Cloud-Based CT Dose Monitoring using the DICOM-Structured Report: Fully Automated Analysis in Regard to National Diagnostic Reference Levels

Abstract

Purpose: To implement automated CT dose data monitoring using the DICOM-Structured Report (DICOM-SR) in order to monitor dose-related CT data in regard to national diagnostic reference levels (DRLs).

Materials and Methods: We used a novel in-house co-developed software tool based on the DICOM-SR to automatically monitor dose-related data from CT examinations. The DICOM-SR for each CT examination performed between 09/2011 and 03/2015 was automatically anonymized and sent from the CT scanners to a cloud server. Data was automatically analyzed in accordance with body region, patient age and corresponding DRL for volumetric computed tomography dose index (CTDI_vol) and dose length product (DLP).

Results: Data of 36 523 examinations (131 527 scan series) performed on three different CT scanners and one PET/CT were analyzed. The overall mean CTDI_vol and DLP were 51.3 % and 52.8 % of the national DRLs, respectively. CTDI_vol and DLP reached 43.8 % and 43.1 % for abdominal CT (n = 10 590), 66.6 % and 69.6 % for cranial CT (n = 16 098) and 37.8 % and 44.0 % for chest CT (n = 10 387) of the compared national DRLs, respectively. Overall, the CTDI_vol exceeded national DRLs in 1.9 % of the examinations, while the DLP exceeded national DRLs in 2.9 % of the examinations. Between different CT protocols of the same body region, radiation exposure varied up to 50 % of the DRLs.

Conclusion: The implemented cloud-based CT dose monitoring based on the DICOM-SR enables automated benchmarking in regard to national DRLs. Overall the local dose exposure from CT reached approximately 50 % of these DRLs indicating that DRL actualization as well as protocol-specific DRLs are desirable. The cloud-based approach enables multi-center dose monitoring and offers great potential to further optimize radiation exposure in radiological departments.

Key Points:

• The newly developed software based on the DICOM-Structured Report enables large-scale cloud-based CT dose monitoring

• The implemented software solution enables automated benchmarking in regard to national DRLs

• The local radiation exposure from CT reached approximately 50 % of the national DRLs

• The cloud-based approach offers great potential for multi-center dose analysis.

Citation Format:

• Boos J, Meineke A, Rubbert C et al. Cloud-Based CT Dose Monitoring using the DICOM-Structured Report: Fully Automated Analysis in Regard to National Diagnostic Reference Levels. Fortschr Röntgenstr 2016; 188: 288 – 294

Zusammenfassung

Ziel: Ziel dieser Studie war die Implementierung eines Cloud-basierten CT-Dosismonitorings basierend auf dem DICOM-Structured Report (DICOM-SR) zur automatischen Überwachung der Dosisexposition im Hinblick auf die nationalen diagnostischen Referenzwerte (DRW).

Material und Methoden: Zur automatischen Erfassung und Überwachung der CT-Dosisdaten wurde eine neuartige, in Kooperation mitentwickelte Software basierend auf dem DICOM-SR eingesetzt. Der DICOM-SR aller CT-Untersuchungen unserer Einrichtung zwischen 09/2011 und 03/2015 wurde automatisch anonymisiert und an einen Cloud-Server verschickt. Die Daten wurden automatisch im Hinblick auf die Körperregion, das Patientenalter und den korrespondierenden DRW für den volumetrischen Computertomografie-Dosis-Index (CTDI_vol) sowie für das Dosis-Längen-Produkt (DLP) analysiert.

Ergebnisse: Datensätze von 36 523 CT-Untersuchungen (131 527 Scanserien) von drei verschiedenen CT-Geräten und einem PET-CT wurden analysiert. Insgesamt betrug der mittlere CTDI_vol 51,3 % und das mittlere DLP 52,8 % der nationalen DRW. Bezogen auf die nationalen DRW betrugen CTDI_vol und DLP für die Abdomen-CT 43,8 % und 43,1 % (n = 10 590), für die Schädel-CT 66,6 % und 69,6 % (n = 16 098) und für die Thorax-CT 37,8 % and 44,0 % (n = 10 387). Insgesamt überschritten 1,9 % der CT-Untersuchungen den CTDI_vol und 2,9 % der Untersuchungen das DLP der nationalen DRW. Zwischen unterschiedlichen CT-Protokollen, die dem gleichen nationalen DRW zugeordnet wurden, variierte die Strahlenexposition um bis zu 50 %.

Schlussfolgerung: Das implementierte, Cloud-basierte CT-Dosismonitoring basierend auf dem DICOM-SR ermöglicht eine automatische, umfassende Benchmarkanalyse im Hinblick auf die nationalen DRW. Insgesamt betrug die Dosisexposition der CT ungefähr 50 % der DRW bei deutlicher Variabilität zwischen den unterschiedlichen CT-Protokollen. Dies deutet darauf hin, dass eine Aktualisierung der DRW sowie die Implementierung von Protokoll-spezifischen DRW wünschenswert ist. Der Cloud-basierte Ansatz ermöglicht ein Multicenter Dosismonitoring und bietet großes Potential, die Strahlenexposition der CT in radiologischen Abteilungen weiter zu optimieren.

Kernaussagen:

• Die neu entwickelte, cloud-basierte Software nutzt den DICOM-Structured-Report und ermöglicht ein umfassendes CT-Dosismonitoring.

• Die Software ermöglicht eine automatische Auswertung der Dosisdaten im Hinblick auf nationale Referenzwerte.

• Die ermittelte Dosisexposition durch CT-Untersuchungen in dieser Studie lag bei ungefähr 50 % der nationalen Referenzwerte.

• Der Cloud-basierte Ansatz bietet großes Potential für ein Multicenter Dosismonitoring.

Key words

computed tomography - radiation safety - dose monitoring - DICOM - QA/QC

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