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

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Kapitel 7. Zusammenfassung

Die hohe Strahlendosis bei der CT, das mögliche Strahlenrisiko und die dennoch stetig zunehmende Zahl der CT-Geräte und CT-Untersuchungen sind Gründe, um die Strahlendosis des Patienten zu erfassen und zu optimieren. Die Patientendosis bei der CT wird ausgedrückt durch die beiden Dosisgrößen Organdosis und effektive Dosis, die heute als Vergleichsmaß für das radiogene Krebsrisiko und genetische Strahlenrisiko dienen.

Die am weitesten verbreitete und einfachste Methode zur Bestimmung der Patientendosis ist die Berechnung von Organdosen mittels Konversionsfaktoren, welche auf die Achsendosis normierte mittlere Organdosen darstellen und durch Monte-Carlo-Simulation des Strahlentransports in anthropomorphen mathematischen oder Voxel-Phantomen gewonnen wurden. Eine andere Methode ist die Messung von Organdosen in anthropomorphen gewebeäquivalenten Phantomen, wobei am häufigsten Thermolumineszenzdosimeter als Dosisdetektoren zum Einsatz kommen.

Für den Anwender der Konversionsfaktoren liegen die Probleme bei der Übertragung der Expositionsbedingungen beim Phantom auf die Expositionsbedingungen beim individuellen Patienten. Abweichungen in der Filterung und Filterform machen es schwer, von allen zur Verfügung stehenden Sätzen von Konversionsfaktoren den passenden zu finden. Anhand der effektiven Energie können die Konversionsfaktoren der GSF durch Inter- oder Extrapolation besser angepaßt werden. Durch aufwendigere Messungen der Halbwertsschichtdicke, Energiedosen in Luft und CTDI-Werte können aus den 23 Datensätzen des NRPB den am besten passenden gefunden werden. Die Organe der mathematischen Phantome unterscheiden sich grundlegend von denen des Menschen in der Lage in axialer Richtung und in der kraniokaudalen Ausdehnung. Das Problem der Unterschiede in den Organlagen kann nach eigenen Analysen dadurch minimiert werden, daß nur die effektive Dosis angegeben wird, da diese von den Fehlschätzungen einzelner Organdosen vergleichsweise wenig betroffen ist. Probleme bei der Dosismessung im gewebeäquivalenten Phantom sind der hohe Zeit- und Kostenaufwand. Statt der Messung im anthropomorphen Phantom können brauchbare Dosiswerte auch durch Messungen in CTDI-Phantomen erhalten werden. Nach eigenen Berechnungen


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liefert der CTDIw einen Näherungswert für die Dosen der Organe, die vollständig im Scanvolumen liegen. Das aus dem CTDIw abgeleitete DLP liefert mittels Konversionskoeffizienten eine Abschätzung für die effektive Dosis, die von dem mittels Konversionsfaktoren errechneten Wert um maximal ± 35% für die meisten Untersuchungen abweicht. Der CTDIw kann aus den beim Hersteller erfragbaren Werten für CTDIFDA und den Korrekturfaktoren ermittelt werden. Die Abschätzung der effektiven Dosis kann innerhalb weniger Minuten erfolgen.

Zu den vom CT-Personal durchführbaren Maßnahmen zur Optimierung der Patientendosis gehören die Bleiabdeckungen beim Patienten zum Schutz der Ovarien und der Hoden, die Erhöhung des pitch bei der Spiral-CT und die Niedrigdosis-CT für viele verschiedene Fragestellungen. Der Gerätehersteller leistet seine Beiträge zur Dosisoptimierung durch die Auswahl einer Strahlenfilterung mit ausgewogenem Kompromiß zwischen Dosisreduktion und Verminderung des Kontrast-Rausch-Verhältnisses und durch die Installation eines Detektorsystems mit höchst möglicher Dosiseffizienz. Die anatomieadaptierte sinusförmige Röhrenstrommodulation erbringt eine Dosisreduktion um maximal 13% bei der Untersuchung des Beckens. Zur Dosisbeschränkung sieht die Patientenrichtlinie der Europäischen Gemeinschaft von 1997 die Etablierung von diagnostischen Referenzwerten vor. Im Working Document der europäischen Kommission gelten der CTDIw und das DLP als Referenzdosisgrößen. Dabei wird das 3. Quartil der mittleren Dosiswerte von allen untersuchten Zentren als Referenzwert verwendet.

An der Strahlenexposition von tief gelegenen Organen außerhalb der Untersuchungsregion ist die im Körperinneren entstehende Streustrahlung maßgeblich, so daß eine Bleiabdeckung wenig wirksam sein kann. Eigene Messungen zeigen, daß auf die Bleischürze zum Schutz der Ovarien und des Uterus verzichtet werden kann. Eine Bleiabdeckung kann jedoch bei den Untersuchungen effektiv eingesetzt werden, bei denen größere Streustrahlung von außen den Körper exponiert. Bei der CT des Kopfes kann die aus dem Mundboden austretende Streustrahlung durch eine Bleiabdeckung des Halses und des Thorax an der Exposition der Schilddrüse, der Brust und der Lunge wirksam gehindert werden. Die Hodenkapsel führt zu einer praktisch vollständigen Abdeckung der Hoden und daher


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wesentlichen Dosisreduktion. Ein Problem der Spiral-CT ist die im Vergleich zur konventionellen CT um zwei Rotationen längere abzutastende Körperregion. Nach eigenen Berechnungen ist jedoch durch einen pitch >1,1 bei einer mindestens 15 cm langen Untersuchungsregion eine Dosisreduktion gegenüber der konventionellen CT gegeben. Bei der ND-CT der Lunge und des Knochens kann das eingestellte mAs-Produkt zur Beurteilung des Mediastinums bzw. des paraossalen Weichteils zu gering sein. Um dies zu vermeiden, kann bei der Primäruntersuchung ein höheres mAs-Produkt eingestellt werden als bei der ND-CT und je nach Befund bei späterer Untersuchung das mAs-Produkt reduziert werden. Bei den Detektorsystemen ist zwischen einem Festkörperdetektor auf der Basis von Szintillatoren mit hoher Dosiseffizienz und einem Gasdetektor mit dem Vorteil eines schnellen Abklingverhaltens zu wählen. Als das Detektorsystem, das die Vorteile beider Detektorarten vereint, wird der UFC-Szintillator angeboten. Dieser ermöglicht beim Somatom Plus 4 eine Dosisreduktion um 20-30% gegenüber dem Xenon-Gasdetektor bei gleichbleibender Bildqualität. Die anatomieadaptierte sinusförmige Röhrenstrommodulation ermöglicht keine ideale Anpassung des Röhrenstroms an beliebige Körperformen. Als besseren Algorithmus wird die anatomieorientierte schwächungsbasierte Röhrenstromregelung angeboten, die bei der Spiral-CT mit einer Verzögerung von einem halben Tischvorschub die aus den verschiedenen Projektionen resultierenden Schwächungswerte benutzt, um den Röhrenstrom dem Dosisbedarf besser anzupassen. Die Dosisreduktion in der Schulterregion liegt nach bisherigen Erkenntnissen bei 38%. Die im Working Document der europäischen Kommission vorgeschlagenen Referenzdosen stützen sich auf Ergebnissen einer Datenerhebung an konventionellen CT-Geräten aus den späten 80-er Jahren. Eine aktuelle von uns durchgeführte Dosiserhebung zeigt, daß die Werte für CTDIw und DLP bei der Spiral-CT deutlich geringer sind als bei der konventionellen CT. Es sollten neue Referenzwerte mit besonderer Berücksichtigung der Werte für die Spiral-CT aufgestellt werden.

Noch zu lösende Probleme betreffen die Bestimmung der Patientendosis bei der CT der Extremitäten, bei Patienten mit unterschiedlichen Abmessungen und bei der Mehrschicht-CT. Aktuelle Arbeiten zur Optimierung der Patientendosis bei der CT betreffen insbesondere die Aufstellung von Referenzwerten.


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Wed Sep 18 18:10:11 2002