Dosisrelevante Einflussfaktoren Maßnahmen zur Dosisreduktion Strahlenschutzüberlegungen sind relevant CT Hochdosistechnik hoher Anteil an der Kollektivdosis zunehmende Nutzung/Frequenz Dosisvergleich: CT-Abdomen 500 Thoraxaufnahmen 15 Beckenaufnahmen 2 CKE CT ~ 4% aller Röntgenuntersuchungen ~ 40% der Kollektivdosis (medizinische Strahlenexposition) * Rö-Thorax ~ 30% aller Röntgenuntersuchungen ~ 2% der Kollektivdosis Brit. Inst. Radiology 2003 / Roy Coll Radiologists 2003 Land CT-Untersuchungen CT-Dosis pro Einw. pro 1000 Einwohner msv Deutschland 90 0,73 USA 200 1.60 Japan 290 2.30 Beneluxstaaten 115 0.90 Häufigkeit & Dosisbeitrag von CT-Unters. im internat. Vergleich (Dtsch. Ärztebl. 105/2008) Maßnahmen zur Dosisreduktion Dosisrelevante Einflussfaktoren 3 Faktoren beeinflussen hauptsächlich die absorbierte Strahlendosis Scanner-Design Patientenkonstitution Untersuchungstechnik / Aufgabenstellung Detailauflösung primär abhängig von Dosis (mas, kv) sekundär abhängig von Rekonstruktionsalgorithmus & SC Detailauflösung primär abhängig von Matrix & Schichtkollimation Sekundär abhängig von Rekonstruktionsalgorithmus & Dosis h 0 = 10 mm Schichtdicke h 1 = 4 * 2.5 mm Die Photonendichte beeinflusst maßgeblich die Bildqualität Strahlenexposition identisch...... aber Rauschen steigt an ( ~ h 0 /h 1 )...... doch Kontrast wird besser (Partialvolumeneffekt!) mas bei Verringerung von h nur mäßig anpassen! 1
Optimales Vorgehen beim MS-CT dünne Schichtkollimation erfordert höhere Dosis für den gleichen Rauscheindruck (Niedrigkontrastauflösung) Optimales Vorgehen beim MS-CT dünne Schichtkollimation / überlappende Rekonstruktion Diagnostik anhand dickerer Reformationen SD 5mm/5mGy SD 1mm/5mGy SD 1mm/20mGy SD 5mm SD 1mm SD 1/5mm slab Dosis für alle Scans 5mGy Optimales Vorgehen beim MS-CT dünne Schichtkollimation / überlappende Rekonstruktion Diagnostik anhand dickerer Reformationen 2mm slab SD axial 1mm SD koronar 1mm/5mm slab SD axial 5mm SD koronar 5mm slab Spannung (kv) Dosis ~ proportional dem Quadrat der Aufnahmespannung Spannung Rel. Dosis 80 kv 40 % 120 kv 100 % 140 kv 140 % Dosisausbeute steigt - Rauschen nimmt ab - Kontrast sinkt Dosis erhöht sich überproportional zur Spannung! Bei Erhöhung der kv mas u. U. verringern! (spielt bei Dosisleistungsregelung keine Rolle mehr) 2
2 1.5 1 0.5 20 40 60 80 100 20 40 60 80 100 2 1.5 1 0.5 20 40 60 80 100 W / L = 200 / 40 Fensterweite W / L = 400 / 40 Konsequenz für die Praxis bei Hochkontrastobjekten kann die Dosis reduziert werden Niedrigkontrast-Fragestellungen erfordern generell eine höhere Dosis verrauscht Hoher Kontrast rauschärmer Niedrig. Kontrast Fensterweite x 2 Rauschen ½ Kontrast ½ Rekon-Algorithmus (FK) FK relatives relativer Auflösung Rauschen Dosisbedarf (LP/cm) glättend 70% 50% 4.7 Standard 100% 100% 5.8 kantenbetonend 135% 185% 6.6 hochauflösend 280% 790% 7.7 Detailauflösung Geglättet Original Kantenbetont Rekon-Algorithmus (FK) FK relatives relativer Auflösung Rauschen Dosisbedarf (LP/cm) glättend 70% 50% 4.7 Standard 100% 100% 5.8 kantenbetonend 135% 185% 6.6 hochauflösend 280% 790% 7.7 3
Scanprotokolle Scan- und Displayparameter - & Indikationsstellung Scanlänge L Scanlänge 2 * L Es sollte nur die für die Fragestellung notwendige Region untersucht werden! keine überlappenden Scans ausgenommen bei der Notwendigkeit einer mehrphasigen Untersuchung Lokale Dosis bleibt gleich, aber...... Strahlenexpostion (DLP, E) nimmt linear mit L zu! Dosislängenprodukt = Analogon zum Flächendosisprodukt [Strahlensensible Organe möglichst nicht im Primärstrahlenbündel] Patientenfaktoren Relative Effektivdosis E/Eo in Abhängigkeit von der Fettverteilung E: Effektivdosis mit zusätzl. Fett / Eo: Effektivdosis ohne zusätzl. Fett Strahlenschutzmaterial Dosisreduktion Augenlinse ~ 40 % Brustdrüse Kind ~ 30 % Brustdrüse Erwachsener ~ 55 % Schilddrüse ~ 60 % Hoden ~ 75 % Die zusätzliche Fettschicht führt zu einem starken Anstieg der Effektivdosis Nur die detektornahe (röhrenferne) Fettschicht verursacht eine erhöhte Strahlenbelastung / Effektivdosis Yanch CJ (2009) Radiology 252: 128-139 Cave! Dosismodulation deaktivieren! Reduction of dose to the femal breast in thoracic CT: Bismuth-shielding partial CT tube-current-modulation Strahlenschutzmaterial Exposition von Regionen, die dem VOI benachbart sind CT Scan-type Referenz Breast relative difference Spine relative difference Noise level lung (HU) 31 Noise level relative difference Bismuth -47% -6% 43 + 37% partial CT -47% + 18% 34 + 7% TCM - 10% - 12% 33 + 5% Vollmar SV, Kalender WA (2008) Eur Radiol 18: 1674-1682 Kennedy E et al. Use of lead shielding for uterus dose reduction 4
Strahlenschutzmaterial Exposition von Regionen, die dem VOI benachbart sind Strahlenschutzmaterial Exposition von Regionen, die dem VOI benachbart sind Scanvolumen Messregion Dosis ohne Bleischürze / Hodenkapsel Dosis mit Bleischürze / Hodenkapsel Oberbauch Uterus/Ovar ~ 1.5 msv ~ 1.5 msv Abdomen Hoden ~ 1.5 msv < 0,1 msv Kennedy E et al. Use of lead shielding for uterus dose reduction Hidajat N et al. Röfo 1996; 165: 462 Effektivität der Bleiabdeckung zur Dosisreduktion beim Patienten in der CT Patientenschutz im CT Patientenfaktoren Gonadenschutz für bei Abdomen-CT Strahlenschutzmaterial (Blei-/Wismutauflagen) bei automatischer Dosisleistungsregelung (zukünftig) von nachrangiger Bedeutung Bei online-adaptiver Röhrenstrom-Modulation kontraproduktiv Bei Modulation anhand von Topogrammen: Abdeckungen erst nach dem Topogramm auflegen, da sonst die Regelung die Dosis ansteigen lässt Nachteil: teure Einwegprodukte Körperstamm Kind Jugendlicher Schlanker Erwachsener Normalpatient Kräftiger Erwachsener Durchmesser < 10 cm < 18 cm ~ 24 cm > 30 cm Dosisfaktor mas 25 % 50% 100 % 200 % Patientenfaktoren Pädiatrie / Besonderheiten geringerer Körperquerschnitt Anpassung der Scanparameter - AEC stärkerer Rauscheindruck geringerer Abstand zu strahlensensiblen Organen bei zugleich höherer Strahlenempfindlichkeit (Overranging (MS-CT)) rolling collimator (Strahlenschutzmaterial) partial CT CCT (50%) > Thorax (30%) > Abdomen (10%) > Skelett 30% der CT-Untersuchungen nicht indiziert Niedrigdosisanwendungen ND-CT = Untersuchung, die aufgrund besonders gewählter Parameter zu deutlich niedrigerer Patientendosis führt als eine SD-CT Untersuchung bei diagnostisch ausreichender Bildqualität. Anwendungsbereiche Regionen mit anatomisch hohem Objektkontrast Situationen mit künstlich angehobenem Kontrast z.b. Lunge / Skelett / Urolithiasis / CTA 5
Urolithiasis 120 kv 40mAseff SC 2.5mm Detaillierte / exakte klinische Fragestellung Ist die Untersuchung erforderlich? Gibt es ein Alternative mit vergleichbarer Aussage? gerechtfertigte Indikation SD <1mm 5mm slab Wahl der adäquaten Untersuchungstechnik konkrete diagnostische Aussage Dosisminimierung (ALARA-Prinzip) Scangrenzen (VOI) Ein- / Mehrphasentechnik Bei der Wahl der Scanparameter muss auf folgende Zusammenhänge geachtet werden: Wechselseitige Abhängigkeit von Ortsauflösung & Rauschen SD Rauschen Ortsauflösung in z-richtung Wechselseitige Abhängigkeit Faltungskern & Bildrauschen glätt. FK Rauschen Ortsauflösung in x/y-richtung Beides kann zu einer Dosiseinsparung um den Faktor 2-5 führen, wenn die diagnostische Fragestellung dies zulässt Optimales Vorgehen beim MS-CT dünne Schichtkollimation überlappende Rekonstruktion eines 3D-Rohdatensatzes aus dünnen Einzelschichten Diagnostik anhand dickerer Reformationen ( slabs ) = Schlüssel für dosiseffizientes Arbeiten! Folgende Fehler müssen vermieden werden! zu hohe Dosis bei dünnen Schichten u. dünnen Objekten zu hohe Dosis bei Hochkontrastsituationen (Lunge Skelett CTA) Falsche Filterwahl (Faltungskern) hochauflösende FK nur für Hochkontraststrukturen und Fensterweiten > 1000 glättende FK für Niedrigkontrastfragestellungen und enge Fensterweiten < 400 Falsche Fensterwahl 6