Öz
Objective: In situations where computed tomography (CT) scans are necessary for pregnant patients, such as in cases of trauma or other conditions that provide clinical benefit, accurately estimating the radiation dose to which the fetus is exposed is crucial. However, current methods are not sufficiently practical or feasible for routine clinical use. This study aims to assess and calculate the fetal dose and associated organ doses resulting from CT scans in pregnant patients using the Monte Carlo Simulation Method.
Methods: Monte Carlo (MC) simulations and related calculations were conducted on pregnant patient phantoms for different gestational periods (8-15 weeks) using a 64-slice CT scanner (Discovery CT750 HD GE Healthcare) to estimate fetal doses. Organ dose calculations were also carried out. The MC code simulating dose distributions was validated with measurements from the CT Dose Index (CTDI) following AAPM protocols. Volumetric CTDI values from the MC simulations were normalized, enabling the development of a calculation algorithm for fetal dose assessments across different body regions and exposure settings. The algorithm, approved by the institutional review board, was validated through patient-specific MC simulations on CT data from pregnant patients (with gestational ages of 8-15 weeks) who had undergone CT scans.
Results: Based on the data, it can be concluded that the fetus was exposed to low radiation doses, which do not present significant risk to fetal development. The doses observed in the study fell within acceptable clinical limits, indicating that fetal radiation exposure during CT scans can be managed safely with appropriate protocols. However, minimizing radiation exposure during pregnancy is essential. The use of low-dose protocols, as demonstrated in this study, is especially important for these patients. Moreover, the study’s findings highlight the importance of optimizing CT scan parameters and adopting radiation reduction strategies in routine clinical practice. Alternative imaging methods that utilize non-ionizing radiation, such as ultrasound or MRI, should also be considered when clinically appropriate.
Conclusions: This study provides a clinically applicable approach to calculating fetal radiation doses during CT scans. The developed algorithm can help reduce fetal exposure and ensure patient safety. Future studies could expand on this research by validating the algorithm in larger patient cohorts and different gestational stages. The findings emphasize the need for radiology technologists to use the lowest possible dose protocols and explore non-ionizing imaging alternatives whenever feasible.
.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- 1. Lazarus E, DeMasi R, Fisher E, Jain A, Kaewlai R. Computed tomography in pregnancy: evaluating radiation dose and risk. J Am Coll Radiol. 2009;6(4):228-33.
- 2. Miglioretti DL, Smith-Bindman R, Abraham L, et al. Radiology use in pregnant women and potential fetal doses. Radiology. 2011;259(3):773-81.
- 3. Wagner LK, Eifel PJ, Geise RA. Potential biological effects following high doses of diagnostic ultrasound: should we worry? Radiology. 1997;204(2):329-31.
- 4. Mettler FA Jr, Bhargavan M, Faulkner K, et al. Radiologic and nuclear medicine studies in the United States and worldwide: frequency, radiation dose, and comparison with other radiation sources—1950-2007. Radiology. 2008;253(2):520-31.
- 5. Goldberg-Stein S, Liu B, Hahn PF, Lee SI. Radiation dose management: part 2, estimating fetal radiation risk from CT during pregnancy. AJR Am J Roentgenol. 2011;196(4):805-11.
- 6. Angel E, Wellnitz CV, Yoshizumi TT, et al. Radiation dose to the fetus for pregnant patients undergoing multidetector CT imaging: Monte Carlo simulations estimating fetal dose for a range of gestational age and patient size. Radiology. 2008;249(1):220-7.
- 7. Xie T, Liu Q, Zhou Z, et al. Estimation of fetal dose for radiography exams during pregnancy: a comparison of methodologies. Phys Med Biol. 2018;63(18):185007.
- 8. Xu XG, Bednarz B, Paganetti H. A review of dosimetry studies on external-beam radiation treatment with respect to second cancer induction. Phys Med Biol. 2014;59(3).
- 9. ICRP. Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP publication 103. Ann ICRP. 2007.
- 10. Brent RL. The effects of embryonic and fetal exposure to X-ray, microwaves, and ultrasound. Pediatrics. 1989;104:111-21.
- 11. McCollough CH, Schueler BA, Atwell TD, et al. Radiation exposure and pregnancy: when should we be concerned? Radiographics. 2007;27(4):909-17.
- 12. Stabin MG, Watson EE. Radiation dose to the embryo/fetus from radiopharmaceuticals. Health Phys. 1999;77(3):316-9.
- 13. Kuo LC, Wu RT, Wang SJ, et al. Fetal radiation exposure in pregnant women undergoing computed tomography scans: estimations from dose measurements in a simulated human abdomen. AJR Am J Roentgenol. 2011;197:658-62.
- 14. Hall EJ, Brenner DJ. Cancer risks from diagnostic radiology: the impact of new epidemiological data. Br J Radiol. 2012;85.
- 15. Parker MS, Hui FK, Camacho MA, et al. Female patients, pregnancy, and radiation exposure: what to expect. Radiographics. 2008;28(3):1083-9.
- 16. Scheuerlein C, Köhler S, Gabler S, et al. Dose optimization in radiography of pregnant patients using Monte Carlo simulations: effects on fetal dose. Eur Radiol. 2020;30(4):2145-51.
- 17. Nickoloff EL, Alderson PO. Radiation risk assessment in pregnant women undergoing imaging procedures: clinical recommendations. Semin Ultrasound CT MR. 2017;38(5):453-60.
- 18. Preston DL, Pierce DA, Shimizu Y, et al. Radiation effects on mortality from breast cancer among atomic bomb survivors. Radiat Res. 2002;158(3):198-209.
- 19. Boice JD Jr, Miller RW. Childhood and adult cancer after intrauterine exposure to ionizing radiation. Teratology. 1999;59(4):227-33.
Öz
Amaç: Travma vakaları veya klinik fayda sağlayan diğer durumlar gibi, gebe hastalarda bilgisayarlı tomografi (BT) taramalarının gerekli olduğu durumlarda, fetüsün maruz kaldığı radyasyon dozunu doğru bir şekilde tahmin etmek çok önemlidir. Ancak, mevcut yöntemler rutin klinik kullanım için yeterince pratik veya uygulanabilir değildir. Bu çalışma, Monte Carlo Simülasyon Yöntemi kullanarak gebe hastalarda BT taramalarından kaynaklanan fetal dozu ve ilişkili organ dozlarını değerlendirmeyi ve hesaplamayı amaçlamaktadır.
Yöntemler: Fetal dozları tahmin etmek için farklı gebelik dönemleri (8-15 hafta) için gebe hasta fantomları üzerinde 64 kesitli bir BT tarayıcı (Discovery CT750 HD GE Healthcare) kullanılarak Monte Carlo (MC) simülasyonları ve ilgili hesaplamalar yapıldı. Organ dozu hesaplamaları da gerçekleştirildi. Doz dağılımlarını simüle eden MC kodu, AAPM protokollerine uygun olarak BT Doz İndeksi (CTDI) ölçümleriyle doğrulandı. MC simülasyonlarından elde edilen hacimsel CTDI değerleri normalize edildi, böylece farklı vücut bölgeleri ve maruziyet ayarları için fetal doz değerlendirmelerinde kullanılacak bir hesaplama algoritmasının geliştirilmesi sağlandı. Kurumsal inceleme kurulu tarafından onaylanan algoritma, BT taraması geçirmiş gebe hastalardan (8-15 haftalık gebelik yaşlarında) alınan BT verileri üzerinde hasta özelinde MC simülasyonları ile doğrulandı.
Bulgular: Verilere dayanarak, fetüsün düşük radyasyon dozlarına maruz kaldığı ve bunun fetal gelişim için önemli bir risk oluşturmadığı sonucuna varılabilir. Çalışmada gözlemlenen dozlar kabul edilebilir klinik sınırlar içinde kalmıştır, bu da uygun protokollerle BT taramaları sırasında fetal radyasyon maruziyetinin güvenli bir şekilde yönetilebileceğini göstermektedir. Bununla birlikte, gebelik sırasında radyasyon maruziyetini en aza indirmek esastır. Bu çalışmada gösterildiği gibi, düşük doz protokollerinin kullanılması özellikle bu hastalar için önemlidir. Ayrıca, çalışmanın bulguları, rutin klinik uygulamada BT tarama parametrelerini optimize etmenin ve radyasyon azaltma stratejilerini benimsemenin önemini vurgulamaktadır. Klinik olarak uygun olduğunda, ultrason veya MRI gibi iyonlaştırıcı olmayan radyasyon kullanan alternatif görüntüleme yöntemleri de düşünülmelidir.
Sonuçlar: Bu çalışma, BT taramaları sırasında fetal radyasyon dozlarını hesaplamak için klinik olarak uygulanabilir bir yaklaşım sunmaktadır. Geliştirilen algoritma, fetal maruziyeti azaltmaya ve hasta güvenliğini sağlamaya yardımcı olabilir. Gelecekteki çalışmalar, algoritmayı daha büyük hasta kohortlarında ve farklı gebelik aşamalarında doğrulayarak bu araştırmayı genişletebilir. Bulgular, radyoloji teknisyenlerinin mümkün olan en düşük doz protokollerini kullanma ve mümkün olduğunda iyonlaştırıcı olmayan görüntüleme alternatiflerini keşfetme ihtiyacını vurgulamaktadır.
Anahtar Kelimeler
Etik Beyan
Monte Carlo Simülasyon Metodu, radyasyon dozu hesaplamalarında yaygın olarak kullanılan bir yöntem olup, hamilelik sürecinde radyasyon riskini minimize etmek ve doğrulamak amacıyla yapılan çalışmalar için güvenilir ve invaziv olmayan bir yaklaşımdır. Bu proje kapsamında yalnızca teorik modelleme ve simülasyon çalışmaları yapılacak olup, insan denekler üzerinde herhangi bir uygulama test yapılmayacaktır. Projede kullanılan yöntemler herhangi bir insan, hayvan veya klinik denek içermediğinden dolayı, etik kurul onayına ihtiyaç duyulmamaktadır.
Kaynakça
- 1. Lazarus E, DeMasi R, Fisher E, Jain A, Kaewlai R. Computed tomography in pregnancy: evaluating radiation dose and risk. J Am Coll Radiol. 2009;6(4):228-33.
- 2. Miglioretti DL, Smith-Bindman R, Abraham L, et al. Radiology use in pregnant women and potential fetal doses. Radiology. 2011;259(3):773-81.
- 3. Wagner LK, Eifel PJ, Geise RA. Potential biological effects following high doses of diagnostic ultrasound: should we worry? Radiology. 1997;204(2):329-31.
- 4. Mettler FA Jr, Bhargavan M, Faulkner K, et al. Radiologic and nuclear medicine studies in the United States and worldwide: frequency, radiation dose, and comparison with other radiation sources—1950-2007. Radiology. 2008;253(2):520-31.
- 5. Goldberg-Stein S, Liu B, Hahn PF, Lee SI. Radiation dose management: part 2, estimating fetal radiation risk from CT during pregnancy. AJR Am J Roentgenol. 2011;196(4):805-11.
- 6. Angel E, Wellnitz CV, Yoshizumi TT, et al. Radiation dose to the fetus for pregnant patients undergoing multidetector CT imaging: Monte Carlo simulations estimating fetal dose for a range of gestational age and patient size. Radiology. 2008;249(1):220-7.
- 7. Xie T, Liu Q, Zhou Z, et al. Estimation of fetal dose for radiography exams during pregnancy: a comparison of methodologies. Phys Med Biol. 2018;63(18):185007.
- 8. Xu XG, Bednarz B, Paganetti H. A review of dosimetry studies on external-beam radiation treatment with respect to second cancer induction. Phys Med Biol. 2014;59(3).
- 9. ICRP. Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP publication 103. Ann ICRP. 2007.
- 10. Brent RL. The effects of embryonic and fetal exposure to X-ray, microwaves, and ultrasound. Pediatrics. 1989;104:111-21.
- 11. McCollough CH, Schueler BA, Atwell TD, et al. Radiation exposure and pregnancy: when should we be concerned? Radiographics. 2007;27(4):909-17.
- 12. Stabin MG, Watson EE. Radiation dose to the embryo/fetus from radiopharmaceuticals. Health Phys. 1999;77(3):316-9.
- 13. Kuo LC, Wu RT, Wang SJ, et al. Fetal radiation exposure in pregnant women undergoing computed tomography scans: estimations from dose measurements in a simulated human abdomen. AJR Am J Roentgenol. 2011;197:658-62.
- 14. Hall EJ, Brenner DJ. Cancer risks from diagnostic radiology: the impact of new epidemiological data. Br J Radiol. 2012;85.
- 15. Parker MS, Hui FK, Camacho MA, et al. Female patients, pregnancy, and radiation exposure: what to expect. Radiographics. 2008;28(3):1083-9.
- 16. Scheuerlein C, Köhler S, Gabler S, et al. Dose optimization in radiography of pregnant patients using Monte Carlo simulations: effects on fetal dose. Eur Radiol. 2020;30(4):2145-51.
- 17. Nickoloff EL, Alderson PO. Radiation risk assessment in pregnant women undergoing imaging procedures: clinical recommendations. Semin Ultrasound CT MR. 2017;38(5):453-60.
- 18. Preston DL, Pierce DA, Shimizu Y, et al. Radiation effects on mortality from breast cancer among atomic bomb survivors. Radiat Res. 2002;158(3):198-209.
- 19. Boice JD Jr, Miller RW. Childhood and adult cancer after intrauterine exposure to ionizing radiation. Teratology. 1999;59(4):227-33.
Ayrıntılar
| Birincil Dil | İngilizce |
|---|---|
| Konular | Radyoloji ve Organ Görüntüleme, Sağlık Fiziği |
| Bölüm | Araştırma Makaleleri |
| Yazarlar | |
| Yayımlanma Tarihi | 25 Nisan 2025 |
| Gönderilme Tarihi | 17 Ekim 2024 |
| Kabul Tarihi | 24 Mart 2025 |
| Yayımlandığı Sayı | Yıl 2025 Cilt: 16 Sayı: 1 |
