Dosimetry for the Lens of the Eye, Applications for Medical Staff Involved in Interventional Radiology Procedures

Abstract

"Background: Cataract (opacity of the lens of the eye) has always been thought of as a deterministic effect. That is, that there is a threshold dose below which damage does not occur. However, recent studies suggest a lower threshold and the question whether there is
any threshold at all has been raised. One situation that leads to special concern, if this turns out to be the case, is during interventional radiology (IR) and cardiology procedures where
the medical staff, being exposed to scattered radiation from the patient, can receive relatively high absorbed doses to their eyes.
Aim: When the dose to eye is measured it is usually done by placing a dosimeter at the side of the head near the eye. The aim of this study is to investigate how good an approximation this is by means of experimental studies and Monte Carlo calculations. Another aim is to
study the distribution of absorbed dose inside the skull including that to the lens, and to investigate if there is any relationship between the output from the x-ray tube and the absorbed dose to the lens.

Material & Methods: Measurements were carried out with a thorax phantom placed on an operating table and a head phantom placed where a physician would be expected to stand. The head phantom contained TLDs and Gafchromic film. The measurements were performed both with and without protective goggles. Measurements were also performed on two senior physicians wearing headbands with TLDs during procedures. The simulations were made in the Monte Carlo program PENELOPE. The geometry contained a detailed head, and eyes, and a patient lying on the operating table.

Results and Discussion: The phantom measurements show that the absorbed dose to the lens is higher than that at the forehead for both eyes. This means that a dosimeter at the forehead underestimates the lens dose. A clear relationship between lens dose and DAP value could
also be seen. This is not as pronounced in the measurements on the physicians although there is still a relation. When protective goggles were used in the phantom measurements a reduction of the absorbed dose to the lens could be seen for the right eye. However, film measurements show that radiation can slip through the goggles in some angles. The simulations show that the absorbed dose in the lens is lower compared to the absorbed dose at the forehead, i.e. a dosimeter at the forehead would overestimate the lens dose. From the simulations there could be seen that the energy of the radiation reaching the lens have a small but pronounced shift towards lower energies, compared to the energy leaving the x-ray tube.

Conclusions: Dosimeters used for measuring the dose to the lens of the eye may underestimate the dose with up to 25 %. This indicates that a better way of estimating the dose to the lens may have to be found. It seems to be a relationship between dose to the patient and dose to the physicians’ eyes and perhaps a factor could be found so that estimations can be made without specific point dose measurements. The film measurements show that the design of protective goggles has to be improved, so that no radiation can slip through at any angle."

Abstract (Swedish)

Under vissa typer av operationer, till exempel då kärlen kring hjärtat opereras, använder sig läkare av en speciell typ av röntgenmaskin för att orientera sig inuti kroppen, så kallad genomlysning. För att undgå att öppna upp bröstkorgen på patienten går läkarna in med små verktyg i kärlen via ljumskarna och upp till hjärtat. Eftersom läkarna står så nära patienten träffar en del av strålningen dem. För att skydda sig bär de speciella förkläden av bly, men en del av kroppen som är svårare att skydda är ögonlinsen.


Att ögonlinsen är känslig för strålning har varit känt sedan länge. Linsen kan ta skada på så sätt att den blir grumlig vilket gör att ljuset inte kan komma igenom lika lätt och synen blir sämre. Skada som gör att linsen blir grumlig kallas för katarakt. Man har hela tiden trott att katarakt, till följd av strålning, inte uppkommer vid låga stråldoser utan att det finns en så kallad tröskeldos som man måste komma över för att skadan ska uppstå. På senare tid har detta börjat ifrågasättas. Nya studier visar nämligen att katarakt även kan uppkomma vid lägre stråldoser än den antagna tröskeldosen. Fortfarande behövs mer forskning på detta innan man kan vara säker men alla rekommendationer och gränsvärden, som bygger på det gamla synsättet, kommer troligen att ändras.


Stråldosen till läkarnas ögon är relativt liten per ingrepp men under hela sin karriär kan det hända att dosen blir tillräckligt hög för att deras syn ska bli sämre. Linsen i ögat går visserligen att byta ut men de är inte lika bra som naturliga linser och det bästa hade varit att slippa att få en skada över huvud taget. Detta innebär att man måste ha extra koll på de läkare som utför denna typ av operationer. För att skydda läkarna är det viktigt att ha kunskaper om hur strålningssituationen ser ut och hur stor del som faktiskt deponeras just i linsen. Helst vill man mäta stråldosen i linsen, men det går inte att placera en mätare inuti ögat utan man får sätta den vid sidan. Det kan vara stora skillnader mellan vad en mätare vid sidan visar och vad det sanna värdet i linsen är och det är viktigt att ha kunskap om dessa skillnader när man vill uppskatta risken med strålningen. Det är det som har undersökts i det här arbetet. Idag finns även skyddsglasögon mot strålning och en del av arbetet har varit att undersöka hur effektiva dessa är.


För att kunna jämföra stråldosen vid sidan av ögat med den i ögat har jag dels använt mig av ett datorprogram och dels av fantom (dockor). I fantomen, och i datorn, kan man sätta mätare var man vill. Mina mätningar visade då att dosen i linsen kunde vara upp till 25 % högre än vid sidan av huvudet. Det är inte alls bra eftersom man då underskattar vilken skada linsen kan ta, om man hade mätt med en sådan mätare på en läkare. Skyddsglasögonen som undersöktes var inte heller optimala, det visade sig att strålningen kunde smita igenom glasögonen på flera ställen.


Mina resultat är ett första steg mot att skydda läkarna så att de kan arbeta i många år, och hjälpa många patienter, utan att skada sina ögon. Ett nästa steg skulle kunna tänkas vara att ta fram ett par glasögon som är utformade så att ingen strålning kan smita igenom.

• author: Geber, Therese
• supervisor: Mikael Gunnarsson; Sören Mattsson
• organization: Medical Physics Programme
• year: 2010
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Medicine and Health Sciences
• keywords: Röntgen
• language: English
• id: 2157115
• date added to LUP: 2011-09-14 11:57:39
• date last changed: 2012-02-13 13:51:56