Dosisreduktion bei der Spiral-CT: Detektion von Lungenrundherden mit und ohne anatomisch angepasster Röhrenstrommodulation

Zusammenfassung.

Ziel: Es sollte gezeigt werden, dass die anatomisch angepasste Röhrenstrommodulation (RSM) zur Dosisreduktion in der Spiral-CT die Detektion von intrapulmonalen Rundherden und die Bildqualität bei Thoraxuntersuchungen nicht beeinflusst. Patienten und Methode: In der Spiral-CT kann die Dosis deutlich gesenkt werden, wenn der Röhrenstrom in Bereichen geringer Schwächung (kleiner Patientendurchmesser) abgesenkt wird. Die Untersuchungen wurden an einem Somatom Plus 4 (Siemens AG) mit RSM durchgeführt. Bei dieser Technik werden die Schwächungswerte für jede Winkelposition eines Röhren-Umlaufes gemessen und auf dieser Basis der Röhrenstrom (mA) mit einem Winkelversatz von 180 °, der Anatomie des Patienten angepasst, moduliert. Bei 38 Malignompatienten mit mindestens einem gesicherten intrapulmonalen Rundherd wurden je eine Spiral-CT der Lunge mit und ohne RSM durchgeführt. Drei Radiologen werteten alle intrapulmonalen Rundherde, getrennt in drei Gruppen (< 5 mm, 5 - 10 mm, > 10 mm), im Konsensus aus. Die Bildqualität wurde in gleicher Weise mit einer Skala von 1 - 3 bewertet (1 = sehr gut, 2 = gut, 3 = schlecht). Ergebnisse: Die Patientendosis konnte im Durchschnitt um 21 % gesenkt werden (15 - 34 %). Insgesamt wurden ohne RSM 704 Rundherde und mit RSM 707 Rundherde gezählt. Bei drei Patienten wurden mit RSM mehr Rundherde (fünf) und bei zwei Patienten weniger Rundherde (zwei) erkannt. Die ursprünglich nicht gesehenen Rundherde waren nachträglich im direkten Vergleich auch erkennbar. Somit beeinflusste die RSM die Detektionsrate von intrapulmonalen Rundherden nicht und es wurde auch keine Verschlechterung der Bildqualität beobachtet. Schlussfolgerung: Die RSM führt bei der Spiral-CT des Thorax zu einer durchschnittlichen Dosisreduktion von 21 %, ohne dass dadurch die Detektionsrate von intrapulmonalen Rundherden oder die Bildqualität beeinflusst werden. Die Methode ist ein wichtiger Beitrag zur Dosisreduktion in der Spiral-CT.

Dose Reduction in Spiral CT: Detection of Pulmonary Nodules With and Without Anatomic Adaptation of Tube Current.

Purpose: To investigate the potential of projection angle-dependent anatomical adaptation of tube current to reduce dose in spiral CT examinations of the thorax without loss in detectability of pulmonary nodules and image quality. Patients and Methods: Dose can be reduced for non-circular patient cross-sections without an increase in noise if the tube current is reduced at those angular positions where the patient diameter and, consequently, attenuation are small. The examinations were dose with a SOMATOM Plus 4 (Siemens AG). CT projection data were analysed to determine the optimum tube current for each projection angle in real time. We compared image quality, done, and detection rates of pulmonary nodules for thoracic spiral CT examinations with and without online anatomically adapted tube current control in a group of 38 patients. Three radiologists counted all intrapulmonary nodules in consensus separated in three different groups (< 5 mm, 5 - 10 mm, > 10 mm). Image quality was evaluated in a scale from 1 - 3 (1 = very good, 2 = good, 3 = worse). Results: On average, the dose was reduced by 21 % (15 - 34 %). With a constant tube current, 704 pulmonary nodules were detected, with tube current modulation 707 pulmonary nodules. For three patients we saw more pulmonary nodules (five) with tube current modulation, for two patients we saw less pulmonary nodules (two). In a direct comparison, the missed intrapulmonary nodules were also detected in the respective method. Thus, the detection rate of intrapulmonary nodules was uninfluenced. In general, no deterioration of image quality was observed. Conclusion: On average, 21 % dose reduction was achieved by an anatomically adapted tube current modulation in spiral CT examinations of the thorax without a loss in detectability of pulmonary nodules and image quality. This method is an important contribution to dose reduction in spiral CT.

Schlüsselwörter:

Dosisreduktion - Spiral-CT - Lungenrundherd

Key words:

Dose reduction - Spiral CT - Intrapulmonary nodule

Literatur

• 1 Kauczor H-U, Hansen M, Schweden F, Strunk H, Mildenberger P, Thelen M. Computertomographie in der Diagnostik von Lungenmetastasen: Verbesserung durch Einsatz der Spiraltechnik.  Radiologe. 1994;  34 569-575
• 2 Prokop M, Schaefer-Prokop C, Galanski M. Spiral-CT der Lunge. Technik, Befunde, Stellenwert.  Radiologe. 1996;  36 457-469
• 3 Kaul A, Bauer J, Bernhardt D, Nosske D, Veit R. Effective doses to members of the public from the diagnostic application of the ionizing radiation of Germany.  Europ Radiol. 1997;  7 1127-1132
• 4 Lenzen H, Roos N, Diederich S, Meier N. Strahlenexposition bei der Niedrigdosiscomputertomographie des Thorax.  Radiologe. 1996;  36 483-488
• 5 Kalender W A, Schmidt B, Zankl M, Schmidt M. A PC program for estimating organ and effective dose values in computed tomography.  Europ Radiol. 1999;  9 555-562
• 6 Gies M, Kalender W A, Wolf H, Suess C. Dose reduction in CT by anatomically adapted tube current modulation. I. Simulation studies.  Med Phys. 1999;  26 (11) 2235-2247
• 7 Kalender W A, Wolf H, Suess C. Dose reduction in CT by anatomically adapted tube current modulation. II. Phantom measurements.  Med Phys. 1999;  26 (11) 2248-2253
• 8 Kalender W A, Wolf H, Suess C, Gies M, Greess H, Bautz W A. Dose reduction in CT by on-line tube current control: Principles and validation on phantoms and cadavers.  Eur Radiol. 1999;  9 323-328
• 9 Greess H, Wolf H, Baum U, Kalender W A, Bautz W. Dosisreduktion in der Computertomographie durch anatomieorientierte schwächungsbasierte Röhrenstrommodulation: Erste klinische Ergebnisse.  Fortschr Röntgenstr. 1999;  170 246-250
• 10 Greess H, Wolf H, Baum U, Lell M, Pirkl M, Kalender W, Bautz W A. Dose reduction in computed tomography by attenuation-based on-line modulation of the tube current: evaluation of six anatomical regions.  Eur Radiol. 2000;  10 391-394
• 11 Kalender W. Technische Messgrößen der Dosis. In: Kalender W (Hrsg) Computertomographie. Erlangen; Publicis MCD Verlag 2000: 119-130
• 12 Schmidt B, Schmidt M, Kalender W A. A 3D voxel Monte Carlo program for scanner and patient specific dose calculations in CT.  Eur Radiol. 2000;  10 (2) 1-304
• 13 Kopka L, Funke M, Breiter N, Hermann K-P, Vosshernrich R, Grabbe E. Anatomisch adaptierte Variation des Röhrenstroms bei der CT.  Fortschr Röntgenstr. 1995;  163 383-387
• 14 Lehmann K J, Wild M, Georgi M. Klinischer Einsatz der softwaregesteuerten Röhrenstrommodulation „SmartScan” in der Spiral-CT.  Akt Radiol. 1997;  7 156-158
• 15 Giacomuzzi S M, Erckert B, Freund M C, Schöpf T, Dessl A, Jaschke W. Dosisreduktion in der Computertomographie mit einem neuen Scan-Verfahren.  Akt Radiol. 1996;  6 110-113
• 16 Diederich S, Lenzen H, Puskas Z, Koch A T, Yelbuz T M, Eameri M, Roos N, Peters P E. Niedrigdosiscomputertomographie des Thorax. Experimentelle und klinische Untersuchungen.  Radiologe. 1996;  36 475-482
• 17 Gartenschläger M, Schweden F, Gast K, Westermeier T, Kauczor  H-U, Zitzewitz H, Thelen M. Pulmonary nodules: detection with low-dose vs. conventional-dose spiral CT.  European Radiology. 1998;  8 609-614