Hidajat, Nico: Bestimmung und Optimierung der Strahlendosis des Patienten bei der Computertomographie - Methoden, Probleme und Lösungsmöglichkeiten -

2

Kapitel 1. Einführung

Die Röntgendiagnostik erfuhr eine revolutionäre Erneuerung, als Hounsfield und Ambrose im Jahre 1972 ihre Erfindung und ersten klinischen Ergebnisse vorstellten (Hounsfield 1972, Ambrose 1973). Sie überraschten die Fachwelt mit Röntgenschichtaufnahmen, die mit bis dahin nicht für möglich gehaltener Sicherheit Differenzierungen verschiedener innerer Organe zuließen. Das als Computertomographie (CT) bezeichnete Röntgenschicht-Aufnahmeverfahren stellt im Gegensatz zum klassischen Röntgen-Aufnahmeverfahren nicht das Integral von Schwächungswerten, sondern die Verteilung der Schwächungswerte µ(x,y) innerhalb einer Schicht selbst dar. Damit kann die interessierende Körperregion innerhalb der Schicht überlagerungsfrei abgebildet werden. Die vollständige Darstellung der Körperregion gelingt mittelbar, indem der Körper in Richtung der z-Achse abgetastet wird und die Schwächungswerte µ(x,y,z) gewonnen werden.

Während beim klassischen Röntgenaufnahmeverfahren durch gezielte Einblendung nicht interessierende Körperanteile von der direkten Strahlenexposition ausgeschlossen werden können, führt die CT zur direkten Strahlenexposition sämtlicher Körperanteile innerhalb der in z-Richtung abgetasteten Körperregion. Beim klassischen Röntgen-Aufnahmeverfahren liegt die Strahlendosis an der Körperoberfläche an der Eintrittsseite bei 100 kV zwischen 3 und 20 mGy. Die Strahlendosis nimmt von der Eintritts- zur Austrittsseite hin stetig ab und die Austrittsdosis ist mindestens um einen Faktor von 10 kleiner. Bei der CT liegt die Strahlendosis an der Körperoberfläche innerhalb der abgetasteten Körperregion im Bereich von 10 bis 40 mGy. Infolge der Vielzahl an Projektionen (etwa 1000) ist die Dosisverteilung innerhalb der Schicht nahezu eine Gleichverteilung.

Damit ist die Strahlenexposition bei der CT erheblich größer als die bei einer konventionellen Röntgenaufnahme. Eine grobe, dennoch zur Verdeutlichung der Höhe der Strahlenexposition bei der CT hilfreiche Abschätzung ist die, daß eine bis zwei CT-Schichten eine ähnliche Depositon von Strahlenenergie im Körper des Patienten zur Folge haben wie eine konventionelle Großaufnahme der gleichen Körperregion (Stieve und Schmidt 1981). Eine CT-Untersuchung aus 40 Schichten exponiert den Patienten somit in ähnlicher Weise wie 20-40 konventionelle


3

Röntgenaufnahmen. Die hohe Strahlendosis bei der CT kommt auch dadurch zum Ausdruck, daß bei einem relativ geringen Anteil von 4% an allen Röntgenuntersuchungen in den alten Ländern der BRD in den Jahren 1990-1992 der Anteil an der kollektiven effektiven Dosis 35% beträgt (Abb. 1).

Dabei sind, zumindest nach dem heutigen Stand des medizinisch-naturwissenschaftlichen Wissens, das Risiko der Induktion maligner Neoplasmen und das genetische Strahlenrisiko direkt proportional zur Strahlendosis. Insbesondere sind diese Risiken nicht an einer Schwellendosis gebunden.

Die Begeisterung über die diagnostischen Möglichkeiten der CT kommt in der Anzahl der CT-Geräte und CT-Untersuchungen zum Ausdruck. Die Anzahl der CT-Geräte in der Bundesrepublik Deutschland hat seit den ersten Jahren nach der Einführung der CT in die Klinik stetig zugenommen. Nach der Wiedervereinigung Deutschlands kam es zu einem erheblichen Anstieg der Anzahl der CT-Geräte in den neuen Bundesländern. Im Jahre 1992 gab es 77 CT-Geräte in den neuen Bundesländern und 763 in den alten Bundesländern. Ein Jahr später waren es bereits 156 CT-Geräte in den neuen Bundesländern und 889 in den alten. Im Jahre 1998 gab es knapp 2000 installierte CT-Geräte in Deutschland (Schmidt 1993, Schwing 1994, Schmidt 1999). Mit zunehmender Anzahl der CT-Geräte stieg von 1988 bis 1994 die Anzahl der ambulanten CT-Untersuchungen des Schädels und der sonstigen Körperregionen bei ambulanten Kassenpatienten um 12,2 % bzw. 25,2 % pro Jahr an (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit 1994).


4

Abb. 1 : Prozentualer Anteil der CT an allen Röntgenuntersuchungen (oben) und an der kollektiven effektiven Dosis (unten) für die BRD in den alten Ländern in den Jahren 1990-1992 (Bernhardt und Mitarb. 1995)


5

Die hohe Strahlendosis, der der Patient bei der CT ausgesetzt ist, und das mit der Strahlendosis zunehmende Krebsrisiko sowie die zunehmende Anzahl der CT-Geräte und CT-Untersuchungen machen es notwendig, daß alles getan wird, um die für die einzelnen Untersuchungen zur Beantwortung der klinischen Fragestellung notwendige Strahlendosis zu optimieren. Hierzu muß zunächst eine entsprechende Größe gefunden werden, die geeignet ist, um die Strahlendosen zu charakterisieren. In der vorliegenden Habilitationsschrift sollen Methoden der quantitativen Erfassung und Optimierung der Strahlendosis des Patienten bei der CT einschließlich der dabei entstehenden Probleme und Lösungsmöglichkeiten dargestellt werden.


© Die inhaltliche Zusammenstellung und Aufmachung dieser Publikation sowie die elektronische Verarbeitung sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung. Das gilt insbesondere für die Vervielfältigung, die Bearbeitung und Einspeicherung und Verarbeitung in elektronische Systeme.

DiML DTD Version 2.0
Zertifizierter Dokumentenserver
der Humboldt-Universität zu Berlin
HTML - Version erstellt am:
Wed Sep 18 18:10:11 2002