitable format, allowing quick analysis. The present project had as main goal, the development of an informatic web-based system that permits statistical analysis of various imaging parameters such as radiation dose, exposure time, voltage and compression force (in mammographies), and the comparison of the obtained values with the European guidelines. Additionally, the system allows the upload of data in a user profile accessible by a keyword to make possible the analysis of own data. As a case-study, data from computed radiographies, computed tomographies and mammographies examinations were collected from a Portuguese public hospital and over a period of one month. Generally, the results don’t diverge from the reference levels, except for the DLP (Dose Length Product) in computed tomographies, whose values are drastically above the guidelines. Are also reported some computed radiographies whose voltage and exposure time values are slightly above the European references. In mammographies, there are two specific cases in which the assigned radiation dose is inadequate taking into account the patient’s breast thickness. On the other hand, is observed exposure time values relatively greater than the European guideline