Thorax- und Cardiac-CT
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39. DGMP Tagung Oldenburg 2008 Thorax- und Cardiac-CT: Bestimmung der geschlechtsspezifischen effektiven Dosis des Patienten auf Grundlage der Wichtungsfaktoren der ICRP 103 (2007) von Boetticher, Heiner1; Jörn Lachmund2; Hui Khee Looe3; Wolfgang Hoffmann4; Björn Poppe3 1 Institut für Radiologie und Seminar für Strahlenschutz, Klinikum Links der Weser, Bremen MLO, ATLAS Elektronik GmbH, Bremen 3 Arbeitsgruppe Med. Strahlenphysik, Universität und Pius Hospital Oldenburg 4 Institut für Community Medicine, Ernst-Moritz-Arndt Universität Greifswald 2 Abteilung - Entstanden im Rahmen des Forschungs- und Lehrverbundes SUM - Effektive Dosis Das in den Strahlenschutzbestimmungen festgelegte Berechnungsverfahren für die effektive Dosis E beruht international auf den Angaben der Publikation 60 (1990) [1] der Internationalen Strahlenschutzkommission ICRP. Durch die Neufestsetzung der Organ-Wichtungsfaktoren in der Publikation 103 (2007) [2] der ICRP wird dieses Verfahren modifiziert. Besondere Bedeutung kommt hierbei dem Wichtungsfaktor für die Brust zu, dessen Betrag in ICRP 103 erheblich erhöht wurde (von 0,05 auf 0,12). Nach [1; 2] ist E definiert als: E = T w T * HT (1) Dabei ist HT die Organ-Äquivalentdosis im Gewebe oder Organ T und wT der Wichtungsfaktor für das Organ oder Gewebe T. Die Bestimmung von E für die Referenzperson basiert auf der Verwendung von anthropomorphen Modellen. In ICRP 60 wurde kein spezielles Phantom spezifiziert. In ICRP 103 werden männliche und weibliche Computerphantome (Erwachsene) für die Berechnung der Werte von HT herangezogen: E = ΣT wT [0.5 (HT,male + HT,female)] (ICRP 103; eqn. B.3.9) (2) Dabei sind die Gewebe-Wichtungsfaktoren wT für alle Organe und Gewebe geschlechts- und altersgemittelt einschließlich des Wichtungsfaktors für die männliche und weibliche Brust. Nur die "geschlechtsneutralen" Äquivalentdosen HT in Gl. (1) werden nach Gl. 2 durch Mittelung der "männlichen" und "weiblichen" Äquivalentdosen erhalten (Abb. 1). Geschlechtsspezifische effektive Dosis Externe Exposition männl. Phantom absorbierte Dosen DT,male weibl. Phantom absorbierte Dosen DT,female Strahlungs-Wichtungsfaktor wR = 1 Äquivalentdosen HT,male Äquivalentdosen HT,female geschlechtsgemittelte Äquivalentdosen HT wT Effektive Dosis E Abb. 1: Geschlechts-Mittelung bei der Berechnung der effektiven Dosis in der Röntgendiagnostik (nach ICRP 103, Fig. B.3) Demgegenüber wird in der Literatur häufig die Verwendung eines männlichen oder weiblichen Phantoms zur Bestimmung einer "geschlechtsspezifischen eff. Dosis" Emale und Efemale für Patienten in der Radiologie vorgeschlagen. In Abweichung von ICRP 60 und ICRP 103 hat dies zur Definition von geschlechtsspezifischen Wichtungsfaktoren geführt [3-5]. Bei der Ableitung von geschlechtsspezifischen effektiven Dosen auf Basis der ICRP 103 muss der Mittelwert der geschlechtsspezifischen Wichtungsfaktoren wbreast,female und wbreast,male den Wert 0,12 ergeben mit der Bedingung E = 0,5 (Emale + Efemale). Somit ist eine Aufteilung des Faktors wbreast auf den Wert 0,00 für das männliche und 0,24 für das weibliche Unterkollektiv 1 39. DGMP Tagung Oldenburg 2008 sinnvoll und durch das Konzept von ICRP 60 und ICRP 103 gerechtfertigt, das auf geschlechtsgemittelten Wichtungsfaktoren beruht [3-5]. In ICRP 103 ist eine weitere Gleichung für die Bestimmung von E angegeben, die für die Definition einer geschlechtsspezifischen Dosis ebenfalls von Bedeutung ist: E = wbreast Hbreast,female + Σ(T≠breast) wT [0.5 (HT,male + HT,female)] (ICRP 103, eqn. B.3.8) (3) Aus Gl. (2) und (3) erhält man: Hbreast = 0.5 (Hbreast,male + Hbreast,female) = Hbreast,female (4) Somit stellt Gl. (3) eine andere Form dar, Hbreast zu berechnen (mathematisch für Hbreast,male = Hbreast,female); es folgt aber nicht, dass Hbreast,male = 0 oder wbreast ein geschlechtsspezifischer Wichtungsfaktor ist. Durch Gl. (3) wird lediglich betont, dass der Wichtungsfaktor für die Brust im Wesentlichen von der Inzidenz und Mortalität für den weiblichen Brustkrebs abgeleitet wurde. Anwendungen Zur exemplarischen Darstellung der unterschiedlichen Modellansätze führten wir Dosisbestimmungen bei einer standardmäßigen Thoraxuntersuchung und einer Koronarangiographie an einem Mehrschicht-Spiral-CT durch (Fa. Toshiba, Aquilion 64). Die Ermittlung der Organdosen erfolgte mit TLDs und einem "weiblichen" Alderson-Phantom. Die Messungen wurden nach einem standardisierten Verfahren durchgeführt und ausgewertet [5]. Bei der Ermittlung von geschlechtsspezifischen effektiven Dosen wurde bei Zugrundlegung des Modells der ICRP 60 (wT = 0,05 für die Brust) der Frau ein Faktor von 0,10 und dem Mann der Faktor 0,00 zugeordnet, bei Zugrundelegung des Modells der ICRP 103 (wT = 0,12 für die Brust) entsprechend der Frau der Faktor 0,24 und dem Mann der Faktor 0,00 [3-5]. Für das Kollektiv der Frauen wurde der Dosiswert für die weibliche Brust eingesetzt. Der Wichtungsfaktor für das Organ “Gebärmutter” wurde analog dem Wichtungsfaktor für die Brust behandelt. Beim Organ “Keimdrüsen” wurde der Wichtungsfaktor nach ICRP 60 bzw. ICRP 103 beibehalten, aber die geschlechtsspezifische Dosis eingesetzt. Ergebnisse Der im Modell der ICRP 103 angehobene Wichtungsfaktor für die Brust führt zu einer deutlichen Erhöhung der effektiven Dosis beim Thorax-CT (21 %) und Cardio-CT (31%). Bei Bestimmung einer geschlechtsspezifischen effektiven Dosis erhält die Frau auf Grundlage von ICRP 60 eine um den Faktor 1,7 höhere Dosis als der Mann, auf Grundlage von ICRP 103 beträgt die Erhöhung das 3,3-fache (Tab. 1) [6]. Die Neufestlegung der Berechnungsgrundlagen führt zu einer höheren Dosis und einem deutlich erhöhten gender effect bei Röntgenuntersuchungen, bei denen die Brust betroffen ist. Dies sollte bei der Indikationsstellung berücksichtigt werden. Thorax-CT Effektive Dosis E Efemale Emale Coronar-CT Effektive Dosis E Efemale Emale ICRP 60 100 % 113,4 % 86,6 % ICRP 60 100 % 125,6 % 74,2 % ICRP 103 121 % 151,7 % 90,3 % ICRP 103 131 % 183 % 56,1 % Tab. 1: Effektive Dosen und geschlechtsspezifische effektiven Dosen E pro Serie für Thorax-CT und Coronar-CT auf Grundlage der Modelle von ICRP 60 und ICRP 103. Die Werte sind normiert auf die jeweiligen effektiven Dosen gemäß ICRP 60. Literatur [1] [2] [3] [4] [5] ICRP 103. Annals of the ICRP. ICRP Publication 103. 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. Oxford, New York, Frankfurt: Pergamon Press; 2008. ICRP 60. Annals of the ICRP. ICRP Publication 60. 1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. Oxford, New York, Frankfurt: Pergamon Press; 1991. Xu XG, Reece WD. Sex-specific tissue weighting factors for effective dose equivalent calculations. Health Phys 1996; 70(1): 81-86. Perisinakis K, Theocharopoulos N, Karkavitsas N, Damilakis J. Patient effective radiation dose and associated risk from transmission scans using 153Gd line sources in cardiac spect studies. Health Phys 2002; 83(1): 66-74. von Boetticher H, Lachmund J, Hoffmann W. Geschlechtsspezifische Bestimmung der effektiven Dosis am Beispiel von CT-Thoraxuntersuchungen. Z Med Phys 2003; 13: 123-126 2 39. DGMP Tagung Oldenburg 2008 [6] von Boetticher H, Lachmund J, Looe HK, Hoffmann W, Poppe B. Recommendations of the ICRP change basis for estimation of the effective dose: What is the impact on radiation dose assessment of patient and personnel? Fortschr. Röntgenstr. 2008; 180: 391-395 3
