Thesis (MSc.(Med)(Physics))--University of Limpopo, 2010. / Key words: Diagnostic reference levels (DRL), entrance surface dose (ESD), thermoluminescence dosimetry (TLD) Introduction: Diagnostic reference levels (DRL‟s) are defined as a dose level set for standard sized patients or standard phantoms and are not for individual exposures and individual patients and are an efficient standard for optimizing the radiation protection of patients and are practically useful for more common examinations. The International Atomic Energy Agency (IAEA) recommends entrance surface dose (ESD) as DRL‟s in diagnostic radiology and are establish using a TLD on a patient/phantom surface. Aim: To estimate entrance surface dose for different X-ray procedures. Objectives: The objective of this study is to develop the diagnostic reference levels by assessing the dose received by a patient in radiographic exposure. This was achieved using different X-ray techniques to estimate the entrance surface dose for different examinations. Method: The study was conducted at the Dr George Mukhari hospital using 5 different X-ray machines. Before the study commenced quality assurance was done on the machines. The following examinations were considered: Cervical spine (AP), cervical spine (LAT), Skull (AP), Skull (PA), Abdomen (AP), Pelvis (AP), Lumber spine (AP), Lumber spine (LAT), Chest (PA) and Chest (LAT). Thermoluminescence lithium fluoride (LiF) (TLD-100, 3.16 X 3.16 X 0.9 mm3, Harshaw) and the Rando phantom were used to estimate the ESD‟s in mGy. Three TLD‟s were mounted on the top of the phantom in the centre of X-ray beam, external to the organ/tissue being imaged. The average dose was calculated for each radiograph and for each examination. The following technique factors were recorded: tube kilovoltage, focus-to-surface distance, focus-to-film distance, time and mA. vi Results: The mean ESD‟s measured at the centre of X-ray beam on the surface of the phantom for the following examinations are: Cervical spine (AP), 2.99 (± 0.26) mGy; Cervical spine (LAT), 3.23 (± 0.34) mGy; Skull (PA), 3.50 (±0.37) mGy; Skull (LAT), 2.60 (± 0.26) mGy; Abdomen (AP), 4.18 (± 0.40) mGy; Pelvis (AP), 3.96 (± 0.33) mGy; Lumber spine (APS), 4.72 (± 0.39) mGy; Lumber spine (LAT), 8.56 (± 0.67) mGy Chest (PA), 0.72 (± 0.27) mGy and Chest (LAT), 1.03 (± 0.45) mGy. Conclusion: The results of the individual exposure and the overall results of each examination were lower than reported in the literature except for the chest (PA). The determination of patient dose and the comparison with the international DRL‟s are an important factor in the optimization process in diagnostic radiology and it is of special concern for the patient‟s protection. The baseline of diagnostic reference levels for the Dr George Mukhari hospital has been established and the results obtained could be useful for future patient dose measurements in diagnostic radiology Department at the Dr George Mukhari hospital.

Diagnostic radiology plays an important role in the assessment and treatment of neonates, mainly premature, requiring intensive care in the Special Baby Care Unit (SBCU), because they have highly mitotic state of their cells and thus they are more radiosensitive. It is often necessary to perform a large number of X-ray examinations depending upon the infant's birth-weight, gestational age and respiratory problems. It is therefore important to ensure that radiation doses from radiographic examinations carried out in neo-natal units are kept to a minimum while maintaining the quality of radiographic images in a high level. An optimization study on radiation dose and image quality in neonatal radiography is presented. Our sample consists of 135 neonatal radiographic examinations, which performed on 54 neonates. All examinations were performed using the same mobile unit and under manual exposure control. Neonates were categorized into four groups depending on birth-weight. ESD was estimated from the exposure parameters (kVp, mAs) and tube output and also with using of Dose-Area Product (DAP). For the evaluation of image quality, our sample consists of 195 images (75 screen film images, 60 CR images in printed form and 60 CR images in electronic form) were assessed by two observers and were based on the visibility of certain anatomical features using a five-grade scale. ESDoutput values increased with increasing weight and ranged from 16.8 μGy to 64.7 μGy, with a mean value of 36 μGy for all radiographs. Similarly, ESDDAP values ranged from 14.8 μGy to 48.5 μGy with a mean of 29 μGy. Analyzing, the mean ESD for CR images was found 34.8 μGy and for screen film images 36.9 μGy. ESD values for CR images have the same behavior as ESD values for SF images. However, the majority of the acquired values are lower than the proposed Dose Reference Levels by Commission of European Communities (CEC: 80 μGy) and National Radiological Protection Board (NRPB: 50 μGy). Image quality evaluation revealed the feasibility of achieving a diagnostically satisfactory image using both low and high tube voltage techniques, with the latter resulting in reduced ESDs. The results suggest that the use of high tube voltage techniques could result in further reductions in neonatal dose, without image quality degradation, underlying the requirement for establishing standard examination protocols for neonatal radiography with respect to neonatal weight. / Η Διαγνωστική ακτινολογία παίζει σημαντικό ρόλο στην αξιολόγηση και τη θεραπεία των νεογνών, κυρίως των πρόωρων, καθώς απαιτείται η εντατική φροντίδα τους στην Ειδική Μονάδα Φροντίδας Νεογνών, λόγω της μεγάλης μιτωτικής δραστηριότητας των κυττάρων τους και κατα συνέπεια της ακτινοευαισθησίας τους. Είναι συχνά απαραίτητο να πραγματοποιηθεί ένας μεγάλος αριθμός ακτινογραφικών εξετάσεων που εξαρτώνται από το βάρος γέννησης, την περίοδο κύησης και τα αναπνευστικά προβλήματα. Επομένως, είναι σημαντικό να εξασφαλιστεί ότι οι δόσεις ακτινοβολίας από ακτινογραφικές εξετάσεις που πραγματοποιούνται σε μονάδες νεογνών περιορίζονται στο ελάχιστο, ενώ η ποιότητα των ακτινογραφικών εικόνων διατηρείται σε υψηλά επίπεδα. Μια μελέτη για τη βελτιστοποίηση της δόσης της ακτινοβολίας και της ποιότητας της εικόνας σε ακτινογραφίες νεογνών παρουσιάζεται παρακάτω. Το δείγμα μας αποτελείται από 135 ακτινογραφικές εξετάσεις νεογνών, οι οποίες πραγματοποιήθηκαν σε 54 νεογνά. Όλες οι εξετάσεις πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας την ίδια φορητή ακτινογραφική μονάδα και με χειροκίνητο έλεγχο έκθεσης. Τα νεογνά ταξινομήθηκαν σε τέσσερις ομάδες ανάλογα με το βάρος γέννησης. Η Επιφανειακή δόση (ESD) εκτιμήθηκε από τις παραμέτρους της έκθεσης (kVp, mΑs), αλλά και με τη χρήση του DAP. Για την αξιολόγηση της ποιότητας της εικόνας, το δείγμα αποτελούνταν από 195 εικόνες (75 συμβατικές, 60 ψηφιακές (CR) σε έντυπη μορφή και 60 ψηφιακές εικόνες (CR) σε ηλεκτρονική μορφή) οι οποίες αξιολογήθηκαν από δύο παρατηρητές και βασίστηκαν στην ορατότητα ορισμένων ανατομικών χαρακτηριστικών χρησιμοποιώντας μια πενταβάθμια κλίμακα. Οι ESDoutput τιμές αυξάνονται με την αύξηση του βάρους και κυμαίνονται από 16.8μGy σε 64.7μGy, με μέση τιμή 36μGy για όλες τις ακτινογραφίες. Ομοίως, οι ESDDAP τιμές κυμαίνονται από 14.8 μGy σε 48.5 μGy, με μέση τιμή 29 μGy. Αναλυτικά, η μέση τιμή ESD για τις ψηφιακές (CR) εικόνες βρέθηκε 34.8μGy και για τις συμβατικές 36.9μGy. Η ESD για CR εικόνες έχει στατιστικά την ίδια συμπεριφορά με την ESD για SF εικόνες. Η πλειοψηφία των αποκτηθέντων τιμών είναι χαμηλότερες από τα Διαγνωστικά Επίπεδα Αναφοράς που έχουν προταθεί από την Επιτροπή της Ευρωπαϊκής Ένωσης (CEC: 80μGy) και το National Radiological Protection Board (NRPB: 50μGy) για προσθοπίσθιες ακτινογραφίες θώρακος νεογνών. Η αξιολόγηση της ποιότητας της εικόνας αποκάλυψε την δυνατότητα επίτευξης μιας διαγνωστικά ικανοποιητικής εικόνας χρησιμοποιώντας τόσο χαμηλές όσο και υψηλές τάσεις, με τις τελευταίες να οδηγούν σε μείωση των επιφανειακών δόσεων (ESDs). Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η χρήση τεχνικών υψηλής τάσης μπορούν να οδηγήσουν σε περαιτέρω μείωση των δόσεων στα νεογνά, χωρίς να υποβαθμίζεται η ποιότητα της εικόνας, τα οποία βασίζονται στην απαίτηση καθορισμού τυποποιημένων πρωτοκόλλων εξέτασης για ακτινογραφίες σε νεογνά σε σχέση με το βάρος τους.

Abstract Fluoroscopically guided procedures are currently an area of special concern in relation to radiation protection, as they may produce a high radiation dose to patients and increase the risk of skin injury. ERCP is a gastrointestinal procedure used as a gold standard in the treatment of pancreatobiliary disorders. It is performed under endoscopic and fluoroscopic guidance. Recently, both the number and the complexity with associated increased technical difficulty of therapeutic ERCP procedures have significantly increased. The present study aimed to assess the medical use of radiation in ERCP, with special emphasis on optimisation of radiation protection of patients. For this purpose, the level of patient radiation exposure during ERCP was evaluated by registering the radiation dose indices in Finnish hospitals. The entrance surface dose was measured by thermoluminescent dosimeters and the effective dose was estimated using conversion coefficients. For dose optimisation and for quality assurance, the local diagnostic reference levels (DRL) for ERCP were established and reviewed after five years. A single centre prospective analysis was conducted to identify patient-, procedure- and operator-related factors affecting dose area product (DAP) and fluoroscopy time (FT). The results showed a large variation of dose indices in overall, as among participating hospitals due to differences in patient characteristics, operator, equipment and procedural complexity. The risk of radiation-induced skin injury and the lifetime cancer risk seems to be reasonably low, indicating ERCP to be a low-dose study. Local DRL is an effective tool in the optimisation process, as a certain degree of dose reduction was achieved during the years. Multiple factors were found to affect DAP and FT in ERCP. The awareness of these factors may help to predict possible prolonged procedures that cause a higher radiation dose to the patient and thus facilitate the use of appropriate precautions. / Tiivistelmä Säteilysuojelun näkökulmasta läpivalaisuohjauksessa tehtävät toimenpiteet ovat erityisen huolen aiheena, koska ne voivat aiheuttaa potilaille suuria säteilyannoksia ja siten lisätä ihovaurion riskiä. ERCP on ruoansulatuskanavan endoskopiatoimenpide, jota käytetään haima- ja sappitiesairauksien hoidossa kultaisena standardina. ERCP suoritetaan duodenoskoopilla läpivalaisukontrollissa. Viime vuosina ERCP toimenpiteiden määrät ja toimenpiteiden monimutkaisuus ovat kasvaneet merkittävästi lisääntyneen teknisen haastavuuden vuoksi. Tutkimuksen tarkoituksena oli arvioida säteilyn lääketieteellistä käyttöä ERCP:ssa, kiinnittäen eritystä huomiota potilaan säteilysuojelun optimointiin. Potilaan säteilyaltistuksen tasoa ERCP:ssa arvioitiin keräämällä potilasannoksia suomalaisista sairaaloista, pinta-annokset mitattiin termoloistedosimetreilla ja efektiivinen annos laskettiin muuntokertoimilla. Säteilyaltistuksen optimointi- ja laadunvalvonnan työkaluksi ERCP:lle asetettiin paikalliset vertailutasot ja ne tarkistettiin 5 vuoden kuluttua. Potilaaseen, toimenpiteeseen ja toimenpiteen suorittajaan liittyvät tekijät, jotka vaikuttavat annoksen ja pinta-alan tuloon (DAP) sekä läpivalaisuaikaan, selvitettiin retrospektiivisesti yhdessä sairaalassa. Tutkimuksen tulokset osoittivat, että potilaan säteilyannoksissa oli suurta vaihtelua niin yleisesti, kuin osallistuvien sairaaloiden välillä. Vaihtelu johtui potilaan ominaisuuksista, erilaisista läpivalaisulaitteista, toimenpiteen suorittajista ja ERCP toimenpiteiden vaikeusasteesta. Säteilyn aiheuttaman ihovaurion riski ja elinikäinen syöpäriski näyttäisi tulosten perusteella olevan kohtuullisen alhainen, mikä osoittaa, että ERCP on matala-annostutkimus. Paikallinen vertailutaso osoittautui tehokkaaksi optimointityökaluksi, sillä annostason lasku ERCP:ssa saavutettiin vuosien kuluessa. Useiden tekijöiden todettiin vaikuttavan DAP:n ja läpivalaisuaikaan ERCP:ssa. Näiden tekijöiden tiedostaminen voi auttaa tunnistamaan etukäteen ne haastavat ERCP toimenpiteet, jotka voivat aiheuttaa suuria säteilyannoksia potilaille, ja siten mahdollistaa niihin varautumisen.

Breast cancer presents serious epidemiological problem, in result of which die more than 2 000 czech women every year. Screening mammography is one of the most expanded and most effective examinations for early detection of this desease but one has to take into account an inconsiderable risk connected with the procedure based on X-ray ionizing radiation. This diploma thesis deals with evaluation of the dose absorbed by the tissue. It contains the description of evaluation of the average dose in glandular tissue on PMMA phantom, as well as results of the measurements on conventional and digital mammograph. A data file with exposure parameters from mammography screening is included and interpreted. Also the Monte Carlo method was used for the dose evaluation, the thesis contains the brief description of the method, concept of analysis model in mammography and results of simulations.