39. DGMP Tagung 2008 in Oldenburg Dosimetrie dreidimensionaler bildgebender Verfahren des Beckens in der Unfallchirurgie mit hochempfindlichen Thermolumineszenzdosimetern Berger, Johannes1; Stuby, Fabian2; Hoffmann, Jürgen3; Heuschmid, Martin4 und Buchgeister, Markus1 1Univ. Klinik für Radioonkologie, Medizinische Physik, Tübingen, 2 Berufsgenossenschaftliche Unfallklinik, Tübingen 3Univ. Klinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Tübingen, 4Univ. Klinik für Radiologische Diagnostik, Tübingen Einleitung Eine Weiterentwicklung der zumeist intraoperativ genutzten C-Bogen-Röntgengeräte erweitert diese um die Berechnung von Schnittbildaufnahmen mittels der ConeBeam-Computertomographie. Dabei rotiert die Röntgenröhre und der ihr gegenüberliegende Bildverstärker um den Patienten und registriert eine gleichmäßige Folge von sich überlappenden Röntgenbildern. Die Schnittbildtechnik liefert gegenüber einer Projektionsaufnahme eine bessere geometrische Darstellung insbesondere knöcherner Strukturen. Damit ist sowohl bei der Frakturversorgung im Extremitätenbereich, am Körperstamm sowie im Bereich des Gesichtsschädels eine 3D-Bildgebung während der Operation möglich. Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Röntgendosis bei solchen Aufnahmen am Beispiel des Beckens (Zentrierung auf die Ileosacralfuge (IS) rechts) für die in Abb. 1 gezeigten C-Bogen Siemens Arcadis Orbic 3D (Siemens AG, Erlangen) sowie Ziehm Vision Vario 3D (Ziehm Imaging GmbH, Nürnberg). Als Referenz für die Dosiswerte dient eine „klassische“ Computertomographie mit einem Standard Beckenprotokoll 64Zeilen Computertomograph Siemens Somatom Sensation. Material und Methoden Die C-Bogen-Geräte sind auf eine einfache Bedienung unter OP-Bedingungen hin optimiert und geben daher weitestgehend vordefinierte Aufnahmeprotokolle vor. Daneben stehen verschiedene Dosismodi (Siemens: high/low, Ziehm: high, medium, low) zur Verfügung, um die Strahlungsparameter individuell an den Patienten anpassen zu können. Während das Siemensgerät einen Abb. 1: Oben: Siemens Arcadis Orbic 3D; Mitte: Ziehm Kreisbogen von 190° für eine 3D-Aufnahme mit 100 bzw. Vision Vario 3D; Unten: Siemens Sensation 64 50 Einzelbildern durchfährt, benötigt der Ziehm Vario CT mit Alderson Phantom. Vision 3D nur eine Rotation von 135° um einen wählbaren Abb. 2: Beispiel einer exzentrische Rotation des Ziehm Vision Vario 3D.(Quelle: Ziehm Imaging GmbH) Fußzeile TimesNewRoman 10 exzentrischen Punkt innerhalb des C-Bogens bei 110 Bildern im 3D-Modus. Dabei wird der C-Bogen während der Aufnahme sowohl in der Vertikalen als auch in der Horizontalen verfahren, so dass der Abstand des Bildverstärkers konstant um den gewünschten Punkt bleibt (Abb. 2). Zusätzlich zu den unterschiedlichen Dosismodi sieht das Ziehmgerät noch eine „Large Patient Key“-Funktion (LPK) zur Erhöhung der Röntgenintensität durch eine Variation der Hochspannung und des Röhrenstroms pro Bild vor. Zur Messung wurde jeweils das high und low dose Protokoll verwendet, beim Ziehm C-Bogen noch zusätzlich mit und ohne die LPK-Funktion. Die Geräteparameter des Siemens Arcadis Orbic 3D sind für das high dose Protokoll: 68 kVp; Exp. Time 7059 ms; Röhrenstrom 8100 µA; Dosisflächenprodukt 107 cGycm2 und für das low dose Protokoll: 69 kVp; Exp.time 3659 ms; Röhrenstrom 9300 µA; Do- 39. DGMP Tagung 2008 in Oldenburg sisflächenprodukt 90 cGycm2. Das 3D-Scanvolumen beträgt 12x12x12 cm3. Die Geräteparameter des Ziehm Vision Vario 3D sind bis auf das 3D-Scanvolumen mit 12.8x12.8x12.8 cm3 momentan noch nicht verfügbar. Die Untersuchung wurden an dem Becken eines Alderson Phantoms (Alderson Research Laboratories, Stanford, CT, USA) für die in der Tabelle 1 bzw. 2 aufgeführten Messpunkte durchgeführt. Pro Messpunkt wurden drei gewebeäquivalente Thermolumineszenzdosimeter (TLD) vom Typ LiF(Mg,Cu,P) TL-100H (rods Ø 1mm x 6 mm) der Firma Thermo Electron, Wermelskirchen, verwendet. Die TLDs wurden bei 100 kV mit einer Referenzdosis von 1,013 mGy kalibriert und in einem Harshaw 5500 Automatic TLD-Reader (Thermo Electron, Wermelskirchen) ausgelesen. Die Dosiswerte wurden je Organ aus den jeweiligen TL Dosiswerten zu den zugehörigen Organdosen gemittelt. Ergebnisse und Diskussion Die Dosiswerte der Messpunkte sind in Tabelle 1 und 2 aufgelistet. Zusätzlich ist in der letzten Spalte das Dosisverhältnis zwischen dem Siemens Beckenkamm Arcadis zum Ziehm Vario ohne rechts 8,04 1,59 7,22 1,87 84,9 LPK-Funktion für das high IS-Fuge rechts 6,38 0,94 5,38 1,28 73,3 bzw. low dose Protokoll in Ovar rechts 7,45 0,60 2,58 0,69 87,7 Prozent angegeben. Ovar links 7,60 0,46 2,76 1,91 24,1 In Tabelle 1 sind zusätzlich Spinalkanal 5.62 0.92 6.73 1.71 53.7 als Referenz die Dosiswerte des Uterus 10,12 0,21 1,24 0,68 30,5 Siemens CTs angegeben. Im Blase 9,75 0,15 1,43 0,65 23,0 Vergleich zeigt sich, dass die Rektum 9,40 0,27 3,19 1,47 18,4 Dosiswerte des Ziehm mit der Hoden 2,79 0,01 0,08 0,05 28,0 LPK-Funktion denen des CT im Tab. 1: Dosiswerte der high dose Protokolle für CT, Siemens Arcadis 3D und Ziehm Beckenkamm, der IleosakralVario 3D mit bzw. ohne Large-Patient-Key (LPK)-Funktion. fuge und dem Spinalkanal nahekommen. Ohne die LPKDosisverhältnis Dosis an Siemens Ziehm Vision Ziehm Vision Siemens ArcaFunktion reduzieren sich die bezeichneter Arcadis Vario 3D mit Vario 3D dis / Ziehm Werte auf rund ein Viertel Messposition Orbic 3D LPK ohne LPK Vision Vario (rechte Messpunkte und Spinal[mGy] ohne LPK / [%] kanal) bzw. etwa die Hälfte Beckenkamm (übrige Messpunkte). Damit rechts 1,13 1,61 0,77 146,1 liegen sie teilweise nahe den IS-Fuge rechts 0,64 1,22 0,51 124,3 Dosiswerten des Siemens ArcaOvar rechts 0,44 0,51 0,27 162,7 dis Orbic oder leicht höher. Ovar links 0,92 1,62 1,37 67,2 Auch für die low dose ProtoSpinalkanal 0,68 1,58 0,67 101,1 kolle in Tabelle 2 ergibt sich ein Uterus 0,19 0,57 0,37 49,6 vergleichbares Bild, wobei Blase 0,13 0,53 0,31 42,3 allerdings ohne die LPK-FunkRektum 0,21 1,23 0,58 36,6 tion des Ziehm C-Bogens die Hoden 0,01 0,04 0,03 41,4 Dosis sich nur noch auf ca. 40 – Tab. 2: Dosiswerte der low dose Protokolle für Siemens Arcadis 3D und Ziehm Vario 80 % erniedrigt. 3D mit bzw. ohne Large-Patient-Key (LPK)-Funktion. Das low dose Protokoll des Siemens Arcadis reduziert die Dosis, indem statt 100 nur 50 Bilder während der Rotation aufgenommen werden. Daraus resultiert in den Messungen jedoch nur eine Reduktion der Dosis auf ca. 80% im Mittel über die ausgewählten Messpunkte, so dass vermutlich die Röntgenröhre nicht mit den gleichen Aufnahmeparameter pro Bild betrieben wurde. Beim Vergleich der auf der rechen Seite befindlichen Messpunkte (in den Tabellen grau unterlegte Zeilen) fallen diese in der rechten Spalte durch höhere relative Dosiswerte des Siemens Arcadis auf: Im high dose Protokoll 82% zu 26% im Mittel, im low dose Protokoll 144% zu 56%. Dies entspricht etwa einem Faktor drei. Eine Erklärung findet sich in dem auf 135° verkürzten Drehwinkel des Ziehm Vision Vario 3D, bei dem die Röntgenröhre in ihrer Endposition nicht wieder auf die Höhe der rechten Hüfte hochfährt. Damit entfallen Röntgenpositionen, die der Siemens Arcadis zusätzlich durchleuchtet und die den in Tabelle 1 und 2 grau unterlegten Messpunkten nahe sind. Die übrigen Dosispunkte liegen nur teilweise oder ganz außerhalb des 3D-Volumens, so dass diese vom Röntgenstrahlkegel während der Aufnahmebogen um die IS-Fuge rechts nicht permanent durchstrahlt werden. Hier tritt bei beiden Geräten nur die Streustrahlung an den Messpunkten in Erscheinung. Dosis an bezeichneter Messposition [mGy] Siemens Somatom Sensation, 64 Zeilen CT Siemens Ziehm Vision Arcadis Vario 3D Orbic mit LPK 3D Fußzeile TimesNewRoman 10 Dosisverhältnis Ziehm Siemens Arcadis / Vision Ziehm Vision Vario 3D Vario ohne LPK ohne LPK [%]