, Volume 115, Issue 1, pp 152-169
Date: 14 Dec 2009

Dose reduction in multislice CT by means of bismuth shields: results of in vivo measurements and computed evaluation

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Abstract

Purpose

We investigated the amount of patient dose reduction in the thyroid, lens of the eye and the breast when using bismuth protections in multislice computed tomography (CT) exams as well as their influence on the quality of diagnostic images.

Materials and methods

The radiation dose was measured by using thermoluminescence dosimeters. The study was conducted on the two CT scanners installed in our radiology department (64 and eight slices). The shield effects on the CT image were evaluated by measuring the signal-to-noise ratio in a phantom and in vivo, and by verifying the presence of artefacts on patients’ images. The obtained organ-dose reduction factors were used to evaluate the effects of shielding on the effective dose.

Results

The shielding attenuation ranged from 30% to 60% depending on the CT scan protocols and organs. The difference between shielded and unshielded signal-to-noise ratio was statistically significant but within the standard requirements for quality assurance. Results were in agreement with the radiologists’ perception of image quality. The use of the shields allowed up to 38% reduction of effective dose.

Conclusions

Use of bismuth shields significantly decreases both organ and effective radiation dose, with a consequent reduction in health risk for the patient, quantified in 1.4 fewer cases of radiation-induced tumours every 5 years in our centre (12,100 exams/year), in agreement with the risk factors proposed by Publication 60 of the International Commission on Radiological Protection (ICRP). The relative inexpensiveness of these protections, their easy application and their substantial lack of influence on image quality suggest their massive introduction into routine clinical practice.

Riassunto

Obiettivo

È stata valutata la riduzione della dose a tiroide, cristallino e mammella ottenuta utilizzando protezioni in bismuto durante l’esecuzione di indagini mediante tomografia computerizzata (TC) con apparecchiature multislice e l’influenza sulla qualità dell’immagine radiografica di queste protezioni.

Materiali e metodi

La dose è stata valutata utilizzando dosimetri termoluminescenti (TLD). Lo studio è stato condotto sulle due apparecchiature TC installate presso il nostro dipartimento (64 e 8 slice). Gli effetti degli schermi sulla qualità dell’immagine radiografica sono stati valutati in fantoccio considerando il rapporto segnale rumore e in vivo verificando la presenza di artefatti sull’immagine del paziente. I fattori di riduzione della dose ottenuti sono stati utilizzati per valutare l’effetto degli schermi sulla dose efficace.

Risultati

Il potere di attenuazione degli schermi è varabile fra il 30% e il 60% in funzione dei protocolli utilizzati e degli organi considerati. La differenza fra il rapporto segnale rumore per immagini con schermi e senza schermi è statisticamente significativa, ma all’interno dei limiti richiesti per l’assicurazione di qualità; i risultati sono in accordo con la percezione dei radiologi sulla qualità dell’immagine. L’uso degli schermi permette di ottenere sino al 38% di riduzione della dose efficace.

Conclusioni

L’utilizzo degli schermi in bismuto consente di ottenere una riduzione sia della dose agli organi che della dose efficace con una conseguente riduzione del rischio per i pazienti, quantificata in 1,4 casi in meno di tumori radio-indotti ogni 5 anni nel nostro centro (12100 esami/anno) in accordo con i fattori di rischio proposti dall’International Commission on Radiological Protection (ICRP) pubblicazione 60. Il relativo basso costo di queste protezioni, la facilità di utilizzo e la sostanziale ininfluenza sulla qualità dell’immagine ne suggeriscono l’introduzione estensiva nella routine clinica.