Konversionsfaktoren zur Ermittlung der effektiven Dosis für Patienten aus dem Dosisflächenprodukt bei Röntgendurchleuchtungsuntersuchungen

Zusammenfassung

Ziel: Die effektive Dosis, die mit dem stochastischen Strahlenrisiko korreliert, kann nicht direkt gemessen werden. Deshalb wurden Konversionsfaktoren zur Ermittlung der effektiven Dosis von Patienten aus dem Dosisflächenprodukt, das leicht messbar ist, für Röntgendurchleuchtungsuntersuchungen berechnet. Material und Methoden:Die Berechnung der Konversionsfaktoren erfolgte mit dem PC-basierten Monte-Carlo-Programm PCXMC in der Softwareversion 1.5.1. Die Konversionsfaktoren wurden für Röhrenspannungen zwischen 60 kV und 110 kV, Kupferzusatzfilterungen bis zu 0,9 mm, verschiedene Projektionsrichtungen (a. p., p. a. und lateral) sowie Strahlenfeldgrößen (von 20 cm × 20 cm bis 40 cm × 40 cm Bildwandlerformat) und Feldpositionen (vom Kopf bis zu den Beinen) bestimmt. Ergebnisse: Der Einfluss der Röhrenspannung, der Filterung und der Feldlage auf die Konversionsfaktoren ist stark. Die Konversionsfaktoren steigen mit zunehmender Röhrenspannung und Kupferzusatzfilterung an. Abhängig vom benutzten Röhrenspektrum können die Konversionsfaktoren für die gleiche Röntgenuntersuchung bis zu einem Faktor 4 differieren. Die höchsten Konversionsfaktoren ergaben sich für den Körperstamm, gefolgt von der Kopf- und der Beinregion. Der Einfluss der Strahlenfeldgröße und der Projektionsrichtung auf die Konversionsfaktoren ist moderat. Die Werte für die a. p.-Projektion sind größer als die entsprechenden Werte für die p. a.- und die laterale Projektion. Schlussfolgerungen: Die effektive Dosis kann leicht durch Multiplikation des Dosisflächenproduktes mit den relevanten Konversionsfaktoren bestimmt werden. Bei Verwendung von Konversionsfaktoren aus der Literatur, die keine Kupferzusatzfilterung berücksichtigen, kann die effektive Dosis abhängig von der genutzten Strahlenqualität bis zum Faktor 2 und mehr unterschätzt werden.

Abstract

Purpose: The effective dose, which is related to the stochastic radiation risk, cannot be measured directly. Therefore, conversion coefficients for estimating the effective dose for patients were calculated for fluoroscopy X-ray examinations from the dose area product which can be easily measured. Materials and Methods: Conversion coefficients were calculated using the PC-based Monte Carlo program PCXMC in software version 1.5.1. Conversion coefficients were determined for tube voltages between 60 kV and 110 kV, for additional cupper filtration up to 0.9 mm, for different projections (a. p., p. a. and lateral) and X-ray field size (between 20 cm × 20 cm and 40 cm × 40 cm in image plane) and field position (from head to leg). Results: Tube voltage, filtration and field position have a significant effect on conversion coefficients. Conversion coefficients increase as the tube voltage and filtration increase. Depending on the radiation spectrum used, the conversion coefficients may differ up to a factor of 4 for the same X-ray examination. The highest conversion coefficients were found for irradiation of the body region followed by the head and leg region. The effect of the field size and projection is moderate. Conversion coefficients for a. p. projection are higher than those for p. a. and lateral projections. Conclusion: Effective dose can be easily estimated by multiplying relevant conversion coefficients by the dose area product. Using conversion coefficients from the literature that do not take additional cupper filtration into consideration can underestimate the effective dose by a factor or up to 2 or more depending on the filtration used.

effective dose - dose area product - conversion coefficient

Literatur

• 1 Kuon E, Robinson D M, Empen K. et al . Durchleuchtungszeit - Ein überschätzter Parameter der Patientendosis in der invasiven Kardiologie.  Fortschr Röntgenstr. 2005;  177 812-817
• 2 Arnal M L, Pychlau H. Die Strahlenbelastung des Patienten bei röntgendiagnostischen Untersuchungen.  Fortschr Röntgenstr. 1961;  95 323-335
• 3 Bundesamt für Strahlenschutz .Diagnostische Referenzwerte. Bundesanzeiger 2003 Nr. 143: 17503
• 4 Richtlinie für die technische Prüfung von Röntgeneinrichtungen und genehmigungsbedürftigen Störstrahlern. Schmatz H, Nöthlichs M Strahlenschutz Berlin; Erich Schmidt Verlag 2003 8643: 1-120
• 5 Gosch D, Gursky S, Wimmler F. Ermittlung von Konversionsfaktoren zur Bestimmung von Organdosen und der absorbierten Energie der Patienten bei röntgendiagnostischen Untersuchungen.  Radiol Diagn. 1989;  30, 3 345-349
• 6 International Commission on Radiological Protection (ICRP) 60. .1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. Oxford; Pergamon Press 1991
• 7 Struelens L, Vanhavere F, Bosmans H. et al . Effective doses in angiography and interventional radiology: calculation of conversion coefficients for angiography of the lower limbs.  Br J Radiol. 2005;  78 135-142
• 8 Le Heron J C. Estimation of effective dose to the patient during medical x-ray examinations from measurements of the dose-area product.  Phys Med Biol. 1992;  37,11 2117-2126
• 9 Mc Parland B J. A study of patient radiation doses in interventional radiological procedures.  Br J Radiol. 1998;  71 175-185
• 10 Kemerink G J, Kicken P J H, Schultz F W. et al . Patient dosimetry in abdominal arteriography.  Phys Med Biol. 1999;  44 1133-1145
• 11 Tapiaovaara M, Lakkisto M, Servomaa A. PCXMC - a PC based Monte Carlo program for calculating patient doses in medical x-ray examinations. Report STUK-A139 Helsinki; Radiation and Nuklear Safty Authority 1997
• 12 Rosenstein M. Organ doses in diagnostic radiology. HEW-Publication (FDA) 76 - 8030 Rockville; Bureau of Radiological Health 1976
• 13 Snyder W S, Fisher H L, Ford M R. et al . Esimates of absorbed fractions for monoenergetic photon sources uniformly distributed in various organs of a heterogeneous phantom.  J Nucl Med. 1969;  Suppl 3 7-52
• 14 Christy M. Mathematical phantoms representing children of various ages for use in estimates of internal dose. NUREG/CR-1159, ORNL/NUREG/TM-367 Oak Ridge National Laboratory 1980
• 15 Jones D G, Wall B F. Organ doses from medical x-ray examinations calculated using Monte Carlo techniques. NRPB-R186 London; HMSO 1985
• 16 Hart D, Jones D G, Wall B F. Normalised organ doses for medical x-ray examinations calculated using Monte Carlo techniques. NRPB-SR262 Chilton; NRPB 1994
• 17 Drexler G, Panzer W, Widenmann L. et al .The calculation of dose from external photon exposures using reference human phantoms and Monte Carlo methods, Part III: Organ doses in x-ray diagnosis. GSF-Bericht 11/90 Neuherberg; GSF 1990
• 18 Le Heron J C. XDOSE. National Radiation Laboratory Christchurch, New Zealand; Ministry of Health 1994
• 19 Kemerink G J, Frantzen M J, Oei K. et al . Patient and occupational dose in neurointerventional procedures.  Neuroradiology. 2002;  44 522-528
• 20 International Commission on Radiological Protection (ICRP) .Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 26 Oxford; Pergamon Press 1977
• 21 Von Boetticher H, Lachmund J, Hoffmann W. et al . Optimierung des Strahlenschutzes für das Personal in der Radiologie auf der Grundlage der effektiven Dosis.  Fortschr Röntgenstr. 2006;  178 287-291
• 22 Koller F, Roth J. Die Bestimmung der effektiven Dosen bei CT-Untersuchungen und deren Beeinflussung durch Einstellparameter.  Fortschr Röntgenstr. 2007;  179 38-45
• 23 Gosch D, Kurze W, Deckert F. et al . Strahlenexposition bei der 3D-Rotationsangiographie des Schädels.  Fortschr Röntgenstr. 2006;  178 880-885
• 24 Drexler G, Panzer W, Petozssi N. et al . Effective dose - how effective for patients?.  Radiat Environ Biophys. 1993;  32 209-219
• 25 Jung H. Strahlenrisiko.  Fortschr Röntgenstr. 1995;  162,2 91-98
• 26 Bor D, Sancak T, Olgar T. et al . Comparison of effective doses obtained from dose-area product and air kerma measurments in interventional radiology.  Br J Radiol. 2004;  77 315-322
• 27 DIN 6809 - 7. Klinische Dosimetrie. Verfahren zur Ermittlung der Patientendosis in der Röntgendiagnostik. Berlin; Beuth Verlag 2003 Teil 7
• 28 Ad den Boer B S, Feyter P J, Hummel W A. et al . Reduction of radiation exposure while maintaining high-quality fluoroscopic images during interventional cardiology using novel x-ray tube technology with extra beam filtering.  Circulation. 1994;  89, 6 2710-2714
• 29 Barkhausen de J, Schoenfelder D, Nagel H D. et al . Optimierung von Zusatzfilterung, Durchleuchtungskennlinie und Bildverstärker-Eingangsdosisleistung zur Reduktion der Strahlenexposition bei der Angiographie.  Fortsch Röntgenstr. 1999;  171 391-395
• 30 Seifert H, El-Jamal A, Roth R. et al . Reduzierung der Strahlenexposition von Patienten bei ausgewählten interventionellen und angiographischen Maßnahmen.  Fortschr Röntgenstr. 2000;  172 1057-1064
• 31 Nicholson R, Tuffee F, Uthappa M C. Skin sparing in interventional radiology: the effect of copper filtration.  Br J Radiol. 2000;  73 36-42
• 32 Hidajat N, Mäurer J, Schröder R J. et al . Relationships between physical dose quantities and patient dose in CT.  Br J Radiol. 1999;  72 556-561
• 33 Kramer R, Khoury H J, Lopes C. et al . Equivalent dose to organs and tissues in hysterosalpingography calculated with the FAX (Female Adult voXel) phantom.  Br J Radiol. 2006;  79 893-898