Die Bestimmung der effektiven Dosen bei CT-Untersuchungen und deren Beeinflussung durch Einstellparameter

Zusammenfassung

Ziel: Bei den zum Hochdosisbereich gehörenden CT-Untersuchungen stellt sich die Frage nach der Strahlenexposition und deren Reduktion. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, die effektiven Dosen bei CT-Untersuchungen unter klinischen Bedingungen zu ermitteln. Sie werden durch Messungen von Organdosen bei einem optimalen Aufwand bestimmt. Material und Methode: Im anthropomorphen Phantom werden die gemessenen Punktdosen in den betreffenden Organen bezüglich Morphologie und Lokalisation im Strahlenfeld gewichtet und zu Organdosen gemittelt. Mit den organspezifischen Strahlenempfindlichkeiten kann daraus die effektive Dosis bestimmt werden. Die betrachteten Untersuchungsarten betreffen Thorax, Abdomen und Schädel. Pro Untersuchung wurde jeweils ein Einstellparameter verändert (Röhrenspannung, Pitch, Kollimation und automatische Anpassung des Röhrenstroms an individuelle Absorptionsverhältnisse). Ergebnisse: Die effektiven Dosen lagen bei den Thorax-Untersuchungen zwischen 5 und 7 mSv, bei den Abdomen-Untersuchungen zwischen 8 und 15 mSv je nach Technik bzw. Parameter. In einzelnen Organen kann die Organdosis bis über 25 mSv betragen. Die vorliegenden Ergebnisse wurden verglichen mit den Resultaten von zwei kommerziellen Dosisberechnungsprogrammen. Die berechneten effektiven Dosen stimmen allgemein gut mit den Messungen überein. Schlussfolgerungen: Durch Optimierung bei der Wahl der Messorte kann die effektive Dosis bei CT-Untersuchungen aus nur 24 Dosispunkten bestimmt werden. Eine individuelle Anpassung der Einstellparameter wie Röhrenspannung, Exposition, Pitch, kollimierte Schichtdicke und Untersuchungsvolumen ist individuell in Betracht zu ziehen.

Abstract

Purpose: CT examinations are considered to be high dose applications in radiation diagnostics. Consequently, radiation exposure and its potential reduction are an important issue. The aim of this paper is to determine effective doses for CT examinations under clinical conditions. The effective doses were determined from organ dose measurements with an optimal amount of effort. Materials and Methods: The measured point doses in the various organs in an anthropomorphic phantom were weighted with respect to morphology and location in the radiation field and were averaged to obtain the organ doses. These doses together with the individual radiation sensitivities were able to be used to calculate the effective dose. The following examinations were taken into consideration: thorax, abdomen and skull. Only one parameter was changed for each measurement (the high voltage of the X-ray tube, the pitch, the collimation, or the automatic adjustment of the tube current to correct the individual absorption in the phantom). Results: The effective doses for the thorax examinations were between 5 and 7 mSv, and for the abdomen between 8 and 15 mSv depending on the technique and parameters. In some of the organs the organ doses can be in excess of 25 mSv. Our results were compared to the corresponding results of two commercial computer programs for dose calculations. The calculated effective doses generally showed lower values. Conclusion: It is possible to determine the effective dose from 24-point dose measurements by optimizing the choice of measuring location in the phantom. The individual adaptation of parameters such as tube voltage, exposure, pitch, collimated slice thickness, and investigation volume must be taken into consideration from case to case.

Key words

physics - diagnostic radiology - CT - radiation safety - QA/QC

Literatur

• 1 Aroua A, Vader J P, Valley J F. Enquête sur l’exposition par le radiodiagnostic en Suisse en 1998. Lausanne; IRA 2000, ISNB 2-88444-006-2
• 2 Brix G, Nekolla E, Griebel J. Strahlenexposition von Patienten durch diagnostische und interventionelle Röntgenanwendungen.  Radiologe. 2005;  45 340-349
• 3 Stender H, Hagemann G. Nutzen/Risiko-Betrachtungen in der radiologischen Diagnostik im Vergleich zu alternativen Verfahren. Veröffentlichungen der Strahlenschutzkommission. Band 30. Strahlenexposition in der medizinischen Diagnostik Stuttgart; Gustav Fischer 1995: 365-383
• 4 Koller F. CT-Untersuchungen: Bestimmung der Strahlenexpositionen und deren Beeinflussung durch Einstell-Parameter. Inauguraldissertation Universität Basel; 2006
• 5 Veit R A, Lechel U, Truckenbrodt R. et al .Ermittlung der effektiven Dosis von Spiral-CT-Untersuchungen: Effekt des Overranging. Wolf U, Wilke W Medizinische Physik 2004 Leipzig; Gärtner Druck 2004: 70-71
• 6 Nagel H D, Galanski M, Hidajat N. et al .Strahlenexposition in der Computertomographie. 3. Auflage. Hamburg; CTB Publications 2002
• 7 Kalender W A. A PC programm for estimating organ dose and effective dose values in computed tomography. Erlangen; Institute of Medical Physics 2002
• 8 Stamm G, Nagel H D. CT-Expo - ein neuartiges Programm zur Dosisevaluierung in der CT.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 1570-1576
• 9 Nagel H D, Stamm G. Benutzerhandbuch CT-Expo V1.3. Hamburg; HD Nagel 2004
• 10 Lawrence H, Lanzl P D. The Rando Phantom and its medical applications. Chicago, Ill.; ARL Inc 1973
• 11 Cahill D R, Orland M J, Reading C C. Atlas of human cross-sectional anatomy. 2nd Edition. New York; John Wiley & Sons 1990
• 12 Romrell L J, Laner L, Ross H. et al .Der menschliche Körper, Schnittanatomie und Tomographie. 2. Auflage. Berlin/Wiesbaden; Ullstein Mosby 1996
• 13 ICRP 23 (International Commission on Radiological Protection). Report of the Task Group on The Reference Man. Oxford; Pergamon Press 1975
• 14 ICRP 69 (International Commission on Radiological Protection). Basic Anatomical and Physiological Data for use in Radilogical Protection: The Skeleton. Oxford; Pergamon Press 1994
• 15 Zenkl M, Panzer W, Drexler G. The calculation of dose from external photon exposures using reference human phantoms and Monte Carlo methods. Part VI: Organ doses from Computed Tomographic examinations. GSF-Bericht 30/91. Neuherberg; 1991, ISSN 0721-1694
• 16 ICRP 60 (International Commission on Radiological Protection). 1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. Oxford; Pergamon Press 1991
• 17 ICPR 87 (International Commission on Radiological Protection). Managing Patient Dose in Computed Tomography. Oxford; Pergamon Press 2001
• 18 Wedegärtner U, Lorenzen M, Lorenzen J. et al . Mehrzeilen-Spiral CT (MSCT) des Beckenskelettes: Dosisoptimierung unter Berücksichtigung der Bildqualität.  Fortschr Röntgenstr. 2004;  176 106-112
• 19 Deutsche Röntgengesellschaft und Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie. 5 Jahre konzertierte Aktion Dosisreduktion CT. Berlin; Symposium 5.11.2003
• 20 Nagel H D, Blobel J, Brix G. et al . 5 Jahre konzertierte Aktion Dosisreduktion CT - was wurde erreicht, was ist noch zu tun?.  Fortschr Röntgenstr. 2004;  176 1683-1694
• 21 Roth J, Roser H W, Sander R. et al .Messung und Beeinflussung der Dosen bei Beckenverschraubungen am CT. Mandl H, Schopka HJ Medizinische Physik 2002 Gmunden; 2002, ISBN 3-925218-75-0
• 22 Tschammler A, Kenn W, Dinkel H P. et al . Individueller Dosisbedarf bei Spiral-CT-Untersuchungen des Abdomens.  Fortschr Röntgenstr. 2005;  177 1123-1130
• 23 Wedegärtner U, Lorenzen M, Nagel H D. et al . Dünn- und dickschichtige MSCT-Untersuchungen bei Niedrigkontrastobjekten (Leberläsionen): Vergleich der Bildqualität bei gleicher Dosis.  Fortschr Röntgenstr. 2004;  176 1676-1682
• 24 Coppenrath E, Mueller-Lisse U G, Lechel U. et al . Niedrigdosis-Spiral-CT des Thorax in der Verlaufskontrolle nichtmaligner Lungenerkrankungen.  Fortschr Röntgenstr. 2004;  176 522-528
• 25 Greess H, Wolf H, Suess C. et al . Dosisautomatik bei der Mehrzeilenspiral-CT: Phantommessungen und klinische Ergebnisse.  Fortschr Röntgenstr. 2004;  176 862-869
• 26 Honnef D, Wildberger J E, Stargardt A. et al . Mehrschicht-Spiral-CT (MSCT) in der Kinderradiologie: Dosisreduktion bei der Untersuchung von Thorax und Abdomen.  Fortschr Röntgenstr. 2004;  176 1021-1030