Apparative Einflußfaktoren

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1 Themen Apparative Einflußfaktoren Geräte und Detektortechnologie Geräte und Detektortechnologie Apparative Einflußfaktoren Dosisautomatiken. H.D. Nagel, Hamburg Geräteaufbau SpiralCT: Prinip Strahler Generator Kollimator Gantry kontinuierliche Rotation Röntgenröhre Detektor Tisch DAS Rekonstruktor (DatenAkquisitionsSystem) Bedienkonsole (plus Workstation) Dosis wie bei sequentiellem CT, wenn gleiche Werte für masprodukt pro Umlauf Schichtdicke und Tischvorschub Scanlänge und Anahl der Serien. Detektor kontinuierlicher Tischvorschub SpiralCT: Interpolation Dosisreduktion durch Pitcherhöhung Rekonstruktionsebene Pitch Endposition Startposition Pitch,5 SpiralCT = Methode ur Ereugung unscharfer Bilder Lösung: Interpolation der Spiraldaten Herausrechnen der Tischbewegung Keine Informationslücken bei Pitcherhöhung Dosiseinsparung im gleichen Umfang wie Pitcherhöhung Nachteile für BQ (Auflösung) bis Pitch,5 gering

2 Interpolation ESCT: 36 LI Interpolation ESCT: 8 LI,,,8,6 hax=5 mm,4,, 5,5 7,5 5,5,5 5 7,5,5 5 Position (mm) Beispiel: =,5 Interpolationsart: 36 LI ( Wide ) Effektive Schichtdicke: h eff =,7 h axial Rauschen: N wide =,83 N axial Beispiel: =,5 Interpolationsart: 8 LI ( Slim ) Effektive Schichtdicke: h eff =, h ax Rauschen: N wide =,8 N axial =! N wide Mehrschicht vs. EinelschichtCT Detektoraufbau 4SchichtCT General Electric (Matrix) 6.5 mm Philips / Siemens (progressiv) mm Toshiba (hybrid) 5 mm 4.5 mm 5 mm Mehreiliger statt eineiliger Detektor Entscheidend: Zahl N der gleicheitig getrennt voneinander erfaßbaren Schichten Anahl Detektoreilen in der Regel! Anahl Schichten. Unterschiedliches Detektordesign je nach Hersteller Mehrahl optimiert für 4SchichtAkquisition SubmillimeterAuflösung nur eingeschränkt möglich. Schichtdickenrealisierung Detektoraufbau 6SchichtCT mm General Electric 6.65 mm 4.5 mm Philips / Siemens 4.5 mm 6.75 mm 4.5 mm Toshiba.5.5 Durch Zusammenschalten mehrer benachbarter Detektorreihen GesamtKollimation: durch röhren und detektorseitige Einblendung mm 6.5 mm mm Einheitlich HybridDesign SubmillimeterAkquisition praktisch uneingeschränkt möglich Unterschiedliche Auffassung über optimale Detektorteilung.

3 Detektoraufbau 64SchichtCT Schicht Definition CTRöhre mit Springfokus Philips: Brilliance mm GE: LightSpeed VCT mm Toshiba: Aquilion mm Siemens: Sensation "64" 4. mm 3.6 mm 4. mm Einheitlich MatrixDesign (Ausnahme: Siemens) Größere Schichtkollimationen: reduierte Schichtanahl (3x.5,...) Sensation 64 : 3SchichtGerät mit überlappender Schichtakquisition. Merkmale: Schichten/Rot. mit 5% Überlapp etwas verbesserte Auflösung feinere Abtastung weniger Artefakte bei normalem Pitch Last auf Brennfleckbahnen verteilt Geräte mit unorthodoxen Angaben ur Anahl der Schichten : Siemens Sensation 64: max. 3 Zeilen gleicheitig, Springfokus > x3 = 64 Schichten Siemens Definition Dual Source: wie Sensation 64 (bw. xx3 = 8 Schichten ) Siemens Definition AS: wie Sensation 64 Siemens Definition AS: max. 64 Zeilen, Springfokus > x64 = 8 Schichten Philips Brilliance ict: max. 8 Zeilen, Springfokus > x8 = 56 Schichten GE LightSpeed CT75 HD: max. 64 Zeilen, Dual Energy (kvswitching) > x64 = 8 Schichten Toshiba Aquilion One: max. 3 Zeilen,??? > x3 = 64 Schichten Dosisbestimmend: Strahlbreite = Anahl (aktive) Zeilen N x Schichtkollimation h col Pitchdefinition Pitchdefinition h col TV Volumen (auch: collimator pitch) h col TV (auch: beam pitch) Tischvorschub p' = Schichtkollimation Tischvorschub p = N " Schichtkollimation (N h col = Strahlbreite) Große Zahlen ( bis 8 bei Quads) Neutralwert: p = N (, 4, 6, 3, 64 ) GE, Siemens, Toshiba Maß für Volumenerfassung Hochgradig irreführend Nicht normgerecht (IEC) Ohne Zukunft (p = 3?) Kleine Zahlen (,5 bis ) Neutralwert: p = Philips, Marconi, Elscint Traditionelle Definition Dosisrelevant Normgerecht (IEC) Universelle Größe Alle Hersteller jett mit normgerechter Pitchdefinition Toshiba: beide Definitionen ur Auswahl Filterung (MehrpunktInterpolation) Filterung (MehrpunktInterpolation) Beispiel: =.875; FW = h col Beispiel: =.375; FW = h col! h! h FW FW Interpolation mit Filterweite FW (= rekonstruierte Schichtdicke)! h col Berücksichtigung aller Datenpunkte innerhalb FW Effektive Schichtdicke konstant bis max. p = Bei Erhöhung des Pitchfaktors Abnahme der Datendichte. Interpolation mit Filterweite FW (= rekonstruierte Schichtdicke)! h col Berücksichtigung aller Datenpunkte innerhalb FW Effektive Schichtdicke konstant bis max. p = Bei Erhöhung des Pitchfaktors Abnahme der Datendichte. 3

4 Pitcheinfluß MSCT vs. ESCT mas pro Schicht (eff. mas)konept Effektive Schichtdicke (rel.) 3 36 LI 8 LI Schichtprofil Effektive Schichtdicke (mm) Schichtprofil mas pro Schicht = mas (elektrisch) Pitch Konept: Pitchänderung ohne Auswirkung auf Bildqualität (Schichtprofil, Rauschen) > mas pro Schicht konstant.5 Rel. Rauschen.5 8 LI 36 LI Rel. Rauschen Rel. Rauschen.5.5 masel = konstant mas per slice = konstant elektrisches masprodukt.5.5 EinelschichtCT Rauschen EinelschichtCT Rauschen MehrschichtCT Pitcheinfluß MSCT vs. ESCT Wer arbeitet wie? Alle Hersteller arbeiten mit Filterung, aber gehen unterschiedlich vor Was passiert bei Erhöhung des Pitchfaktors (p > )? (Zweck: Verkürung der Scaneit) EinelschichtCT: Schichtprofil, Rauschen =, Dosis " MSCT ohne effektivmas: Schichtprofil =, Rauschen, Dosis " MSCT mit effektivmas : Schichtprofil =, Rauschen =, Dosis = Was passiert bei Verkleinerung des Pitchfaktors (p < )? (Zweck: Artefaktreduktion, Erhöhung der effektiven Röhrenleistung ) EinelschichtCT: Schichtprofil ", Rauschen =, Dosis MSCT ohne effektivmas : Schichtprofil =, Rauschen ", Dosis MSCT mit effektivmas : Schichtprofil =, Rauschen =, Dosis = Philips (Elscint, Marconi) Aneige: mas per slice masanpassung: automatisch Siemens Aneige: effektive mas (mas per slice) masanpassung: automatisch GE Aneige: elektrische ma Rotationseit in s maanpassung: muß manuell vorgenommen werden Ausnahme: Dosisautomatik Toshiba wie bei GE Beispiel: mas p=. (Kardio) entsprechen 5 mas per slice Themen Apparative Einflußfaktoren Geräte und Detektortechnologie Apparative Einflußfaktoren Dosisautomatiken Gantry Formfilter Tisch Detektor Röhrenleistung Rotationseit Strahler Strombereich Strommodulation Fokus Strahlenfilterung Primär Kollimation FokusAchsAbstand Sekundärkollimation Detektortyp Belichtungs Automatik Rotations Achse Scannergeneration Dosisaneige 4

5 Festkörper vs. Gasdetektor MSCTHandicap Overbeaming Röntgenquanten Röntgenquanten Overbeaming = Zusatdosis aufgrund des ungenutten Halbschattenbereichs N h col d Eintrittsfenster Elektroden Xenon (ca. atm) ca. 5cm Sintillator Lichtquanten ca. mm Photodiode Gasdetektor FestkörperDetektor Vorteile FKDetektor: kein Eintrittsfenster, % Quantenabsorption Nachteil FKDetektor: keine inhärente Streustrahlenunterdrückung Festkörperdetektor: rund 3% mehr Dosiseffiien MehrschichtGeräte nur mit Festkörperdetektor möglich. MSCT: gleichmäßige Belichtung aller Detektorkanäle erforderlich ESCT: normalerweise nicht existent (außer bei restriktiver PostPatient Collimation) Ausmaß abhängig von Halbschattenbreite (d) und Gesamtkollimation (N*h col ) typischer Wert für d: rund 3 mm Zusätliche Dosis bei höhereiligen Scannern geringer. MSCTHandicap Overranging Overbeaming Overranging Overranging = Verlängerung des Scanbereichs im Spiralmodus Typische Abhängigkeit von der Gesamtkollimation: #L/ Abgebildeter Bereich (L netto) #L/ d=3mm; L=4cm % 9% 8% 7% 6% 5% 4% OB OR OBOR 3% % Ursache: Interpolation am Anfang und Ende des Scanbereichs Effekt: %uale Zunahme des DLP um #L/L gegenüber Sequenmodus Ausmaß abhängig von Strahlbreite (Gesamtkollimation N*h col) Pitchfaktor (p) Scanlänge L Typischer Wert für #L bei MSCTGeräten: insgesamt.5 x Strahlbreite Zusätliches DLP bei höhereiligen Scannern größer. % % Beam width (mm) OBOR naheu konstant für bis 4 mm Gesamtkollimation (L! cm) Bei kuren Bereichen (WS, Pädiatrie) besser 6SchichtModus DLPAneige nuten, um optimale Einstellung u finden. Rauschreduierung Themen Hardware: Detektorelektronik Software: Adaptive Filterung AF off on Geräte und Detektortechnologie Apparative Einflußfaktoren Dosisautomatiken CTDI w constant noise Tach: 5% Beam width N x h col [mm] 5

6 ms 5 ms n n n n3 CTDosisautomatiken: Funktionalitäten CTDosisautomatiken: Status B % Standard mas Sämtliche Funktionalitäten bei allen Herstellern erhältlich Eineln und in Kombination anwendbar Erhebliche Unterschiede in Funktionsweise und Bedienung Average mas Increased Modulated mas A 5% attenuation Reduced attenuation % Projection A B A B A angle Grundfunktion: Belichtungsautomatik (BA) Verfeinerung: Dosisanpassung an Patientenstatur Anguläre (xy) Doismodulation (ADM) Dosisanpassung an Patientquerschnitt % Standard mas Average mas Modulated mas 5% axis Verfeinerung: Longitudinale () Dosismodulation (LDM) Dosisanpassung an lokale Patientdicke Relative tube current (%) Tube current ECG signal Data window Time (s) Verfeinerung: Zeitliche Dosismodulation (TDM) Dosisreduktion außerhalb genutter Herphasen GE, Toshiba constant noise System starke Dosisanpassung (Faktor pro 4 cm) Vorwahl: Bildrauschen ( Noise Index ) kein Dosisbeug (.B. Referenwerte) Reaktion auf alle Parameteränderungen Philips, Siemens adequate noise System moderate Dosisanpassung (Faktor pro ca. 8 cm) Vorwahl: mas für Ref.Patienten ( ReferenmAs ) direkter Dosisbeug (über CTDI volaneige) Reaktion auf Parameteränderungen eingeschränkt Jede Automatik folgt ihren eigenen Geseten Gefahr von Fehlbedienungen (Überdosierung, unureichende Bildqualität) Kompetente Einweisung unerlässlich. CTDosisautomatiken: Fehlerquellen Resumée Basis: übersichtsradiogramm ( Topogramm, Surview, Scout View etc.) Maßgeblich für individuelles masniveau Längsmodulation anguläre Modulation (GE, Toshiba, usätlich laterales Topo) Häufigste Fehler: Arme im Scanbereich (nur beim Topo ) > Dosis Topo kürer als Scanbereich > Dosis Strahlenschutmittel bereits beim Topo angelegt > Dosis Patient nicht korrekt entriert (speiell in der Höhe) > Dosis oder " Scanbereich kürer als Protokoll (.B. Oberbauch vs. Gesamtabdomen) > Rauschen Zahlreiche apparative Einflüsse auf die Höhe des Dosis.T. unmittelbar und immer dosiswirksam (.B. Formfilter).T. nur in bestimmten Situationen (.B. Strommodulation).T. nur bei bewußter Anwendung (.B. Pitcherhöhung) nicht (oder noch nicht) alle Maßnahmen serienmäßig MehrschichtCT erfordert gesteigerte Aufmerksamkeit Technik: notwendige, aber nicht hinreichende Voraussetung Entscheidend: dosisbewußte, fachgerechte Anwendung. Danke! 6