Estimativa de dose efetiva e detrimento em exames de tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC)

Effective dose and detriment assessment in cone beam computed tomography (CBCT)

Virgínia Medeiros Ferreira ^I; Keli Bahia Felicíssimo Zocratto ^II; Cláudia Borges Brasileiro ^III

^I Programa de Pós-Graduação em Odontologia, Faculdade de Odontologia, Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Belo Horizonte, MG, Brasil
^II Curso de Odontologia, Centro Universitário Newton Paiva, Belo Horizonte, MG, Brasil
^III Núcleo de Radiações Ionizantes (NRI), Departamento de Engenharia Nuclear, Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Belo Horizonte, MG, Brasil

Contato: vilzinhamedeiros@yahoo.com.br, kelibahia.prof@newtonpaiva.br, cbbrasileiro@gmail.com

RESUMO

Objetivo: Estimar a dose efetiva (E) e o detrimento associados aos exames de Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico (TCFC), seguindo as últimas recomendações da International Comission on Radiological Protection (ICRP).Materiais e Métodos: A E foi calculada multiplicando-se as doses absorvidas/equivalentes pela medula óssea, tireóide, pele, superfície óssea, glândulas salivares, cérebro e órgãos remanescentes (região extra-torácica, linfonodos, músculo e mucosa oral), resultantes de diferentes equipamentos e protocolos de aquisição de imagens, pelo fator de peso desses tecidos. O detrimento foi estimado multiplicando-se o valor de E pelo coeficiente de probabilidade de efeitos estocásticos resultantes de baixas doses de radiação que é 5,7 x 10-2 eventos por Sievert (Sv). Os equipamentos e protocolos foram agrupados de acordo com o volume irradiado (campo de visão). A média, desvio padrão e coeficiente de variação de cada grupo foram calculados. Resultados: Protocolos que empregaram um campo de visão maior resultaram em aumento da dose efetiva e do detrimento. As médias (desvio-padrão) das doses efetivas para campos de visão pequeno, médio e grande foram 33,91 μSv (13,38), 82,85 μSv (74,26) e 107,99 μSv (43,82), respectivamente. O grupo de campo de visão pequeno apresentou menor coeficiente de variação (39%).Conclusão: A E resultante da TCFC é alta comparada a outros exames radiográficos convencionais, embora o detrimento seja relativamente pequeno. A indicação dos exames e a seleção dos protocolos devem ser criteriosamente justificadas de forma que os benefícios resultantes da exposição dos pacientes à radiação superem o potencial detrimento.

Descritores: Tomografia computadorizada de feixe cônico. Dosagem de radiação. Medição de risco.

ABSTRACT

Aim: To calculate the effective dose (E) and detriment associated with cone beam computed tomography (CBCT), following recommendations set forth by the International Comission on Radiological Protection (ICRP). Materials and Methods: The effective dose (E) was calculated by multiplying the absorbed/equivalent doses by the bone marrow, thyroid, skin, bone surface, salivary glands, brain, and remaining organs (extrathoracic region, lymphatic nodes, muscles, and oral mucosa), resulting from different equipments and imaging protocols, by tissue weighting factor of these tissues. Detriment was estimated by multiplying E by the probability coefficient for stochastic effects after exposure to low doses of radiation: 5.7 x 10-2 Sv-1. The equipment and protocols were grouped according to the irradiated volume (field of view - FOV). The mean effective doses, standard deviation, and variation coefficient of each group were also calculated. Results: Protocols that employed a larger FOV resulted in an increase of the effective dose and detriment. The mean (standard deviation) of E for small, medium, and large FOV were 33.91 μSv (13.38), 82.85 μSv (74.26), and 107.99 μSv (43.82), respectively. The small FOV group presented the lowest variation coefficient (39%). Conclusion: The E from CBCT are high when compared to other conventional radiography, although the detriment is relatively low. Recommendations for CBCT and the choice of protocol must be carefully justified so that the benefits of patient exposure outweigh the potential radiation detriment.

INTRODUÇÃO

Desde o início de sua utilização como método de diagnóstico por imagem, na década de 1970, a tomografia computadorizada (TC) passou por uma evolução e uma série de inovações, promovendo a melhoria da forma de aquisição e qualidade das imagens. Mesmo com esse avanço tecnológico, a aplicação da TC na área odontológica foi restrita. Isso aconteceu por um longo tempo em virtude do alto custo, dose elevada de radiação e dimensão excessiva dos equipamentos que foram desenvolvidos para imagens de corpo todo limitando sua aplicação na área odontológica¹ .

A introdução da tomografia computadorizada de feixe cônico (TCFC), no final da década de 1990, foi extremamente significativa e reverteu esse quadro. O desenvolvimento tecnológico resultou no surgimento de um aparelho relativamente pequeno, de custo menor e dose de radiação significativamente mais baixa quando comparada à TC convencional^2,3 . A TCFC permite a avaliação tridimensional do complexo dentomaxilofacial e sua aplicação como método de diagnóstico por imagem na prática clínica odontológica tem se expandido^4,5 .

As doses associadas à TCFC são significativamente menores quando comparadas às doses relacionadas aos exames por TC convencional, mas elevadas em relação aos métodos de diagnóstico por imagem rotineiramente empregados em odontologia. Nesse contexto, os riscos e benefícios associados à TCFC devem ser criteriosamente avaliados antes da indicação para a realização desses exames⁴ . Os diversos equipamentos disponíveis no mercado que utilizam a tecnologia de feixe cônico e a variedade de protocolos de aquisição de imagens podem resultar em diferentes doses de radiação absorvidas pelos pacientes e consequentemente alterar o risco de efeitos estocásticos decorrentes desses exames^6-7 .

O conceito de risco, definido como a probabilidade de ocorrência de um efeito danoso, foi inicialmente utilizado pela International Comission on Radiological Protection (ICRP). Em sua publicação 26 (1977), a comissão introduziu o termo detrimento, um conceito mais amplo que risco e que combina probabilidade, severidade e tempo de expressão do dano. O detrimento representa o dano total em indivíduos e seus descendentes. Isso acontece devido à exposição às radiações ionizantes. Inclui, não somente a probabilidade de câncer fatal, mas também a probabilidade de câncer não fatal, a probabilidade de efeitos hereditários e o tempo de sobrevida^8,9 .

Para se estimar o detrimento, a ICRP introduziu, em sua publicação 60 (1991), a grandeza dose efetiva (E), que considera as doses de radiação absorvidas por diferentes tecidos e órgãos e suas diferenças quanto à radiossensibilidade. Permite estimar o risco da indução de efeitos estocásticos de diferentes exposições à radiação^4,10 . Desse modo, o objetivo desse estudo foi calcular a dose efetiva e o detrimento associados aos exames por TCFC, de acordo com as recomendações da ICRP, estabelecidas na publicação 103 (2007), utilizando diferentes equipamentos e protocolos de aquisição das imagens empregados em odontologia.

MATERIAIS E MÉTODOS

Para o cálculo da dose efetiva (E), doses absorvidas de diferentes aparelhos e protocolos de aquisição de imagens foram coletadas do trabalho de Pauwels et al. (2012)⁷ . Os autores empregaram fantomas e dosímetros termoluminescentes para obtenção das doses absorvidas. Os aparelhos utilizados nesse estudo foram: 3D Accuitomo 170® (J. Morita, Japão), Galileos Comfort® (Sirona Dental Systems, Alemanha), i-CAT Next Generation® (Imaging Sciences International, EUA), Kodak 9000 3D® (Kodak Dental Systems, EUA), Kodak 9500® (Kodak Dental Systems, EUA), NewTom VG® (Quantitative Radiology, Itália), NewTom VGi® (Quantitative Radiology, Itália), Promax 3D® (Planmeca, Itália), Scanora 3D® (Soredex, Finlândia).

A dose efetiva (E), expressa em microsieverts (μSv), foi calculada seguindo as recomendações da ICRP 2007¹¹ , utilizando a seguinte equação:

E = Σ wT x HT

Na equação, wT representa o fator de peso ou fator de ponderação de tecidos e órgãos e expressa a radiossensibilidade e a contribuição de cada tecido ou órgão no detrimento total para efeitos estocásticos. Os órgãos e tecidos selecionados para o estudo foram: medula óssea, tireóide, pele, superfície óssea, glândulas salivares, cérebro e órgãos remanescentes (região extra-torácica, linfonodos, músculo e mucosa oral). Os órgãos remanescentes são aqueles cujas radiossensibilidades individuais não podem ser precisamente definidas, mas que em conjunto mostram uma razoável mensuração¹² . HT é definida como dose equivalente e representa a dose absorvida por um tecido ou órgão, multiplicada por um fator de ponderação relacionado ao tipo de radiação. Para fótons, o fator de ponderação ou fator de peso é igual a 1. Assim, nesse estudo, a dose absorvida é igual à dose equivalente. Os fatores de peso de tecidos e órgãos, de acordo com a ICRP 2007¹¹ estão apresentados na Tabela 1.

RESULTADOS

Devido à diferença dos volumes de aquisição das imagens dos aparelhos avaliados, os resultados foram apresentados agrupando-se os equipamentos de acordo com o volume irradiado, também conhecido como campo de visão (Field of View - FOV). Os aparelhos considerados de campo de visão pequeno permitem a captura de um volume cilíndrico ou esférico menor ou igual a 10 cm. Os de campo de visão médio possibilitam a captura de um volume cilíndrico ou esférico entre 10 e 15 cm, enquanto os equipamentos de campo de visão grande capturam um volume maior que 15 cm⁹ . Os valores de E e detrimento resultantes de protocolos de campo de visão pequeno, médio e grande estão apresentados nas tabelas 2, 3 e 4, respectivamente. Os resultados revelaram que o aumento da dimensão do campo de visão resultou no aumento da dose efetiva e do detrimento. As médias (desvio-padrão) das doses efetivas para campos de visão pequeno, médio e grande foram 33,91 μSv (13,38), 82,85 μSv (74,26) e 107,99 μSv (43,82), respectivamente. O coeficiente de variação para protocolos de campo de campo de visão pequeno foi 39,00%, para campo de visão médio 90,00% e grande 41,00%, evidenciando que o grupo de campo de visão pequeno foi o que apresentou maior homogeneidade.

DISCUSSÃO

Em 1990, a E foi introduzida pela ICRP para fornecer a dose relacionada a efeitos estocásticos resultantes da exposição a baixas doses de radiação ionizante e permitir comparar a probabilidade de detrimento de diferentes exames radiográficos ao detrimento decorrente da exposição de corpo todo¹ . Em 2007, em sua publicação 103, a comissão considerou justificável a inclusão de três novos tecidos no grupo de tecidos remanescentes para o cálculo da E. A região extratorácica, linfonodos e mucosa oral foram incluídas nesse grupo e o fator de peso para tecidos remanescentes aumentou de 0,05 para 0,12^5,8 . Além disso, pela primeira vez, as glândulas salivares e o cérebro foram incluídos na seleção de tecidos e órgãos com fator de peso específico em virtude do aumento de evidências de risco de câncer nesses órgãos¹ . Essas modificações refletiram diretamente no cálculo da E associados aos diferentes métodos de diagnóstico por imagem. Estudos que compararam a dose efetiva seguindo as recomendações da ICRP 1990 e 2007 evidenciaram um aumento da E em todos os exames radiográficos (periapical, interproximal, panorâmica e cefalométrica e TCFC) de acordo com o ICRP 2007^1,4-5,9 .

No presente estudo, o cálculo da E seguiu as orientações da ICRP 2007¹¹ . Os resultados revelaram que a dose efetiva variou entre os aparelhos de TCFC e o campo de visão selecionado. Dentre os parâmetros variáveis dos protocolos de aquisição de imagem da TCFC (campo de visão, tamanho do voxel, tempo de exposição e miliamperagem)¹³ , a colimação do feixe primário de raios X, ou seja, o campo de visão (FOV), limita a exposição à radiação à região de interesse¹⁴ . Nesse estudo, o aumento da dimensão do campo de visão resultou em um aumento da dose efetiva. Nessas condições um volume maior da cabeça do paciente é irradiada^5,15 . Os resultados estão de acordo com outros estudos encontrados na literatura^4-5 .

Estudos revelaram que para um mesmo equipamento e campo de visão, quando o volume irradiado se limita à região de maxila há redução da dose efetiva se comparada a E resultante de protocolos que restringem o feixe primário de raios X à região de mandíbula^4-5 . No presente estudo, para o aparelho Kodak 9000 3D®, protocolo de mandíbula e campo de visão pequeno, a E encontrada foi de 40,30 μSv enquanto para maxila foi de 18,53 μSv. Para o Scanora®, verificou-se uma E equivalente a 47,21 μSv, para protocolo de mandíbula, e 46,42 μSv para maxila. O aumento da E para protocolos de mandíbula é justificado pela exposição direta da glândula tireoide e da submandibular, que foi incluída no grupo de órgãos com fator de peso específico de acordo com a ICRP 2007⁴ .

As doses efetivas resultantes da TCFC são menores quando comparadas às doses relacionadas aos exames por TC convencional. A média das doses efetivas encontradas neste estudo para protocolos de TCFC de campos de visão pequeno, médio e grande foi de 33,91 μSv, 82,85 μSv, e 107,99 μSv, respectivamente. Quando comparadas às doses observadas em exames de TC multislice, são doses significativamente menores. De acordo com outros estudos, as doses podem variar entre 474 μSv e 1160 μSv, dependendo do protocolo de aquisição de imagem empregado para o estudo do complexo dentomaxilofacial¹⁶ .

Em comparação com outros exames radiográficos rotineiramente empregados na prática clínica odontológica, a TCFC apresenta doses efetivas maiores. A E resultante de uma radiografia panorâmica varia entre 14,2 μSv e 24,3 μSv e de uma radiografia cefalométrica, norma lateral, é 5,6 μSv. Para um exame interproximal (quatro incidências) empregando receptores de imagens (placa de fósforo estimulada) ou filme velocidade F e colimação retangular, a E é 5,0 μSv. Um exame completo das arcadas dentárias (periapical e interproximal) também utilizando receptores de imagens ou filme F e colimação retangular apresenta uma dose efetiva de 34,9 μSv1, superior à E encontrada no presente estudo para o aparelho Kodak 9000 3D (campo de visão pequeno) e Promax 3D (campo de visão médio), cujas doses efetivas observadas foram de 18,53 μSv e 27,93 μSv, respectivamente.

Embora as doses efetivas relacionadas à TCFC sejam maiores comparativamente a outros exames radiográficos utilizados em odontologia, o detrimento resultante da exposição dos pacientes é relativamente baixo. No presente estudo, o detrimento estimado variou entre 1,05 a 15 x 10^-6 (1,05 a 15 em um milhão de casos de detrimento). Embora pequeno, é real e superior ao detrimento estimado para outros exames radiográficos empregados na prática odontológica. O risco de câncer fatal para uma radiografia cefalométrica, norma lateral, a probabilidade é de 0,3 em um milhão e para radiografia panorâmica varia entre 0,8 e 1,38. Assim, de acordo com os princípios de proteção radiológica, é imprescindível que a indicação para a TCFC seja criteriosamente justificada. A escolha dos protocolos precisa ser definida, de maneira que o benefício decorrente da exposição à radiação supere o potencial detrimento à saúde dos pacientes.

A análise dos resultados, no entanto, deve ser interpretada com cautela, uma vez que o presente estudo comparou a dose efetiva e o detrimento decorrentes de variações da dimensão do campo de visão. Houve variação do número de equipamentos em cada grupo avaliado. A seleção dos equipamentos de TCFC e dos protocolos de aquisição de imagens não deve ser baseada exclusivamente em estudos de dosimetria, mas associada à qualidade da imagem e a indicação específica de cada protocolo de exposição.

CONCLUSÃO

Embora o detrimento associado aos exames tomográficos que empregam a tecnologia de feixe cônico seja relativamente baixo, o mesmo não pode ser negligenciado.

REFERÊNCIAS

1. Ludlow JB, Davies-Ludlow LE, White SC. Patient risk related to common dental radiographic examinations: the impact of 2007 International Commission on Radiological Protection regarding dose calculation. J Am Dent Assoc. 2008; 139:1237-43.         [ Links ]

2. Garib DG, Raymundo Jr R, Raymundo MV, Raymundo DV, Ferreira SN. Tomografia computadorizada de feixe cônico (cone beam): entendendo este novo método de diagnóstico por imagem com promissora aplicabilidade na ortodontia. Rev Dental Press Ortodon Ortop Facial. 2007; 12:139-56.

3. Mohan R, Singh A, Gundappa M. Three dimensional imaging in periodontal diagnosis: utilization of cone beam computed tomography. J Indian Soc Periodontol. 2011; 15:11-7.

4. Roberts JA, Drage NA, Davies J, Thomas DW. Effective dose from cone beam CT examinations in dentistry. Br J Radiol. 2009; 82:35-40.

5. Qu X-M, Li G, Ludlow JB, Zhang Z-Y, Ma X-C. Effective radiation dose of ProMax 3D cone-beam computerized tomography scanner with different dental protocols. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2010; 110:770-6.

7. Pauwels R, Beinsberger J, Collaert B, Theodorakou C, Rogers J, Walker A, et al. Effective dose range for dental cone beam computed tomography scanners. Eur J Radiol. 2012; 81:267-71.

8. Wrixon AD. New ICRP recommendations. J Radiol Prot. 2008; 28:161-8.

9. Ludlow JB, Ivanovic M. Comparative dosimetry of dental CBCT devices and 64-slice CT for oral and maxillofacial radiology. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2008; 106:106- 14.

10. Wrixon AD. New recommendations from the International Commision on Radiological Protection: a review. Phys Med Biol. 2008; 53:R41-R60.

11. International Commission on Radiological Protection. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 103. Ann ICRP. 2007; 37:1-332.

12. Gibbs SJ, Pujol Jr. A, Chen T-S, James Jr. A. Patient risk from intraoral dental radiography. Dentomaxillofac Radiol. 1988; 17:15-23.

13. Hatcher, D. Operational principles for cone-beam computed tomography. J Am Dent Assoc. 2010; 141:3S-6S.

14. Scarfe WC, Farman AG. What is cone-beam CT and how does it work. Dent Clin N Am. 2008; 52:707-30.

15. Tetradis S, Anstey P, Graff-Radford S. Cone beam computed tomography in the diagnosis of dental disease. J Calif Dent Assoc. 2010; 138:27- 32.

Autor correspondente:
Virgínia Medeiros Ferreira
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Recebido em 30/05/2012 - Aceito em 13/08/2012