Uso de modelagem computacional para avaliação da exposição médica e ocupacional durante procedimento de cardiologia intervencionista

Abstract

Introdução : A cardiologia intervencionista (CI) é um ramo da medicina que utiliza imagens fluoroscópica  para documentar, acompanhar, diagnosticar e tratar pacientes com problemas cardiacos. A principal vantagem, além do uso de imagens durante os procedimentos, é a redução do risco de complicação e efeitos colaterais. A pré-visualização em tempo real é possível graças à técnica de fluoroscopia. Nesse tipo de procedimento, uma boa qualidade da imagem é conseguida utilizando agentes de contraste intravenosos e um sistema de melhoramento de imagem. Embora sejam enormes os beneficios para o paciente, a CI é caracterizada por altas doses de radiação, tanto para o paciente quanto para o médico. Existe, atualmente, uma obrigação legal de registrar a dose para o paciente na forma de estimativas de dose. Dentro da área da medicina, os profissionais que realizam procedimentos de CI são os mais expostos à radiação [1, 2]. Em CI, a principal fonte de exposição do pessoal é a radiação espalhada isotropicamente, pelo o corpo do paciente. Para minimizar a exposição é recomendado à utilização de proteção adicional como aventais, óculos de proteção e proteções móveis suspensas.  

A determinação experimental do efeito da radiação espalhada no valor da dose ocupacional pode ser feita usando simuladores antropomórficos físicos. Contudo, durante o procedimento é praticamente impossível e uma solução pode ser obtida por meio de simulação Monte Carlo. Neste sentido, o principal objetivo deste trabalho é utilizar simulações de Monte Carlo para avaliar a exposição ocupacional em termos de coeficiente de conversão de dose efetiva (CC_E) e dose equivalente (CC_H) das lentes dos olhos do médico intervencionista nomalizados pelo produto dose-área (PDA).

Metodologia : Neste estudo, o médico e o paciente foram representados pelo o simulador antropomórifoco computacinal MASH3, que foram construídos com base nas caracteristicas antropométricas do homem de referência definidos pela ICRP 89, que possui 176 cm de altura e 73 kg de massa córporea [3].  Além da modelagem dos principais equipamentos da sala de CI como cama do paciente, cortina de chumbo, mesa de instrumentação cirúrgica, tubo de raios-X, detector flat painel, foram modelados equipamentos de proteção como óculos e protetores de tireóide e barreiras suspensas com 0,5 mm de espessura de chumbo cada. Além do médico e do paciente, a Figura 1 mostra os equipamentos modelados. As simulações foram rodadas no código de transporte de radiação MCNPX (versão 2.7.0). Foi utilizada uma fonte pontual de raios-X emitindo fótons em quatro projeções de feixe: ântero-posterior (PA), lateral esquerdo (LAO90), oblíqueo lateral esquerdo e direito (LAO65 e RAO65). Foi utilizada uma tensão no tubo de 80 kVp e uma filtração total de 3.5 mmAl. Os espectros de fótons foram gerados com o software SRS 78. Para que as incertezas estatísitcas alcançaessem valores aceitavéis, em todos os cenários de irradiação foram utilizadas um bilhão de histórias de partículas.

Figura 1. Vista das direções de feixe oblíqua anterior esquerda - RAO65 (A) e esquerda - LAO65 (B), respectivamente, pôstero-anterior - PA (C) e lateral esquerda - LAO90 (D) da configuração de CI composta por dois simuladores antropomórficos representando o médico intervencionista e o paciente sobre uma mesa cirúrgica.

Resultados : Os resultados dos coeficiente de conversão para dose equivalente e efetiva para o médico e o paciente estão apresentados na Tabela 1. É possível observer que o medico intervencionista está mais  exposto à radiação quando a projeção LAO90 é utilizada. Nas projeções LAO90 e LAO65, o tubo de raios-X está localizado do lado do médico e a radiação retroespalhada do detector flat painel e, principalemte, do corpo do paciente, representa a principal contribuição para o aumento da exposição do médico intervencionista. Comparada com a projeção PA e RAO65, que obtiveram os menores valores de CC_E, a projeção LAO90 teve um aumento de 3 vezes, enquanto as lentes dos olhos tiveram um aumento nos CC_H de 2 e 2,7 vezes, respectivamente. Para o paciente, a projeção mais crítica foi a LAO90. Este resultado era esperado, pois o feixe é projetado diretamente sobre o paciente. Nas outras situações, o tubo de raios-X está embaixo da mesa do paciente, que atenua parte dos fótons que chegariam aos órgãos do paciente.

Tabela 1. Coeficiente de conversão para dose equivalente (CC_H) das doses nas lentes dos olhos e dose efetiva (CC_E) para o médico e pacinete. σ_A representa a incerteza Tipo A da simulação.

Paciente (mSv/Gy.cm²)

Médico (µSv/Gy.cm²)

CC_E

σ_A

CC_{H (lentes dos olhos)}

σ_A

CC_E

σ_A

PA

1,0E-01

0,2%

2,2E-01

6,4%

1,4E-02

2,0%

LAO65

6,8E-02

0,2%

2,6E-01

5,7%

2,3E-02

1,8%

RAO65

7,2E-02

0,2%

1,6E-01

7,3%

1,3E-02

2,2%

LAO90

1,4E-01

0,2%

4,2E-01

4,5%

4,5E-02

1,8%

Conclusão : Neste trabalho, foi utilizado o simulador antropomórfico MASH3 e o código computacional MCNPX para calcular coeficientes de conversão de dose equivalente das lentes dos olhos e dose efetiva para o médico num cenário típico de cardiologia intervencionista. Também foi feita a avaliação da exposição médica em termos de coeficiente de conversão de dose efetiva. Para os dois indíviduos, a projeção mais crítica foi a LAO90, que comparada com as projeções de feixe PA e RAO65 teve um aumento no valor de CC_E de quase três vezes para o médico. Os CCH e CCE fornecidos por este estudo podem ser úteis para avaliação das exposições em procedimentos de CI.