Möglichkeiten der Strahlenreduktion bei der CT des Körperstamms

Zusammenfassung

Der Einsatz der Computertomografie (CT) als bildgebendes Verfahren in der medizinischen Diagnostik hat in den vergangenen 10 Jahren massiv zugenommen. Einer der Hauptgründe dafür ist die technische Weiterentwicklung der CT-Scanner, die zu einer Ausweitung der klinischen Indikationen führte. Damit verbunden erhöht sich nicht nur der diagnostische Nutzen sondern auch die gesamthafte Strahlendosis für die Patientenpopulation. Um diesem Anstieg der Patientendosis entgegenzuwirken, sind verschiedene Optimierungsmaßnahmen erforderlich. Es ist die Pflicht des Radiologen und der MTRA, die CT verantwortungsvoll, d. h. im Sinne des ALARA-Prinzips („as low as reasonably achievable“), einzusetzen. Die in diesem Artikel vorgestellten Möglichkeiten zur CT-Strahlenreduktion sollen helfen, das gewünschte Ziel der Dosiseinsparung effizient zu erreichen.

Abstract

The use of a computed tomography (CT) scan for the diagnostic workup of various diseases has increased tremendously within the last 10 years. One major cause of this development is related to the technical advances of the CT scanners, resulting in a growing number of clinical CT indications. Besides the diagnostic benefit for the patient population, the overall radiation exposure to the patient has increased. Thus, to slow down the increase in radiation exposure, methods for dose optimization are necessary. Radiologists and technicians are liable for a responsible utilization of the CT scan, which goes along with the ALARA principle („as low as reasonably achievable“). In the present article, we present various practicable strategies for a dose optimization.

Kernaussagen

• Die rasante technische Weiterentwicklung der CT ist eine der Hauptursachen für die stetig steigenden CT-Untersuchungszahlen in den Industrienationen. Hieraus resultiert ein Anstieg der Strahlenexposition für die Bevölkerung.

• Ein sachgerechter und verantwortungsvoller Einsatz der CT ist absolut notwendig und zwingt Radiologen und MTRA, dosisoptimiert im Sinne des ALARA-Prinzips („as low as reasonably achievable“) zu arbeiten.

• Aufgrund aktueller Studienergebnisse zum CT-Krebsrisiko steht das radiologische Fachpersonal mehr denn je in der Pflicht, den klinischen Nutzen einer CT-Untersuchung gegen die potenziellen Risiken einer Strahlenexposition abzuwägen.

• Die adäquate Zentrierung des Patienten mithilfe eines Linienlasers im Isozentrum der CT-Gantry hat direkte Auswirkungen auf die Strahlendosis und Bildqualität.

• Die Begrenzung der Scanlänge ist eine sehr effektive Strategie zur Dosisreduktion, da sie direkten Einfluss auf das Dosislängenprodukt hat.

• Eine sachgerechte Anwendung der automatischen Röhrenstrommodulation ist notwendig, um die Strahlendosis zu minimieren. Hiervon profitieren vor allem schlanke und normgewichtige Patienten; bei adipösen Patienten kann die Dosis demgegenüber sogar erhöht sein.

• Der Einsatz einer niedrigen Röhrenspannung (100 oder 80 kV) ist insbesondere für die CT-Angiografie zur Reduktion der Strahlendosis zu empfehlen.

• Eine Dosismanagement-Software dient zur vollautomatischen sowie systematischen Analyse von CT-Dosen und kann durch Benchmarking im Rahmen eines Dosisregisters zur Reduktion von CT-Strahlendosen führen.

Keywords

Computed tomography - radiation dose - protocol optimization - radiation dose protection

• Literatur

• 1 Aroua A, Samara ET, Bochud FO et al. Exposure of the Swiss population to computed tomography. BMC medical imaging 2013; 13: 22
• 2 Mettler Jr FA, Bhargavan M, Faulkner K et al. Radiologic and nuclear medicine studies in the United States and worldwide: frequency, radiation dose, and comparison with other radiation sources – 1950 – 2007. Radiology 2009; 253: 520-531
• 3 Preston DL, Ron E, Tokuoka S et al. Solid cancer incidence in atomic bomb survivors: 1958-1998. Radiation research 2007; 168: 1-64
• 4 National Research Council (U.S.). Committee to Assess Health Risks from Exposure to Low Level of Ionizing Radiation. Health risks from exposure to low levels of ionizing radiation: BEIR VII Phase 2. Washington DC: National Academies Press; 2006: xvi, 406
• 5 Pearce MS, Salotti JA, Little MP et al. Radiation exposure from CT scans in childhood and subsequent risk of leukaemia and brain tumours: a retrospective cohort study. Lancet 2012; 380: 499-505
• 6 Mathews JD, Forsythe AV, Brady Z et al. Cancer risk in 680 000 people exposed to computed tomography scans in childhood or adolescence: data linkage study of 11 million Australians. BMJ 2013; 346: f2360
• 7 Barrett JF, Keat N. Artifacts in CT: recognition and avoidance. Radiographics: a review publication of the Radiological Society of North America, Inc 2004; 24: 1679-1691
• 8 Euler A, Schindera ST, Luthy M. Whole-body CT in polytrauma patients using automatic tube current modulation: Impact of a vacuum mattress and spine board on the image quality and the radiation dose. Oak Brook: RSNA; 2013
• 9 Karlo C, Gnannt R, Frauenfelder T et al. Whole-body CT in polytrauma patients: effect of arm positioning on thoracic and abdominal image quality. Emergency radiology 2011; 18: 285-293
• 10 Brink M, de Lange F, Oostveen LJ et al. Arm raising at exposure-controlled multidetector trauma CT of thoracoabdominal region: higher image quality, lower radiation dose. Radiology 2008; 249: 661-670
• 11 Li J, Udayasankar UK, Toth TL et al. Automatic patient centering for MDCT: effect on radiation dose. AJR 2007; 188: 547-552
• 12 Kaasalainen T, Palmu K, Lampinen A et al. Effect of vertical positioning on organ dose, image noise and contrast in pediatric chest CT-phantom study. Pediatric radiology 2013; 43: 673-684
• 13 Prokop M. Radiation dose in computed tomography. Risks and challenges. Der Radiologe 2008; 48: 229-242
• 14 Sommer WH, Graser A, Becker CR et al. Image quality of virtual noncontrast images derived from dual-energy CT angiography after endovascular aneurysm repair. Journal of vascular and interventional radiology 2010; 21: 315-321
• 15 Toepker M, Moritz T, Krauss B et al. Virtual non-contrast in second-generation, dual-energy computed tomography: reliability of attenuation values. EJR 2012; 81: e398-405
• 16 Botsikas D, Hansen C, Stefanelli S et al. Urinary stone detection and characterisation with dual-energy CT urography after furosemide intravenous injection: preliminary results. Eur Radiol 2014; 24: 709-714
• 17 Toepker M, Kuehas F, Kienzl D et al. Dual Energy Computerized Tomography with a Split Bolus: A 1-Stop Shop for Patients with Suspected Urinary Stones?. J urology 2013; 191: 792-797
• 18 McCollough CH, Bruesewitz MR, Kofler Jr JM. CT dose reduction and dose management tools: overview of available options. Radiographics: a review publication of the Radiological Society of North America, Inc 2006; 26: 503-512
• 19 Rizzo S, Kalra M, Schmidt B et al. Comparison of angular and combined automatic tube current modulation techniques with constant tube current CT of the abdomen and pelvis. AJR 2006; 186: 673-679
• 20 Mulkens TH, Bellinck P, Baeyaert M et al. Use of an automatic exposure control mechanism for dose optimization in multi-detector row CT examinations: clinical evaluation. Radiology 2005; 237: 213-223
• 21 Schindera ST, Nelson RC, Toth TL et al. Effect of patient size on radiation dose for abdominal MDCT with automatic tube current modulation: phantom study. AJR 2008; 190: W100-105
• 22 Duan X, Wang J, Christner JA et al. Dose reduction to anterior surfaces with organ-based tube-current modulation: evaluation of performance in a phantom study. AJR 2011; 197: 689-695
• 23 Lungren MP, Yoshizumi TT, Brady SM et al. Radiation dose estimations to the thorax using organ-based dose modulation. AJR 2012; 199: W65-73
• 24 Huda W, Scalzetti EM, Levin G. Technique factors and image quality as functions of patient weight at abdominal CT. Radiology 2000; 217: 430-435
• 25 Curry TS, Dowdey JE, Murry RC et al. Christensen’s physics of diagnostic radiology. 4th. ed. Philadelphia: Lea & Febiger; 1990: 522
• 26 Robinson E, Babb J, Chandarana H et al. Dual source dual energy MDCT: comparison of 80 kVp and weighted average 120 kVp data for conspicuity of hypo-vascular liver metastases. Invest Radiol 2010; 45: 413-418
• 27 Yu L, Li H, Fletcher JG et al. Automatic selection of tube potential for radiation dose reduction in CT: a general strategy. Med Phys 2010; 37: 234-243
• 28 Szucs-Farkas Z, Strautz T, Patak MA et al. Is body weight the most appropriate criterion to select patients eligible for low-dose pulmonary CT angiography? Analysis of objective and subjective image quality at 80 kVp in 100 patients. Eur Radiol 2009; 19: 1914-1922
• 29 Szucs-Farkas Z, Christe A, Megyeri B et al. Diagnostic Accuracy of Computed Tomography Pulmonary Angiography With Reduced Radiation and Contrast Material Dose: A Prospective Randomized Clinical Trial. Invest Radiol 2014; 49: 201-208
• 30 Winklehner A, Goetti R, Baumueller S et al. Automated attenuation-based tube potential selection for thoracoabdominal computed tomography angiography: improved dose effectiveness. Invest Radiol 2011; 46: 767-773
• 31 Niemann T, Henry S, Faivre JB et al. Clinical evaluation of automatic tube voltage selection in chest CT angiography. Eur Radiol 2013; 23: 2643-2651
• 32 Yu L, Fletcher JG, Grant KL et al. Automatic selection of tube potential for radiation dose reduction in vascular and contrast-enhanced abdominopelvic CT. AJR 2013; 201: W297-306
• 33 Tack D, Kalra MK, Gevenois PA. Radiation dose from multidetector CT. 2nd. ed. Heidelberg, New York: Springer; 2012: 649
• 34 Nelson RC, Feuerlein S, Boll DT. New iterative reconstruction techniques for cardiovascular computed tomography: how do they work, and what are the advantages and disadvantages?. Journal of cardiovascular computed tomography 2011; 5: 286-292
• 35 Kalra MK, Woisetschlager M, Dahlstrom N et al. Radiation dose reduction with Sinogram Affirmed Iterative Reconstruction technique for abdominal computed tomography. Journal of computer assisted tomography 2012; 36: 339-346
• 36 Schindera ST, Odedra D, Raza SA et al. Iterative reconstruction algorithm for CT: can radiation dose be decreased while low-contrast detectability is preserved?. Radiology 2013; 269: 511-518
• 37 Baker ME, Dong F, Primak A et al. Contrast-to-noise ratio and low-contrast object resolution on full- and low-dose MDCT: SAFIRE versus filtered back projection in a low-contrast object phantom and in the liver. AJR 2012; 199: 8-18
• 38 Hidajat N, Schroder RJ, Vogl T et al. The efficacy of lead shielding in patient dosage reduction in computed tomography]. RoFo: Fortschritte auf dem Gebiete der Rontgenstrahlen und der Nuklearmedizin 1996; 165: 462-465
• 39 Vollmar SV, Kalender WA. Reduction of dose to the female breast in thoracic CT: a comparison of standard-protocol, bismuth-shielded, partial and tube-current-modulated CT examinations. Eur Radiol 2008; 18: 1674-1682
• 40 Beaconsfield T, Nicholson R, Thornton A et al. Would thyroid and breast shielding be beneficial in CT of the head?. Eur Radiol 1998; 8: 664-667