Schutz der Augenlinse in der Computertomografie – Dosisevaluation an einem antropomorphen Phantom mittels Thermolumineszenzdosimetrie und Monte-Carlo-Simulationen

Zusammenfassung

Ziel: Die Augenlinse gilt als das strahlensensibelste Organ. In der vorliegenden Studie erfolgt ein Vergleich hinsichtlich Augenlinsendosisreduzierung während einer CT-Schädeluntersuchung zwischen zwei unterschiedlichen Protektormaterialien. Hierbei handelt es sich um einen Bismutprotektor sowie ein kürzlich neu entwickeltes Protektionsmaterial, bestehend aus einer Bi/Sb/Gd/W-Legierung. Material und Methoden: Die Dosis wurde mittels Thermolumineszenzdosimetern (TLD) an einem antropomorphen Alderson-RANDO®-Phantom ermittelt. Die Augendosis wurde unter Anwendung beider Augenprotektoren sowie keiner Linsenprotektion bestimmt. Zusätzlich wurden die ermittelten Dosisdaten bei gekippter Gantry unter Ausschluss der Augen aus dem Strahlenfeld in den Vergleich miteinbezogen. Die Dosisreduzierung wurde des Weiteren mit einer Monte-Carlo-Simulation verifiziert. Hierfür wurden als dreidimensionale Simulationsgeometrie die bei der TLD-Messung akquirierten CT-Datensätze verwendet. Für die Simulationen wurde das EGSnrc-Monte-Carlo-Paket verwendet und eigens für die Studie eine Applikation CTDOSPP zur Simulation einer CT-Untersuchung entwickelt. Die Evaluation der Artefaktgenerierung und einer eventuellen Beeinträchtigung der diagnostischen Abbildungsqualität erfolgte durch subjektive Beurteilung von 8 Radiologen. Ergebnisse: Die Untersuchungen zeigen eine gute Übereinstimmung zwischen den gemessenen und simulierten Ergebnissen. Im direkten Vergleich zwischen den beiden Protektoren zeigt der Bi/Sb/Gd/W-Protektor eine deutlich bessere Schutzwirkung. Die Dosisreduktionen betragen für den Bismutprotektor rund 38 % und für den Bi/Sb/Gd/W-Protektor entsprechend rund 48 %. Die Ergebnisse der subjektiven Evaluation der Artefakte ergaben, dass die diagnostische Abbildungsqualität nicht leidet. Zwar generieren die Protektoren im Weichteilfenster lokale Artefakte, jedoch bleibt die Darstellung des Hirnparenchyms davon unbeeinflusst. Eine Reduktion um 88 % kann jedoch erreicht werden, wenn die Augen aus dem Strahlengang mittels entsprechender Gantry-Kippung ausgeschlossen werden. Schlussfolgerung: Durch die einfache Anwendung der Linsenprotektoren wird eine erhebliche Dosisreduzierung erreicht. Das Protektormaterial bestehend aus einer Bi/Sb/Gd/W-Legierung zeigt hierbei die beste Schutzwirkung. Jedoch sollten, wenn immer möglich, die Augen aus dem Strahlengang ausgeschlossen werden, dadurch kann der beste Schutz der Linse erreicht werden.

Abstract

Purpose: The lens of an eye is a particularly radiosensitive organ. This study investigates two different materials for eye shielding during CT scanning, i. e. a commercially available bismuth protector and a newly developed material for eye shielding, comprised of an alloy of Bi/Sb/Gd/W. Materials and Methods: The radiation dose during head CT scanning was measured using thermoluminescence dosimeters and an anthropomorphic Alderson-RANDO phantom. A radiation dose reduction was compared to two shielding materials and to the condition without any eye shielding. The effect of gantry angulation that excludes the eyes from beam path was also investigated. Radiation dose measurements were validated using a Monte-Carlo simulation. For this simulation we used the EGSsnr code system, and a new application CTDOSPP was developed for simulation of the computed tomography examination. Eight radiologists evaluated the diagnostic quality of the images. Results: Dose measurements and Monte-Carlo simulations are in good agreement. If the eye shields are placed in the primary beam path, bismuth eye shielding and the new material reduce the dose by up to 38 % and 48 %, respectively. Angling the gantry causes an 88 % reduction in radiation dose. All shielding materials generate beam hardening artifacts located close to the protector, but the artifacts do not spread into the brain. Conclusion: The application of eye shields during CT examination of a head causes a significant reduction in radiation dose. The new protector material shows a significantly higher dose reduction in contrast to the commercially available bismuth shield. The best protection from radiation dose can be attained using gantry angulation.

Key words

eye - CT - radiosensitivity - physics

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