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The thesis treat the patient dose optimization in Carbon Dioxide Angiography and dose reduction with the using of Clarity Philips in EP procedures. Carbon dioxide angiography is based on the visualization (i.e., the radiographic contrast) of gas bubbles injected in blood vessels. By using an experimental X-ray bench, it has been measured the energy response of a flat panel detector (Varian CB4030) and, with a dedicated phantom and a software simulation, the image contrast of vessels injected with Iodine and CO2. The results show that the contrast generated by carbon dioxide is about one fourth of that obtained with iodine, demonstrating that CO2 angiography should use different radiological settings with respect to iodine angiography. In particular, a kVp increase have a lower reduction of CNR with carbon dioxide than with iodinated CM, suggesting possible technological improvements in fluoroscopy protocols. The aim of the second work has been to evaluate the patient dose comparison between before and after the introduction of the Philips Clarity system upgrade. The retrospective study has been made on 561 procedures of pacemaker (PM) and implantable cardioverter defibrillator (ICD) implantations (134 pre, 192 post), and 235 procedures of radio frequency ablation (RFA) procedures (91 pre, 144 post). The pre and post sets are compared over clinical details in order to define an average patient for each intervention type. Each procedure has been studied over single irradiation event collected in the Structure Dose Report (SDR). The Dose-Area Product (PkA) cumulative quantities is not normal distributed over a single procedure type, so a log-normal hypothesis has been made. The results shows a significant reduction of the for the PkA equal to 54% over all the procedures. The total fluoroscopy time didn’t change appreciably and this shows in first instance that that the subjective image quality didn't change too.

La sinergia tra diverse aree scientifiche svolge oggi un ruolo preminente nella risoluzione di problematiche molto complesse: in ambito medico, un massiccio intervento delle scienze fisico-matematiche ha portato, grazie alla ricerca sulle proprietà subatomiche (NMR), sulla funzione elettromeccanica tissutale (pace-makers) e sulla biocompatibilità di materiali innovativi, ad un completo rinnovamento e miglioramento delle terapie tradizionali, delineando nuove strategie terapeutiche. In questo quadro di attiva collaborazione si colloca la ricerca in ambito biomeccanico cardiovascolare che, approfondendo la funzionalità del cuore e dei vasi in condizioni normali e patologiche, propone soluzioni terapeutiche alternative all'approccio farmacologico, impensabili fino a pochi anni fa. Uno di questi ambiti è l'insufficienza cardiaca: al ventricolo incapace di produrre l'energia necessaria alla perfusione ematica viene associato un sistema di pulsazione meccanica che riduce il carico durante l'eiezione ed aumenta la perfusione coronarica in diastole. Tuttavia, benché l'efficacia della contropulsazione intra-aortica sia riconosciuta da decenni, alcune problematiche rimangono irrisolte: l'inapplicabilità su pazienti aritmici, l'eccessiva sollecitazione meccanica in pazienti vasculopatici, la complessità e l'alto costo dell'apparecchiatura. Questo lavoro affronta la validazione e la caratterizzazione di una soluzione terapeutica alternativa, di tipo completamente passivo, il cui effetto non è basato sulla somministrazione di energia meccanica dall'esterno, attraverso la pulsazione, ma sull'adattamento di impedenza biomeccanica tra la sorgente elastica pulsatile (il ventricolo) ed il carico (l'aorta). Per verificare l'ipotesi funzionale è stato realizzato un sistema contrattile che simulasse diversi livelli di insufficienza ventricolare ed un sistema vascolare con resistenza idraulica ed elastanza variabili. Sono stati rilevati i parametri fisiologici (pressioni, flusso, potenza

Il cancro della prostata (PCa) è il tumore maligno non-cutaneo più diffuso tra gli uomini ed è il secondo tumore che miete più vittime nei paesi occidentali. La necessità di nuove tecniche non invasive per la diagnosi precoce del PCa è aumentata negli anni. 1H-MRS (proton magnetic resonance spectroscopy) e 1H-MRSI (proton magnetic resonance spectroscopy imaging) sono tecniche avanzate di spettroscopia in risonanza magnetica che permettono di individuare presenza di metaboliti come citrato, colina, creatina e in alcuni casi poliammine in uno o più voxel nel tessuto prostatico. L’abbondanza o l’assenza di uno di questi metaboliti rende possibile discriminare un tessuto sano da uno patologico. Le tecniche di spettroscopia RM sono correntemente utilizzate nella pratica clinica per cervello e fegato, con l’utilizzo di software dedicati per l’analisi degli spettri. La quantificazione di metaboliti nella prostata invece può risultare difficile a causa del basso rapporto segnale/rumore (SNR) degli spettri e del forte accoppiamento-j del citrato. Lo scopo principale di questo lavoro è di proporre un software prototipo per la quantificazione automatica di citrato, colina e creatina nella prostata. Lo sviluppo del programma e dei suoi algoritmi è stato portato avanti all’interno dell’IRST (Istituto Romagnolo per lo Studio e la cura dei Tumori) con l’aiuto dell’unità di fisica sanitaria. Il cuore del programma è un algoritmo iterativo per il fit degli spettri che fa uso di simulazioni MRS sviluppate con il pacchetto di librerie GAMMA in C++. L’accuratezza delle quantificazioni è stata testata con dei fantocci realizzati all’interno dei laboratori dell’istituto. Tutte le misure spettroscopiche sono state eseguite con il nuovo scanner Philips Ingenia 3T, una delle machine di risonanza magnetica più avanzate per applicazioni cliniche. Infine, dopo aver eseguito i test in vitro sui fantocci, sono stati acquisiti gli spettri delle prostate di alcuni volontari sani, per testare se il

L’ipertensione arteriosa polmonare è una malattia ad esito infausto, con un piccolo tasso di incidenza sulla popolazione (in Italia circa 700 nuovi casi all’anno), ma senza una cura medica o farmacologica che ne risolva adeguatamente le problematiche. Tutti gli individui che contraggono tale patologia vengono sottoposti a forti terapie farmacologiche che aumentano le aspettative di vita di alcuni mesi o, in casi più fortunati, di qualche anno, ma non garantiscono una vita regolare e duratura (attesa di sopravvivenza circa cinque anni). In questa situazione di evidente inadeguatezza, una analisi biomeccanica dell’evoluzione della malattia sembra individuare nel progressivo disadattamento meccanico tra pompa e carico una delle cause di deterioramento, e tra i diversi modi di arrestare o compensare questa evoluzione si possono individuare soluzioni per aumentare la sopravvivenza dell’individuo, con una qualità della vita addirittura migliore rispetto a quella che l’approccio farmacologico oggi consente. Scopo di questo studio è la progettazione e la costruzione di un simulatore meccanico in grado di riprodurre l’accoppiamento e il trasferimento energetico tra il ventricolo destro e l’arteria polmonare, in condizioni fisiologiche normali e in caso di ipertensione arteriosa. La realizzazione di un simulatore che riproducesse dinamicamente valori fisiologici dei parametri di interesse (pressioni, volumi, resistenze, etc.) entro limiti accettabili non è stato facile; ciononostante, è stato ottenuto un risultato significativo, verificando la fattibilità di un intervento biomeccanico che modifichi l’evoluzione della malattia attraverso il recupero di un migliore adattamento tra pompa cardiaca e carico vascolare.

Lo scopo di questa tesi è lo studio degli aspetti procedurali e dosimetrici in angiografie periferiche che utilizzano la CO2 come mezzo di contrasto. La tecnica angiografica consiste nell’imaging radiologico di vasi sanguigni tramite l’iniezione di un mezzo di contrasto, e il suo uso è in costante incremento a causa dell’aumento di pazienti con malattie vascolari. I mezzi di contrasto iodati sono i più comunemente utilizzati e permettono di ottenere immagini di ottima qualità, ma presentano il limite di una elevata nefrotossicità. La CO2 è considerata un’interessante alternativa al mezzo iodato, per la sua acclarata biocompatibilità, soprattutto per pazienti con elevati fattori di rischio (diabete e/o insufficienza renale). Il suo utilizzo presenta comunque alcuni aspetti problematici, dovuti allo stato gassoso e al basso contrasto intrinseco rispetto alla soluzione iodata. Per quest’ultimo motivo si ritiene generalmente che l’utilizzo della CO2 comporti un aumento di dose rispetto ai mezzi di contrasto tradizionali. Il nostro studio, effettuato su diversi apparati radiologici, ha dimostrato che i parametri di emissione radiologica sono gli stessi per i protocolli di angiografia tradizionale, con iodio, e quelli che utilizzano CO2. Questa evidenza suggerisce che i protocolli CO2 operino solo sul trattamento delle immagini ottenute e non sulla modalità di acquisizione, e dal punto di vista dosimetrico l’angiografia con CO2 è riconducibile all’angiografia tradizionale. L’unico fattore che potrebbe portare a un effettivo incremento di dose al paziente è un allungamento dei tempi di scopia e di procedura, che andrebbe verificato con una campagna di misure in ambito clinico. Sulla base della stessa evidenza, si ritiene che la visualizzazione della CO2 possa essere ulteriormente migliorata attraverso l’ottimizzazione dei parametri di emissione radiologica (kVp, frame rate e durata degli impulsi) attualmente predisposti per l’uso di mezzi di contrasto iodati.

Lo scopo di questo lavoro è la caratterizzazione fisica del flat panel PaxScan4030CB Varian, rivelatore di raggi X impiegato in un ampio spettro di applicazioni cliniche, dalla radiografia generale alla radiologia interventistica. Nell’ambito clinico, al fine di una diagnosi accurata, è necessario avere una buona qualità dell’immagine radiologica mantenendo il più basso livello di dose rilasciata al paziente. Elemento fondamentale per ottenere questo risultato è la scelta del rivelatore di radiazione X, che deve garantire prestazioni fisiche (contrasto, risoluzione spaziale e rumore) adeguati alla specifica procedura. Le metriche oggettive che misurano queste caratteristiche sono SNR (Signal-to-Noise Ratio), MTF (Modulation Transfer Function) ed NPS (Noise Power Spectrum), che insieme contribuiscono alla misura della DQE (Detective Quantum Efficiency), il parametro più completo e adatto a stabilire le performance di un sistema di imaging. L’oggettività di queste misure consente anche di mettere a confronto tra loro diversi sistemi di rivelazione. La misura di questi parametri deve essere effettuata seguendo precisi protocolli di fisica medica, che sono stati applicati al rivelatore PaxScan4030CB presente nel laboratorio del Centro di Coordinamento di Fisica Medica, Policlinico S.Orsola. I risultati ottenuti, conformi a quelli dichiarati dal costruttore, sono stati confrontati con successo con alcuni lavori presenti in letteratura e costituiscono la base necessaria per la verifica di procedure di ottimizzazione dell’immagine radiologica attraverso interventi sul processo di emissione dei raggi X e sul trattamento informatico dell’immagine (Digital Subtraction Angiography).

In molte situazioni critiche cardiovascolari si ricorre all'utilizzo di un sistema di supporto meccanico, la contropulsazione aortica (IABP). La IABP si basa sul gonfiaggio e sgonfiaggio di un palloncino posto all'interno dell'aorta, per produrre una riduzione del carico ventricolare durante la sistole e un miglioramento della perfusione coronarica durante la diastole. Alcuni problemi legati all'IABP sono tuttora irrisolti: elavato costo, inefficacia in caso di aritmie ed eccessiva sollecitazione meccanica della parete arteriosa per il rapido gonfiaggio e sgonfiaggio del palloncino. A questi problemi esiste una possibile soluzione: la contropulsazione passiva (PIABP), che non utilizza una fonte di energia esterna ma sfrutta la residua funzionalità cardiaca ottimizzando l'adattamento meccanico ventricolo-aorta dal punto di vista energetico. L'obiettivo iniziale di questo lavoro era la validazione clinica della PIABP, su pazienti, con l'aggiunta della misura dei flussi aortici per confermare il risultato di un precedente lavoro. Durante la sperimentazione effettuata su due pazienti sono emersi problemi legati alla tecnica strumentale impiegata per rilevare i segnali di flusso, che si è mostrata troppo operatore-dipendente. Per questo motivo l'attenzione si è spostata sulla validazione a banco, al fine di confermare gli effetti della PIABP sulla riduzione dell'ampiezza del polso aortico e valutare anche le variazioni della pulsatilità di parete vascolare. Questo effetto può, infatti, favorire l'aderenza di protesi endovascolari alla parete del vaso, rendendo il PIABP una possibile soluzione ad un problema clinico emergente. Per effettuare queste valutazioni sono state associate misurazioni di tipo meccanico (pressioni e flussi) e di tipo ottico (videocamera) implementando un sistema assolutamente originale.

In questo lavoro di tesi è stato validato un test sottomassimale per la valutazione funzionale di soggetti con prestazioni fisiche limitate (anziani e pazienti con malattie cardiovascolari), anche inseriti in programmi riabilitativi. Il "test of performance" (TOP) è di facile esecuzione, rappresenta un'alternativa al "test cardiopolmonare", molto più complesso, e prevede lo sviluppo di strumentazione e algoritmi di valutazione specifici. Nella modalità più semplice viene registrato il solo segnale elettrocardiografico (ECG) durante una prova da sforzo a basso carico, eseguita secondo un protocollo che prevede la suddivisione del test in due fasi. Nella prima fase si svolge il "tilt test" in cui il paziente passa dal clinostatismo all'ortostatismo, per valutare la funzionalità del sistema nervoso autonomo. Nella seconda fase il paziente esegue il test da sforzo sul cicloergometro a due carichi di lavoro diversi, inizialmente un carico lieve e poi uno moderato. Il test è basato sull'analisi delle modalità di adeguamento elettrocardiografico ai diversi livelli di sforzo e nella fase di recupero. Il segnale acquisito durante il tilt test è analizzato utilizzando metodi che quantificano la variabilità della frequenza cardiaca (HRV), che permette di valutare il bilanciamento tra l'attività del sistema vagale e del sistema simpatico. L'analisi HRV viene eseguita nel dominio del tempo, e nel dominio della frequenza. Il segnale elettrocardiografico rilevato durante la successiva fase a carico crescente, viene analizzato valutando le modalità di adeguamento della frequenza cardiaca sia per i cambiamenti sia per le stabilizzazioni. Particolare attenzione viene data all'analisi della fase adattativa al diverso carico e alla fase di recupero dopo lo sforzo. Da queste analisi, mediate confronto tra diverse classi di pazienti, si ritiene di potere ottenere parametri quantitativi di efficienza funzionale.

Attualmente il mezzo di contrasto standard usato per angiografie(sia a livello centrale che periferico) è lo iodio. Poichè in molti pazienti sono stati riscontrati casi di reazioni allergiche o nefrotossicità, sta crescendo l'utilizzo di CO2 come mezzo di contrasto, in quanto tale gas risulta biocompatibile e viene velocemente assorbito e smaltito dall’organismo. Dal riscontro di danni legati ad una possibile neurotossicità a livello celebrale, il suo impiego è stato fino ad ora limitato all'imaging di vasi periferici. Scopo di questo lavoro è la verifica di fattibilità di una procedura per la realizzazione di coronarografie che utilizzi come mezzo di contrasto CO2 in sostituzione dello iodio. E' stato realizzato un simulatore biomeccanico dell'appartato cardiocircolatorio per verificare la possibilità di iniettare gas senza produrre reflusso in aorta e determinare quali sono i parametri di iniezione che permettano l'utilizzo sicuro della CO2. Il simulatore è stato settato per riprodurre condizioni fisiologiche e sono state quindi effettuate iniezioni di CO2 nei vasi coronarici modificando la pressione di iniezione e il diametro del catetere. I risultati ottenuti hanno dimostrato che, per pressioni di iniezione inferiori alla pressione sistolica utilizzando cateteri con un alta resistenza idraulica, non si ha reflusso in aorta. E' stata quindi utilizzata una catena di acquisizione di immagini radiografiche connessa ad un calcolatore, per l'acquisizione di immagini del sistema di simulazione durante l'iniezione di CO2. Dopo l'elaborazione (DSA e stacking), è stata dimostrata la possibilità di ottenere immagini angiografiche di coronarie mediante iniezione di CO2. Tale procedura è stata effettuata con un sistema coronarico statico: risulta quindi necessario un ulteriore approfondimento di tecniche di manipolazione delle immagini per rendere possibile la DSA e lo stacking di vasi in movimento.

La coronarografia è una tecnica fondamentale per diagnosticare l'arteriosclerosi coronarica, una malattia vascolare che si manifesta tipicamente nell'età adulta o avanzata. Il mezzo di contrasto utilizzato per questa tecnica radiografica è lo Iodio. Questo può causare nefrotossicità ed allergie ad una categoria di pazienti che presentano patologie specifiche (melanoma, diabete, etc). Per risolvere tale problematica, negli ultimi anni, si è diffuso l'uso di CO2 come mezzo di contrasto. Nonostante questa non assorba radiazioni ma produca un contrasto “negativo” molto basso, grazie allo sviluppo di nuove tecniche di post-processing (DSA, stacking), tale metodica è oggi ampiamente utilizzata per angiografie di vasi periferici. Sfortunatamente ne è ancora sconsigliato l'utilizzo nelle arterie toraciche per il rischio di ischemia cerebrale. La possibilità di iniettare CO2 in coronaria senza avere reflusso in aorta è già stata studiata in un precedente lavoro sperimentale, ma la valutazione è stata fatta a "cuore fermo", senza trattare immagini coronariche in movimento (come avviene nella realtà). L'obiettivo di questa tesi è quello di valutare come il problema del movimento coronarico possa essere risolto sfruttando la periodicità della contrazione cardiaca e la ripetitività degli spostamenti. Partendo dallo studio anatomico e fisiologico del cuore, è stato costruito un sistema biomeccanico che riproduce le condizioni fisiologiche di flusso e pressione coronarici. Sono poi state simulate diverse condizioni di iniezione di gas con acquisizione simultanea dei segnali d'interesse e immagini ottiche. Grazie ad algoritmi specifici, sono stati estratti i frames sincroni, che sono poi stati filtrati, condizionati ed usati per la costruzione dell'immagine finale. Tale valutazione è stata ripetuta mediante l'utilizzo di un tubo RX e acquisizione di immagini radiografiche. I risultati ottenuti sono positivi e tali da giustificare un proseguimento della ricerca in questa direzione.

This dissertation presents a calibration procedure for a pressure velocity probe. The dissertation is divided into four main chapters. The first chapter is divided into six main sections. In the firsts two, the wave equation in fluids and the velocity of sound in gases are calculated, the third section contains a general solution of the wave equation in the case of plane acoustic waves. Section four and five report the definition of the acoustic impedance and admittance, and the practical units the sound level is measured with, i.e. the decibel scale. Finally, the last section of the chapter is about the theory linked to the frequency analysis of a sound wave and includes the analysis of sound in bands and the discrete Fourier analysis, with the definition of some important functions. The second chapter describes different reference field calibration procedures that are used to calibrate the P-V probes, between them the progressive plane wave method, which is that has been used in this work. Finally, the last section of the chapter contains a description of the working principles of the two transducers that have been used, with a focus on the velocity one. The third chapter of the dissertation is devoted to the explanation of the calibration set up and the instruments used for the data acquisition and analysis. Since software routines were extremely important, this chapter includes a dedicated section on them and the proprietary routines most used are thoroughly explained. Finally, there is the description of the work that has been done, which is identified with three different phases, where the data acquired and the results obtained are presented. All the graphs and data reported were obtained through the Matlab® routine. As for the last chapter, it briefly presents all the work that has been done as well as an excursus on a new probe and on the way the procedure implemented in this dissertation could be applied in the case of a general field.

Attualmente il mezzo di contrasto standard usato per angiografie(sia a livello centrale che periferico) è lo iodio. Poichè in molti pazienti sono stati riscontrati casi di reazioni allergiche o nefrotossicità, sta crescendo l'utilizzo di CO2 come mezzo di contrasto, in quanto tale gas risulta biocompatibile e viene velocemente assorbito e smaltito dall’organismo. Dal riscontro di danni legati ad una possibile neurotossicità a livello celebrale, il suo impiego è stato fino ad ora limitato all'imaging di vasi periferici. Scopo di questo lavoro è la verifica di fattibilità di una procedura per la realizzazione di coronarografie che utilizzi come mezzo di contrasto CO2 in sostituzione dello iodio. E' stato realizzato un simulatore biomeccanico dell'appartato cardiocircolatorio per verificare la possibilità di iniettare gas senza produrre reflusso in aorta e determinare quali sono i parametri di iniezione che permettano l'utilizzo sicuro della CO2. Il simulatore è stato settato per riprodurre condizioni fisiologiche e sono state quindi effettuate iniezioni di CO2 nei vasi coronarici modificando la pressione di iniezione e il diametro del catetere. I risultati ottenuti hanno dimostrato che, per pressioni di iniezione inferiori alla pressione sistolica utilizzando cateteri con un alta resistenza idraulica, non si ha reflusso in aorta. E' stata quindi utilizzata una catena di acquisizione di immagini radiografiche connessa ad un calcolatore, per l'acquisizione di immagini del sistema di simulazione durante l'iniezione di CO2. Dopo l'elaborazione (DSA e stacking), è stata dimostrata la possibilità di ottenere immagini angiografiche di coronarie mediante iniezione di CO2. Tale procedura è stata effettuata con un sistema coronarico statico: risulta quindi necessario un ulteriore approfondimento di tecniche di manipolazione delle immagini per rendere possibile la DSA e lo stacking di vasi in movimento.

This dissertation presents a calibration procedure for a pressure velocity probe. The dissertation is divided into four main chapters. The first chapter is divided into six main sections. In the firsts two, the wave equation in fluids and the velocity of sound in gases are calculated, the third section contains a general solution of the wave equation in the case of plane acoustic waves. Section four and five report the definition of the acoustic impedance and admittance, and the practical units the sound level is measured with, i.e. the decibel scale. Finally, the last section of the chapter is about the theory linked to the frequency analysis of a sound wave and includes the analysis of sound in bands and the discrete Fourier analysis, with the definition of some important functions. The second chapter describes different reference field calibration procedures that are used to calibrate the P-V probes, between them the progressive plane wave method, which is that has been used in this work. Finally, the last section of the chapter contains a description of the working principles of the two transducers that have been used, with a focus on the velocity one. The third chapter of the dissertation is devoted to the explanation of the calibration set up and the instruments used for the data acquisition and analysis. Since software routines were extremely important, this chapter includes a dedicated section on them and the proprietary routines most used are thoroughly explained. Finally, there is the description of the work that has been done, which is identified with three different phases, where the data acquired and the results obtained are presented. All the graphs and data reported were obtained through the Matlab® routine. As for the last chapter, it briefly presents all the work that has been done as well as an excursus on a new probe and on the way the procedure implemented in this dissertation could be applied in the case of a general field.

La sinergia tra diverse aree scientifiche svolge oggi un ruolo preminente nella risoluzione di problematiche molto complesse: in ambito medico, un massiccio intervento delle scienze fisico-matematiche ha portato, grazie alla ricerca sulle proprietà subatomiche (NMR), sulla funzione elettromeccanica tissutale (pace-makers) e sulla biocompatibilità di materiali innovativi, ad un completo rinnovamento e miglioramento delle terapie tradizionali, delineando nuove strategie terapeutiche. In questo quadro di attiva collaborazione si colloca la ricerca in ambito biomeccanico cardiovascolare che, approfondendo la funzionalità del cuore e dei vasi in condizioni normali e patologiche, propone soluzioni terapeutiche alternative all'approccio farmacologico, impensabili fino a pochi anni fa. Uno di questi ambiti è l'insufficienza cardiaca: al ventricolo incapace di produrre l'energia necessaria alla perfusione ematica viene associato un sistema di pulsazione meccanica che riduce il carico durante l'eiezione ed aumenta la perfusione coronarica in diastole. Tuttavia, benché l'efficacia della contropulsazione intra-aortica sia riconosciuta da decenni, alcune problematiche rimangono irrisolte: l'inapplicabilità su pazienti aritmici, l'eccessiva sollecitazione meccanica in pazienti vasculopatici, la complessità e l'alto costo dell'apparecchiatura. Questo lavoro affronta la validazione e la caratterizzazione di una soluzione terapeutica alternativa, di tipo completamente passivo, il cui effetto non è basato sulla somministrazione di energia meccanica dall'esterno, attraverso la pulsazione, ma sull'adattamento di impedenza biomeccanica tra la sorgente elastica pulsatile (il ventricolo) ed il carico (l'aorta). Per verificare l'ipotesi funzionale è stato realizzato un sistema contrattile che simulasse diversi livelli di insufficienza ventricolare ed un sistema vascolare con resistenza idraulica ed elastanza variabili. Sono stati rilevati i parametri fisiologici (pressioni, flusso, potenza

Lo scopo di questa tesi è lo studio degli aspetti procedurali e dosimetrici in angiografie periferiche che utilizzano la CO2 come mezzo di contrasto. La tecnica angiografica consiste nell’imaging radiologico di vasi sanguigni tramite l’iniezione di un mezzo di contrasto, e il suo uso è in costante incremento a causa dell’aumento di pazienti con malattie vascolari. I mezzi di contrasto iodati sono i più comunemente utilizzati e permettono di ottenere immagini di ottima qualità, ma presentano il limite di una elevata nefrotossicità. La CO2 è considerata un’interessante alternativa al mezzo iodato, per la sua acclarata biocompatibilità, soprattutto per pazienti con elevati fattori di rischio (diabete e/o insufficienza renale). Il suo utilizzo presenta comunque alcuni aspetti problematici, dovuti allo stato gassoso e al basso contrasto intrinseco rispetto alla soluzione iodata. Per quest’ultimo motivo si ritiene generalmente che l’utilizzo della CO2 comporti un aumento di dose rispetto ai mezzi di contrasto tradizionali. Il nostro studio, effettuato su diversi apparati radiologici, ha dimostrato che i parametri di emissione radiologica sono gli stessi per i protocolli di angiografia tradizionale, con iodio, e quelli che utilizzano CO2. Questa evidenza suggerisce che i protocolli CO2 operino solo sul trattamento delle immagini ottenute e non sulla modalità di acquisizione, e dal punto di vista dosimetrico l’angiografia con CO2 è riconducibile all’angiografia tradizionale. L’unico fattore che potrebbe portare a un effettivo incremento di dose al paziente è un allungamento dei tempi di scopia e di procedura, che andrebbe verificato con una campagna di misure in ambito clinico. Sulla base della stessa evidenza, si ritiene che la visualizzazione della CO2 possa essere ulteriormente migliorata attraverso l’ottimizzazione dei parametri di emissione radiologica (kVp, frame rate e durata degli impulsi) attualmente predisposti per l’uso di mezzi di contrasto iodati.

Lo scopo di questo lavoro è la caratterizzazione fisica del flat panel PaxScan4030CB Varian, rivelatore di raggi X impiegato in un ampio spettro di applicazioni cliniche, dalla radiografia generale alla radiologia interventistica. Nell’ambito clinico, al fine di una diagnosi accurata, è necessario avere una buona qualità dell’immagine radiologica mantenendo il più basso livello di dose rilasciata al paziente. Elemento fondamentale per ottenere questo risultato è la scelta del rivelatore di radiazione X, che deve garantire prestazioni fisiche (contrasto, risoluzione spaziale e rumore) adeguati alla specifica procedura. Le metriche oggettive che misurano queste caratteristiche sono SNR (Signal-to-Noise Ratio), MTF (Modulation Transfer Function) ed NPS (Noise Power Spectrum), che insieme contribuiscono alla misura della DQE (Detective Quantum Efficiency), il parametro più completo e adatto a stabilire le performance di un sistema di imaging. L’oggettività di queste misure consente anche di mettere a confronto tra loro diversi sistemi di rivelazione. La misura di questi parametri deve essere effettuata seguendo precisi protocolli di fisica medica, che sono stati applicati al rivelatore PaxScan4030CB presente nel laboratorio del Centro di Coordinamento di Fisica Medica, Policlinico S.Orsola. I risultati ottenuti, conformi a quelli dichiarati dal costruttore, sono stati confrontati con successo con alcuni lavori presenti in letteratura e costituiscono la base necessaria per la verifica di procedure di ottimizzazione dell’immagine radiologica attraverso interventi sul processo di emissione dei raggi X e sul trattamento informatico dell’immagine (Digital Subtraction Angiography).