Schonende Bildgebung

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Schonende Bildgebung
Anleitung zur Entwicklung von pädiatrischen CT-Protokollen
Einleitung:
Vor dem Jahr 2001 wurde die überwiegende Mehrzahl von CT-Untersuchungen bei
Kindern mit denselben oder ähnlichen Protokollen durchgeführt wie CTUntersuchungen bei Erwachsenen. Im Jahr 2001 erschienen mehrere
wissenschaftliche Artikel (1-3), in denen darauf hingewiesen wurde, dass dieses
Vorgehen ungeeignet sei und dies bei unseren kleinsten Kindern zu einer bis zu drei
mal höheren Dosisbelastung führt als bei Erwachsenen. Seitdem wurden in der
wissenschaftlichen Literatur zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten, die sich mit
Protokollen zur Dosisreduktion bei pädiatrischen CT-Untersuchungen beschäftigen,
publiziert (4-17). Viele dieser Protokolle sind jedoch spezifisch für bestimmte CTGerätetypen und nicht auf andere CT-Geräte übertragbar.
Derartige Anleitungen geben entweder Unterstützung in der Entwicklung von
pädiatrischen Protokollen oder erlauben es, die geltenden Protokolle zu vergleichen
bzw. ihre Eignung sicher zu stellen. Das gegenständliche Dokument ist
ausschließlich als eine Anleitung zu sehen. Die technischen Parameter haben
lediglich
Empfehlungscharakter
für
die
Umsetzung
der
CTUntersuchungstechnik. Der verantwortliche Radiologe/die verantwortliche
Radiologin in Abstimmung mit einem Medizinphysiker/einer Medizinphysikerin
muss alle Änderungen der CT –Untersuchungstechnik, die zu einer Reduktion
der Strahlenbelastung führen dahingehend evaluieren, dass sicher gestellt
wird, dass die diagnostische Information adäquat ist.
Es wurden CT-Geräteparameter mit dem Ziele einer Dosisreduktion aufbauend auf
Dosismessungen mit Ionisationskammern und anatomischen pädiatrischen CTPhantomen (18) entwickelt. Die Phantomgröße reicht von der Kleinkindergröße bis
zum Erwachsenen, sie bestehen aus einem Gewebe äquivalenten Kunststoff mit
einer Dichte von null HU. Die abdominellen Phantome haben eine
gewebeäquivalente Wirbelsäule; die Thoraxphantome haben ebenfalls eine
gewebeäquivalente Wirbelsäule und gewebeäquivalentes Lungengewebe; die
Schädelphantome verfügen über gewebeäquivalenten Schädelknochen.
Um diese Reduktionsfaktoren sinnvoll nutzen zu können, sollte der Radiologe/die
Radiologin
zu
anfangs
mit
radiologisch-technischem
CT-Personal
zusammenarbeiten, um sich mit den CT-Techniken bei Kindern und Erwachsenen
vertraut zu machen. Als erster Schritt muss verifziert werden, dass die ErwachsenenCT-Untersuchungstechnik bzw. die entsprechende Strahlenbelastung nicht größer ist
als
die
durch
das
American
College
of
Radiology
(ACR)
CTAkkreditierungsprogramm empfohlenen Dosiswerte (19, 20). Es gibt keine universelle
CT-Technik, die für die CT-Geräte aller CT-Anbieter bei Erwachsenen angewendet
werden
kann.
Unterschiede
im
Design
verschiedener
CT-Geräte
(z.B.Körperformfilter, Brennfleck-Detektorabstand, Detektorempfindlichkeit bzw.
Effizienz etc.) verunmöglichen es, die auf den Patienten wirkende Strahlendosis auf
Basis der Geräteparameter abzuschätzen. Konsequenterweise muss ein qualifizierter
Medizinphysiker (21, 22), der entsprechende Ausbildungsnachweise aufweisen kann
zur Verfügung stehen, der den Dosisoutput des jeweiligen CT-Gerätes messen kann,
um die Dosis zu berechnen und damit geeignete abdominelle CT-Techniken und
Schädel-CT-Techniken entwickeln zu können. Jeder qualifizierte Medizinphysiker,
der in anderen Institutionen bei entsprechenden Strahlengutachten mitgewirkt hat,
sollte mit diesem Testprotokoll vertraut sein (23).
Die erarbeiteten CT-Techniken für Abdomen und Schädel werden zu Ihrer jeweiligen
Ausgangstechnik. Unter Verwendung dieser Grundlagen erlauben die Tabellen 1 und
2 die Abschätzung entsprechender mAs-Reduktionen für Kinder basierend auf deren
Alter oder ihrem PA-Durchmesser. Idealerweise sollten die PA-Durchmesser des
Kindes mit entsprechenden Messpunkten vermessen werden. Für den Fall, dass es
nicht möglich ist, den entsprechenden PA-Durchmesser des Kindes zu erheben,
listen die Tabellen 1 und 2 durchschnittliche Alterswerte auf, die in der ersten Spalte
mit der Dicke korrespondieren. Die resultierenden Techniken sollten eine
Strahlungsdosis ermöglichen, die ungefähr gleich oder weniger ist als die
berechnete CT-Dosis für Erwachsene für dieselbe Untersuchung (es soll
nochmals darauf hingewiesen werden, dass die Assistenz durch einen
Medizinphysiker gegeben sein sollte).
Diese Instruktionen sind so aufgebaut, dass alle CT-Parameter, außer dem
Röhrenstrom (mA) und/oder die Rotationszeit unverändert bleiben, wenn es zur
Entwicklung maßgeschneiderter CT-Protokolle für Kinder kommt. Obwohl mehrere
Autoren empfehlen auch andere Parameter (insbesondere kV) zu verändern, um die
Dosis zu reduzieren (24-28), so ist darauf hinzuweisen, dass die gegenständlichen
Empfehlungen nicht anwendbar sind, wenn andere Faktoren als mAs geändert
werden. Die enge Zusammenarbeit mit dem Medizinphysiker/der Medizinphysikerin
in dieser Situation ist unbedingt erforderlich, um die entsprechende Bildqualität sicher
zu stellen während die erforderlichen Dosisreduktionen durchgeführt werden!
Die Daten in den beiden Tabellen listen die Reduktionsmöglichkeiten für mAs auf,
wenn eine freie Parameterwahl erfolgt. Wenn eine automatische Belichtungskorrektur
(Automatic Exposure Control – AEC) an ihrem CT-Gerät verfügbar ist, sollte das
AEC-System automatisch die Dosis bei Kindern reduzieren, vorausgesetzt die
Erwachsenengrundeinstellungen sind entsprechend eingestellt. In diesem Falle
sollten Sie dem Teil A der Prozedur folgen, um sicher zu stellen, dass die
Dosisabschätzungen, ausgehend von Ihren Grundeinstellungen nicht die
empfohlenen Erwachsenenwerte übersteigen. Platzieren Sie Ihre mAsGrundeinstellungswerte in die zur Verfügung gestellteTabellenkalkulation, um die
korrekte CT-Untersuchungstechnik für Ihr CT-Gerät zu erhalten. Zur Verifikation,
dass das AEC-System Ihres CT-Scanners entsprechend funktioniert, sollten die
mAs-Werte, die von Ihren CT-Bildern ablesbar sind, mit den entsprechenden Werten
verglichen werden, die in Tabelle 1 und 2 aufgeführt sind. Wenn die mAs-Werte an
Ihrem Scanner kleiner oder gleich wie die entsprechenden Werte in Tabelle 1 oder 2
sind, können Sie davon ausgehen, dass die pädiatrische Strahlendosis geringer ist
oder gleich wie die vergleichbaren Erwachsenen-Strahlendosiswerte ist.
Mit der Reduktion der Patientendosis in der Computertomographie nimmt das
Quantenrauschen oder das Hintergrundrauschen in Ihren Bildern zu. Da erhöhtes
Quantenrauschen sich insbesondere im Niedrigkontrastbereich stärker auswirkt als
im
Hochkontrastbereich,
ist
die
Möglichkeit
der
Dosisreduktion
im
Niedrigkontrastbereich limitiert. So erfordert z.B. die Weichteilgewebedifferenzierung
(Niedrigkontrast) ein niedrigeres Rauschen als Untersuchungen des Knochens oder
des Lungenparenchyms (Hochkontrast). Die vorliegenden Empfehlungen sollten eine
entsprechende Bildqualität für pädiatrische Weichteiluntersuchungen erlauben, da
die Dosis ähnlich zur Erwachsenentechnik ist und das Raschniveau sich nicht ändern
sollte. Für Hochkontrastuntersuchungen sollte eine stärkere Dosisreduktion möglich
sein.
Durchführung:
A. Entwcklung
von
Ausgangsparametern
Untersuchungstechnik für abdominelles
Erwachsenen.
bzw.
einer
Ausgangs-CTCT und Schädel-CT bei
1. Der zuständige Medizinphysiker/die zuständige Medizinphysikerin
sollten den CTDI-Vol für ein Erwachsenen-Körperphantom und für ein
Erwachsenen-Schädelphantom unter Verwendung der FDA 32 und 16
CTDI PMMA Phantome (29) ermitteln.
2. Wenn der geeignete CTDI-Vol für das Erwachsenen Abdomenphantom
oder das Schädelphantom die ACR CT-AkkreditierungsprogrammHöchstwerte von 25 bzw. 75 mGy (20) überschreitet, reduzieren Sie in
Zusammenarbeit mit Ihrem Medizinphysiker/ihrer Medizinphysikerin
entweder den Röhrenstrom (mA) oder die Rotationszeit (Sekunden),
um die Dosis zu senken.
3. Vermerken Sie die endgültigen kV-Werte, Röhrenstromwerte (mA),
Rotationszeit (in Sekunden), Pitch-Faktor und KörperformfilterEinstellung in Tabelle 1 und 2 als Ihre Ausgangswerte für Abdomen und
Schädel bei Erwachsenen.
B. Festlegung der entsprechenden mAs-Werte für pädiatrisches Thorax-CT,
pädiatrisches Abdomen-CT und Schädel-CT
1. Multiplizieren Sie den Ausgangswert (Abdomen oder Schädel) für mAs
mit dem angegebenen Reduktionsfaktor, um die entsprechenden
pädiatrischen mAs-Werte festzulegen und tragen Sie dies in die Tabelle
für alle PatientInnen PA-Durchmesser/Alter ein oder verwenden Sie die
beigefügte Excel-Datei, um diese Berechnungen automatisch
durchführen zu können.
2. Die anderen technischen Parameter in Ihrem Protokoll (kV, Pitch,
Körperformfilter-Einstellung) müssen unverändert bleiben. Klären Sie
mit Ihrem CT-Produzenten ab, dass die KörperformfilterEinstellung Ihres CT-Scanners sich nicht verändert, wenn das
Field of View für Kinder reduziert wird.
3. Wenn der Pitch-Faktor für Thorax und Abdomen unterschiedlich
gewählt
wird,
ersuchen
Sie
Ihren
Medizinphysiker/Ihre
Medizinphysikerin, den richtigen Thoraxausgangwert, ausgehend vom
Abodmenausgangswert zu berechnen. Alternativ kann dies mit der
beigefügten Excel-Datei automatisch durchgeführt werden, wenn Sie
die unterschiedlichen Pitch-Werte in die Datei eintragen.
4. Für die Untersuchung von Kindern finden Sie den mAsReduktionsfaktor aus den komplettierten Tabellen gemäß den PADicke-/ oder Alterswerten.
5. Die mAs-Werte in Tabelle 1 und 2 gehen davon aus, dass die kVWerte für kindliche Untersuchungen gleich bleiben wie für die
Berechnung der Ausgangs-mAs-Werte für die Kopf- und die
Abdomenuntersuchung. Wenn Sie reduzierte kV-Werte für kindliche
Untersuchungen anwenden, stimmen die empfohlenen mAs-Werte
gemäß Tabelle nicht.
Tabelle 1: mAs-Reduktionsfaktoren für CT-Untersuchungen des pädiatrischen
Abdomens und Thorax .
Abdomen
Baseline:
PA
Thickness
(cm)
9
12
14
16
19
22
25
31
kVp=
mA=
Time=
sec
Pitch Abdomen=
Abdomen
Approx
Age
newborn
1 yr
5 yr
10 yr
15 yr
small adult
med adult
large adult
mAs Reduction
Factor (RF)
0.43
0.51
0.59
0.66
0.76
0.90
Baseline (BL)
1.27
Pitch Thorax=
Thorax
Estimated mAs
= BL x RF (fill in)
mAs Reduction
Factor (RF)
0.42
0.49
0.57
0.64
0.73
0.82
0.91
1.16
Estimated mAs =
BL x RF (fill in)
Tabelle 2: mAs-Reduktionsfaktor für pädiatrische Schädel-CT-Untersuchungen.
Head
Baseline:
PA
Thickness
(cm)
12
16
17
19
kVp=
Pitch=
mA=
Approx
Age
newborn
1 yr
5 yr
med adult
Time=
mAs Reduction
Factor (RF)
0.74
0.86
0.93
Baseline (BL)
sec
Head
Estimated mAs =
BL x RF (fill in)
Berechnungsbeispiele:
1. Ein Erwachsenenthorax wird mit 120 kV, 0,5 Sekunden Rotationszeit, 200 mA,
Pitch=1, FOV=35 cm untersucht. Welches ist die richtige Thorax-CT-Technik
mit Pitch 1 für ein fünfjähriges Kind?
Abdomen
Baseline:
PA
Thickness
(cm)
9
12
14
16
19
22
25
31
kVp= 120
mA= 200
Time= 0.5 sec
Abdomen
Approx
Age
newborn
1 yr
5 yr
10 yr
15 yr
small adult
med adult
large adult
mAs Reduction
Factor (RF)
0.43
0.51
0.59
0.66
0.76
0.90
Baseline (BL)
1.27
Pitch Abdomen= 1
Pitch Thorax = 1
Thorax
Estimated mAs =
BL x RF (fill in)
43
51
59
66
76
90
100
127
mAs Reduction
Factor (RF)
0.42
0.49
0.57
0.64
0.73
0.82
0.91
1.16
Estimated mAs =
BL x RF (fill in)
42
49
57
64
73
82
91
116
Tabelle 1 empfiehlt einen Reduktionsfaktor von 0,57 für ein fünfjähriges Kind.
Da der Ausgangs-mAs-Wert 100 mAs ist (200 mA x 0,5 Sekunden), ist der
korrigierte pädiatrische mAs-Wert 57. Die resultierenden Parameter wären 120
kV, 0,5 Sekunden, 114 mA (200 mA x 0,57), Pitch = 1, FOV = 25 cm.
2. Ein Erwachsenen-Schädel wird mit 140 kV, 0,5 Sekunden Rotationszeit, 400
mA, Pitch = 1 und FOV = 25 cm untersucht. Welches sind die richtigen
Schädel-CT-Parameter für ein einjähriges Kind?
Head
Baseline:
PA
Thickness
(cm)
12
16
17
19
kVp= 140
Pitch= 1
Approx
Age
newborn
1 yr
5 yr
med adult
mA= 400
mAs Reduction
Factor (RF)
0.74
0.86
0.93
Baseline (BL)
Time= 0.5 sec
Head
Estimated mAs =
BL x RF (fill in)
148
172
186
200
Tabelle 2 empfiehlt einen Reduktionsfaktor von 0,86 für ein einjähriges Kind.
Da der mAs-Ausgangswert 200 mAs ist (400 mA x 0,5 Sekunden), ist der
richtige pädiatrische mAs-Wert 172. Die resultierende Parameter sind 140 kV,
0,5 Sekunden, 344 mA (400 mA x 0,86), Pitch = 1, FOV = 20 cm.
Bitte beachten Sie, dass der mAs-Ausgangswert bei 140 kV angegeben wird. Die
pädiatrische Untersuchungstechnik, die von der Tabelle abgeleitet wird, geht davon
aus, dass die kV gleich bleiben. Wenn der mAs-Ausgangswert bei 120 kV
angegeben wird, ist die berechnete pädiatrische mAs-Zahl nur für 120 kV richtig.
Zusammenassung:
Diese zweistufige Vorgangsweise sollte zu einer CT-Dosisbelastung führen, die nicht
größer ist als die entsprechenden Erwachsenendosiswerte, unabhängig von der
Größe des Patienten. Zuerst sind Sie aber aufgefordert, Ihre derzeitige
Erwachsenen- CT-Technik entsprechend anzupassen und die Dosis zu reduzieren,
wenn diese hoch ist. Wenn Sie bisher Ihre pädiatrische CT-Technik noch nicht auf
die in Tabelle 1 und 2 angegebenen Werte entsprechend angepasst und die Dosis
reduziert haben, so werden die Bilder ein höheres Rauschen zeigen, als sie dies
bisher gewohnt waren. Sie sollten diesen Schritt jedoch jedenfalls tun.
Die „Alliance for Radiation Safety in Pediatric Imaging“ weiß, dass die oben
genannten Dosisreduktionen für pädiatrische CT-Untersuchungen weniger aggressiv
sind als dies schon jetzt einige Institutionen vorgenommen haben. Wenn Sie für Ihre
derzeitigen pädiatrischen CT-Protokolle niedrigere mAs-Werte verwenden als diese,
die sich aus Tabellen 1 und 2 ergeben, dann sind Ihre pädiatrischen Dosiswerte
derzeit schon niedriger als die Dosiswerte für Erwachsene. Dies ist lobenswert und
wir bestärken Sie mit Ihren derzeitigen Anstrengungen fortzufahren.
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