Strahlenschutz Kurz und bündig

Transkript

1 Strahlenschutz Kurz und bündig Volker Hietschold Institut und Poliklinik für Radiologische Diagnostik

2 Worum geht s? Röntgenstrahlen dieselben wie 1895 Dosis auch noch dieselbe? Gerede über Geräte 2

3 3 Was ist Röntgenstrahlung? Erinnerung an längst Bekanntes

4 Das elektromagnetische Spektrum Unterscheidung nach Entstehungsprozess Krebs E = h ٠۰ f = h ٠۰ c/λ 6 MeV LinAc λ =0,2 pm Röntgen-Strahlung 140 kev Technetium λ =8,8 pm Gamma-Strahlung 4 Seite 4

5 Energie - Begriffsverwirrungsvermeidungsversuch Energie eines Photons vs. Gesamt-Energie bei Exposition Gesamt- Energie (Dosis) Energie (Farbe, Strahlenqualität) Seite 5

6 Das Spektrum einer Röntgenröhre I kontinuierliches Spektrum I Grenzenergie gegeben durch Beschleunigungsspannung I Höhe gegeben durch Anzahl gebremster Elektronen Absorption durch Röhrenaustrittsfenster u.a. Filter Bremsspektrum im Vakuum I Charakeristisches Spektrum (Anodenmaterial) Grenzenergie ~ Hochspannung Seite 6 E

7 Schwächungsgesetz und Aufhärtung Filterung! Schwächung - Eigenfilterung der Röhre 1,2 intensity [a.u.] rel. Intensität 1 0,8 Aufhärtung 0,6 100% 0,4 90% 0,2 80% 70% % 10 Ort 50% 40% 1 30% 20% schädigend 0,8 10% 0% 0, µ = 0,35 1 0, , ,4 µ = 0,6 1 0, , µ = 1, 1 0, , ,2 nach Dicke Anteile - Zusatzfilter (z. B. Al, Cu) bildbestimmend µ = 0,35 µ = 0,6 µ = 1, Seite 7 tube voltage [kv]

8 Schwächung von Röntgenstrahlen I absolut: Absorption und Streuung nehmen mit Energie ab I Absorption (Photoeffekt) ist stärker von Ordnungszahl abhängig à bestimmend für Knochen-Weichteil-Kontrast (hier hilft auch Dichte mit) Darstellung von Kontrastmittel I d.h. Element-Kontrast gewünscht à wenig kv (Weichstrahl-Thorax, Jod im CT, ) (Streuung) (Absorption) Seite 8 R%C3%B6ntgen%20Teil%201.pdf#search=%22r%C3%B6ntgenfilm%20%20aufbau%20crossover%22

9 Dosis Aldehyde alte Hüte 9

10 Radiologie: Um welche Dosen geht s? Stephanie Dosen

11 Radiologie: Um welche Dosen geht s? Energiedosis, Kerma [J/kg, Gy] Ionendosis (unser messtechnischer Trick) [C/kg R ] Äquivalentdosis (unterschiedliche Strahlenarten) Effektive Dosis ( Ganzmensch-Risiko ) [J/kg, Sv] [J/kg, Sv]

12 und was ist daran neu? Effektive Dosis: I gewichtetes Mittel von Organdosen I Wichtung gemäß Strahlenrisiko (kanzerogen, genetisch) 12 Gewebe oder Organ RöV (2002) ICRP 103 (2007) Keimdrüsen 0,20 0,08 ê Knochenmark (rot) 0,12 x Dickdarm 0,12 x Lunge 0,12 x Magen 0,12 x Blase 0,05 0,04 ê Brust 0,05 0,12 é Leber 0,05 0,04 ê Speiseröhre 0,05 0,04 ê Schilddrüse 0,05 0,04 ê Haut 0,01 x Knochenoberfläche 0,01 x Speicheldrüsen 0,01 + Gehirn 0,01 + andere Organe oder Gewebe 9 á 0,0056 0,05 é é 15 á 0,0086 0,12

13 Dosis und Geräte-/Untersuchungstechnik Möglichkeiten neuer Gerätegenerationen: I höhere räumliche Auflösung etwas Geduld bitte I höhere zeitliche Auflösung à dynamische Studien Anzahl Aufnahmen/Scans ~ Dosis I größere Volumenabdeckung (CT) Länge/Fläche ~ Dosis 13

14 Räumliche Auflösung und Dosis Signal-Rausch-Verhältnis (Signal to Noise Ratio) Signal ~ Dosis (Anzahl Röntgenquanten) Poisson: à Rauschen = Signal ~ Dosis SNR ~ Dosis / Dosis = Dosis à doppeltes SNR braucht vierfache Dosis Na und?

15 Auflösung, SNR und Dosis Bildverstärker, Computertomographie, S = 16 N = S = 4 SNR = 16/4 = 4 S = 4 N = S = 2 SNR = 4/2 = 2 S S *4 SNR SNR * 2 Seite 15

16 Wie schlimm sind wir im Verhältnis zur Natur? September 22, 2011 Berichte der SSK Heft 51(2006) 16

17 17

18 Indikationswachstum für Schnittbild-Diagnostik medizinisch und/oder juristisch begründet 18

19 19 Gerede über Geräte Strahlung rein à Bild raus schon immer so gewesen

20 Projektionsradiographie (Dampfröntgen) Detektoren I Röntgenfilm I Bildverstärker I Digitalisierung Speicherfolien Nadelkristalle Auflösung, Quantenausbeute Direktradiographie CsJ + asi Allrounder für Aufnahme und Durchleuchtung Selen für niedrige Photonenenergien (Mammographie) Speicherfolien 20

21 Konsequenzen der Digitalisierung I Dosis wird durch benötigtes SNR bestimmt I zu hohe Dosis à wunderbare Bilder I Standardisierung von Dosisindikatoren Exposure Index Sensitivity logarithm. Median Land in Sicht : IEC /vortraege/remscheid2009/fiebich %20APT%2013%20Dosisindikatoren%20.pdf 21

22 Was lehrt uns der Dosisindikator? (welcher auch immer) I Dosisindikator beschreibt Dosis auf einer konkreten Aufnahme I ist bestimmt durch Anforderungen an SNR Anforderungen an räumliche Auflösung Dosisausnutzung des Detektors à Wahl der Belichtungsparameter (automatisch oder manuell) I Wie Dosisbedarf eines Dektektors für bestimmtes SNR in Abhängigkeit von Auflösung beschreiben? 22

23 Einkaufstipp Detektive Quantum Efficency I Aussage: Wieviel Prozent der Röntgenquanten finden sich in Abbildung einer Struktur einer bestimmten Größe wieder? Erinnerung: kleine Stukturen werden wegen Unschärfe immer kontrastärmer 23

24 DQE ein Beispiel DQE-Kurve enthält: - Strahlungsausnutzung DQE(0) - Abbildungsschärfe DQE ist EWMS (Eierlegende Wollmilchsau) Figure 9. Graph illustrates the DQE curves for four digital detectors. CR 1 = needle-structured storage phosphor and line scanner (MD5.0/DX-S; Agfa-Ge-vaert, Mortsel, Belgium), CR 2 = unstructured storage phosphor and flying-spot scanner (MD40/ADC Compact, Agfa-Gevaert), Indirect FPD = CsI-based flat-panel detector (Pixium 4600; Trixell, Moirans, France), Direct FPD = selenium-based flat-panel detector (DR 9000; Kodak, Rochester, NY). 24 Körner M et al. Radiographics 2007;27:

25 Weiterentwicklungen: Beispiel: CR mit Nadelkristallen Erinnerung: Computed Radiographie = Speicherfolien = Digitale Lumineszenz-Radiographie I Exposition einer mit Speicherphosphor beschichteten Folie I im Auswertegerät Abtasten mit Laserstrahl Lumineszenz-Lichtmenge ~ Röntgendosis I klassisch: Speicherphosphor als Pulver in Trägermaterial I (relativ) neu: Nadelkristalle wirken nebenbei als Lichtleiter höhere Material-Flächendichte (?) 25

26 DQE ein Beispiel jetzt zum Verstehen J CR mit Nadelkristallen CR mit Pulver Figure 9. Graph illustrates the DQE curves for four digital detectors. CR 1 = needle-structured storage phosphor and line scanner (MD5.0/DX-S; Agfa-Ge-vaert, Mortsel, Belgium), CR 2 = unstructured storage phosphor and flying-spot scanner (MD40/ADC Compact, Agfa-Gevaert), Indirect FPD = CsI-based flat-panel detector (Pixium 4600; Trixell, Moirans, France), Direct FPD = selenium-based flat-panel detector (DR 9000; Kodak, Rochester, NY). 26 Körner M et al. Radiographics 2007;27:

27 CT: viel hilft viel? Multislice-CT I Aufnahme mehrerer Schichten pro (halbem) Röhrenumlauf durch mehrere Detektorreihen ( ) Bewegung des Röhrenfokus I vielschichtige Vorteile schnellere Untersuchung (z.b. Mehrphasen-Untersuchungen (Angio, Leber, ) größere Volumenabdeckung pro Umlauf à geringere Röhrelbelastung 27

28 CT: viel hilft viel? Multislice-CT I vielschichtige Nachteile breiterer Strahlenkegel à höherer Streustrahlungs-Anteil Kegelstrahl-Geometrie birgt Nachteile in Datenaufnahme und Bildrekonstruktion 28

29 Konsequenzen der Cone-Beam-Strahlgeometrie I Der Chinesen-Hut The Chinese Hat Effect durch Cone-Beam- Geometrie zusätzlich bestrahltes Volumen bei Rekonstruktion mit Daten aus < 180 September 22, 2011 real heute max 16 cm 29

30 Jetzt reichts s! Zusammenfassung der Neuigkeiten I Effektive Dosis veränderte Wichtungsfaktoren I Zunahme Kollektivdosis trotz effektiverer Detektoren durch - erweiterte Indikationsstellung CT (z.t. juristisch motiviert?) - neue Untersuchungsstategien MSCT (mit mehr klinischer Information) I Digitales Röntgen: - Normierung Dosisindikator - DQE(ν): eierlegende Wollmilchsau J - effektivere Bildempfänger I CT - Dosisproblem siehe oben - Kegelstrahlgeometrie hat Vor- und Nachteile 30

31 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

32 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Adresse: Universitätsklinikum Carl Gustav Carus an der TU Dresden AöR Institut und Poliklinik für Radiologische Diagnostik Fetscherstraße 74, Dresden Kontakt: Volker Hietschold Telefon: