Kontrastmittel - CT - Kontrastmitteldosis - Berechnungsmethoden
contrast agent - CT - contrast media dose - calculation methods
Einleitung
Eine 2019 von uns durchgeführte Untersuchung verfolgte die Fragestellung, inwieweit sich die Kontrastmittelanwendung bei abdominellen CT-Untersuchungen zwischen den einzelnen Instituten unterscheidet, wobei der Fokus auf der intravenösen Kontrastmittelapplikation lag. Es wurden Befragungen an verschiedenen Krankenanstalten und Instituten in Österreich und Deutschland durchgeführt. Die ermittelten Angaben bezogen sich auf einen normalgewichtigen Patienten mit ca. 70 kg Körpergewicht und einer normalen Nierenfunktion. Es zeigte sich, dass die verwendeten Kontrastmittel einen Jodgehalt von 300 bis maximal 400 mg Jod pro Milliliter aufwiesen. Demzufolge unterschieden sich die applizierten Kontrastmittelmengen. Um eine Vergleichbarkeit der verschiedensten Institute hinsichtlich der applizierten Jodmenge zu ermöglichen, wurden die angegebenen Kontrastmittelmengen auf die insgesamt applizierte Jodmenge in Gramm umgerechnet. Dabei zeigten sich deutliche Unterschiede in den verabreichten Gesamtjodmengen. Diese betrug im Mittel bei Abdomen-Becken-CT und bei Nieren- und Nebennieren-CT-Protokollen 32 g J (SD: 4,3; Range:26–39) bei Leber-CT-Protokollen 35,5 g J (SD: 5,9; Range: 28–48) und bei Pankreas-CT 33,5 g J (SD: 3,6; Range: 28–39).
Eine Optimierung der Kontrastmitteldosierung bzw. Standardisierung des benötigten Enhancements stellt eine Herausforderung dar, da diese von zahlreichen Faktoren beeinflusst wird. Dies sind [Abb. 1]:
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patientenbezogene Faktoren,
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kontrastmittelabhängige Faktoren,
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untersuchungs- bzw. geräteabhängige Faktoren.
[Abb. 1]
Einflussgrößen auf die kontrastmittelverstärkte CT.
Patientenbezogene Faktoren
Patientenbezogene Faktoren
Ein gelungenes Kontrastmittelmanagement ist für die genaue Abklärung einer Fragestellung in der Zielregion essenziell. Aufgrund der Zunahme von CT-Untersuchungen, insbesondere bei Patienten mit höherem Lebensalter, sollten patientenbezogene Faktoren sowie der Allgemeinzustand bei einer geplanten Kontrastmitteluntersuchung stärker berücksichtigt werden. Zu den patientenbezogenen Faktoren zählen
Der Allgemeinzustand, das Alter und die Körpergröße nehmen Einfluss auf die kardiale Auswurfleistung sowie das Blutvolumen.
Die kardiale Auswurfleistung (Herz-Zeit-Volumen, Cardiac Output) ist der bedeutendste patientenbezogene Einflussfaktor auf die Kontrastierung. In Ruhe beträgt das Herzminutenvolumen bei einem gesunden Erwachsenen etwa 4,5–5 l/min. Wenn die kardiale Auswurfleistung erniedrigt ist, kommt es zu einer langsameren Zirkulation und einem Kumulieren des Kontrastmittels in den Herzkammern. Daher muss bei unterschiedlicher kardialer Auswurfleistung eine Adaption der Kontrastmittelapplikation erfolgen.
Das Blutvolumen variiert in Abhängigkeit von Körpergröße und Gewicht. Bei gleicher kardialer Auswurfleistung ist bei einem höheren Blutvolumen (= höherem Körpergewicht) eine höhere Kontrastmitteldosis notwendig, da ein größeres vaskuläres Volumen gefüllt werden muss. Das Kontrastmittel wird während des First Pass durch die größere Blutmenge stärker verdünnt. Ein Ansatz zur Protokolloptimierung ist es, gewichtsabhängige Untersuchungsprotokolle zu erstellen (z. B. S ≤ 55 kg; M 56–95 kg; L > 95 kg) [1],[2],[3],[4],[5],[6].
First Pass
Erste Passage des i. v.-applizierten Kontrastmittels durch den Körper, bevor es wieder im rechten Vorhof eintrifft.
Die Stärke der arteriellen Kontrastierung wird durch die kardiale Auswurfleistung und das Blutvolumen bestimmt.
DEFINITION
Abkürzungen
BSA:
Body Surface Area, bzw. Körperoberfläche
CDK-EPI:
Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration
eGFR:
(estimated) glomeruläre Filtrationsrate
eLBW:
Estimated Lean Body Weight, bzw. geschätzte fettfreie Körpermasse
FFM:
fettfreie Körpermasse
fT3
:
freies Trijodthyronin
fT4
:
freies Thyroxin
HU:
Hounsfield Units bzw. Hounsfield-Einheiten
KG:
Körpergewicht
PC-AKI:
Post-contrast acute kidney injury bzw. kontrastmittelassoziierte akute Nierenschädigung
ROI:
Region of Interest
sCr:
Serumkreatinin
TBW:
Total Body Weight, bzw. Gesamtkörpergewicht
TSH:
Thyreoidea stimmulierndes Hormon
ZVK:
zentraler Venenkatheter
Die Bestimmung der Nierenfunktion ist vor einer Kontrastmittelgabe essenziell, da jodhaltige Kontrastmittel nierengängig sind. Hierfür wird das Serumkreatinin (sCr) und die eGFR ermittelt, wobei der Laborbefund maximal 7 Tage alt sein soll. Die eGFR ist die berechnete (estimated) glomeruläre Filtrationsrate–das von den Glomeruli der Nieren filtrierte Volumen pro Zeiteinheit. Für die Berechnung der eGFR wird derzeit für Erwachsene > 18 Jahre die Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration (CKD-EPI) Formel empfohlen, für Kinder die überarbeitete Schwartz-Formel [Tab. 1]. Der Normalwert für die eGFR ist > 90 ml / min/1,73 m2. Bei nicht vitaler Indikation ist eine Kontrastmittelgabe bei einer eGFR < 30 ml / min/1,73 m2 kontraindiziert [3],[7].
Tab. 1
Ermittlung der eGFR anhand des Serumkreatininspiegels [7].
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Patient
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Formel
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CKD-EPI-Formel*
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Frauen mit sCr < 62 µmol / l
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144 x (sCr / 62)
–
,0329
x 0,993
Alter
|
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Frauen mit sCr > 62 µmol / l
|
144 x (sCr / 62)
–1,2
09
x 0,993
Alter
|
|
Männer mit sCr < 80 µmol / l
|
141 x (sCr / 80)
–
0,411
x 0,993
Alter
|
|
Männer mit sCr > 80 µmol / l
|
141 x (sCr / 80)
–1,2
09
x 0,993
Alter
|
|
Überarbeitete Schwartz-Formel
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Kinder
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36,5 × Körpergröße / sCr µmol / l
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* Bei Patientinnen und Patienten mit afroamerikanischer Abstammung sind alle Formeln mit 1,159 zu multiplizieren.
Schilddrüsenfunktion
Thyreotropin (thyreoideastimmulierendes Hormon, TSH), wird im Hypophysenvorderlappen gebildet und stimuliert die Hormonbildung in der Schilddrüse. Das freie Trijodthyronin (fT3) und das freie Thyroxin (fT4) werden von der Schilddrüse gebildet und beeinflussen in Form von Botenstoffen den Stoffwechsel. Die TSH-Bestimmung vor einer Kontrastmittelgabe ermöglicht eine Abschätzung, ob die Kontrastmittelgabe ein Risiko birgt. Zu beachten ist, dass die Referenzwerte von Labor zu Labor unterschiedlich sein können [2],[7],[8].
Venöser Zugang
Der venöse Zugang beträgt üblicherweise 18 G. Dabei sind jedoch nur Zugänge zu verwenden, die für die Hochdruckinjektion zugelassen sind. Ein zentraler Venenkatheter (ZVK) oder Portkathether sind nicht für die Hochdruckinjektion zugelassen. In der klinischen Praxis wird bei Bedarf jedoch Kontrastmittel appliziert–der Flow sollte bei einem Standard-ZVK maximal 2,5 ml/s betragen, bei Portkathetern 1,5 ml/s. Mit einem ZVK, der für Hochdruckinjektoren geeignet ist, können Flussraten bis zu 5 ml / s verwendet werden. Bei für die Hochdruckinjektion zugelassen Portkathetern hat der Patient einen Portpass. In diesem ist der maximal zulässige Flow vermerkt. Des Weiteren muss bei einem Portkatheter beachtet werden, dass dieser nur mit speziellen Portnadeln angestochen werden darf [3].
Mit entsprechender Vorsicht kann auch über einen ZVK oder über ein Portkathetersystem, das für die Hochdruckinjektion zugelassen ist, Kontrastmittel i. v. appliziert werden–ein Flow von 3 ml / s ist in den meisten Fällen ausreichend [3].
Von einem Paravasat wird gesprochen, wenn das i. v. verabreichte Kontrastmittel aus dem intravasalen Lumen austritt oder akzidentiell neben das Gefäß und somit in das nebenliegende Gewebe injiziert wird, wobei die Inzidenz zwischen 0,04–0,9 % liegt. Der Schweregrad der auftretenden Schäden ist von der paravasal applizierten Flüssigkeitsmenge abhängig, wobei Volumina bis zu 150 ml meist nur geringe Beschwerden verursachen (Ödeme). Bei schweren Schäden können
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Hautulzerationen,
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Weichteilnekrosen und
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ein Kompartmentsyndrom
auftreten. Bei Volumina ≥ 150 ml ist ein chirurgisches Konsil angeraten.
Risikofaktoren für das Auftreten von Paravasaten sind:
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Hochdruckinjektion–zu hohe Flussraten / zu großes Volumen,
-
Schmerzäußerung nicht bzw. nur bedingt möglich,
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Adipositas,
-
fragiler Gefäßstatus,
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pathologische Lymphsituation.
Therapeutisches Vorgehen
Betroffene Gliedmaßen hochlagern und kühlen (Eispackungen z. B. 3 x täglich für 3 Tage für jeweils 15–60 min bzw. bis keine Symptome mehr vorhanden sind). Ebenso hat sich das Auftragen von Heparinsalbe bei intakter Haut bewährt. Zusätzlich soll eine engmaschige Überwachung erfolgen. Bei Hinweis auf
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Durchblutungsstörungen,
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Parästhesien und
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zunehmenden Schmerzen
muss auch bei Mengen ≤ 150 ml ein chirurgisches Konsil erfolgen [7],[9],[10].
Kontrastmittelbedingte Faktoren
Kontrastmittelbedingte Faktoren
Zahlreiche jodhaltige Kontrastmittel sind sowohl für Kinder als auch für Erwachsene zugelassen. Jodhaltige Kontrastmittel werden nicht metabolisiert und können eine intakte Blut-Hirn-Schranke nicht passieren. Nach Kontrastmittelinjektion diffundieren ca. 70 % des Kontrastmittels innerhalb von 2–5 min vom Plasma in den extravaskulären interstitiellen Raum. Das Equilibriumstadium im extrazellulären Raum ist nach ca. 2 h erreicht. Die Biodistribution des Kontrastmittels in den intra- und extrazellulären Raum ist von der Körpergröße abhängig. Die Kontrastmittelkonzentration in parenchymatösen Organen ist abhängig vom extrazellulärem Flüssigkeits- und Plasmavolumen. Die Ausscheidung erfolgt überwiegend renal über die glomeruläre Filtration, die durch zahlreiche Faktoren beeinträchtigt sein kann, die das Risiko einer PC-AKI erhöhen [Abb. 2]. Jodhaltige i. v. verbreichte Kontrastmittel sind bei normaler Nierenfunktion nach ca. 2 h zu 50 %, nach 4 h zu 75 % und nach 24 h nahe vollständig ausgeschieden. Ein kleiner Teil wird über das hepatobiliäre System und den Darm innerhalb von einigen Tagen ausgeschieden. Bei eingeschränkter Nierenfunktion erhöht sich die Eliminationshalbwertszeit [1],[3],[5],[6],[10].
Abb. 2 Schematische Darstellung der Distribution und der Elimination eines Kontrastmittels.
Die Verträglichkeit des Kontrastmittels hängt vorwiegend von dessen physikalischen und chemischen Eigenschaften sowie dessen Wasser- bzw. Fettlöslichkeit ab. Durch den Jodgehalt (Gramm Jod pro Milliliter, g J / ml) wird das Ausmaß der Strahlenabsorption und dadurch grundsätzlich der Kontrast festgelegt. Das bedeutet, dass dasselbe Kontrastmittelvolumen bei niedriger Jodkonzentration zu geringeren Kontrastierungen als bei hohen Jodkonzentrationen führt.
Die Viskosität (mPa s) beschreibt die innere Reibung einer Flüssigkeit. Je höher die Anzahl und die Größe der gelösten Teilchen sind, desto höher ist die Viskosität und somit die Reibung. Die Viskosität verändert sich temperaturabhängig–bei 20 °C höher als bei 37 °C. Deshalb sollten auf Körpertemperatur erwärmte Kontrastmittel verabreicht werden. Folgen einer hohen Viskosität sind:
Die Viskosität ist temperaturabhängig und beeinflusst die Fließeigenschaften.
Als Osmolalität (osmol / kg H2O) wird die Anzahl der osmotisch wirksamen gelösten Teilchen pro Kilogramm einer Flüssigkeit bezeichnet. Niederosmolale Kontrastmittel (290–960 mosmol / kg H2O) führen zu deutlich weniger Nebenwirkungen als hochosmolale, was durch die Viskosität und die elektrische Ladung eines Kontrastmittels verdeutlicht wird. Ionische Kontrastmittel sind elektrisch geladen und haben eine höhere Osmolalität als Blut. Diese können Gefäßschmerzen, Endothelschäden bis hin zu Thrombosen hervorrufen, da dem extravasalen Raum Wasser entzogen wird. Die Flüssigkeitsverschiebung vom intrazellulären Raum in den extrazellulären Raum führt zu einer Zelldehydration und erhöht die intrazelluläre Flüssigkeitsviskosität, was sich nachteilig auf die Zellfunktion auswirkt. Nicht ionische Kontrastmittel verhalten sich niederosmolal und sind somit besser verträglich als ionische Verbindungen und werden deshalb in den ESUR-Guidelines für die Anwendung empfohlen [1],[7],[8],[9],[10].
Jodgehalt
Je höher der Jodgehalt eines Kontrastmittels ist, desto höher ist auch die Osmolalität. Die Osmolalität beeinflusst die Kontrastmittelverträglichkeit. Zur i. v.-Applikation werden nicht ionische, niederosmolale Kontrastmittel mit niedriger Viskosität verwendet.
Unerwünschte Wirkungen
Trotz der guten Verträglichkeit moderner Kontrastmittel kann es in seltenen Fällen vorkommen, dass unerwünschte Wirkungen auftreten.
Bedeutung der Nierenfunktion
Nierengängige Kontrastmittel können vor allem an vorgeschädigten Nieren tubulotoxisch wirken. Durch die Kontrolle
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der Nierenfunktion,
-
die Verwendung von niederosmolalen, nicht ionischen Kontrastmitteln,
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ausreichende Flüssigkeitszufuhr vor und nach Kontrastmittelapplikation sowie
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das Reduzieren der Kontrastmitteldosis
kann das Risiko einer PC-AKI gesenkt werden.
Laut aktuellen ESUR-Empfehlungen soll bei Risikopatienten (eGFR = 30–45 ml / min) eine präventive Hydrierung durch eine i. v.-Gabe von physiologischer Kochsalz- oder Natriumbikarbonatlösung erfolgen. Bisher fehlt die Evidenz dafür, dass eine Hämodialyse Patienten mit eingeschränkter Nierenfunktion vor einer PC-AKI schützt [7],[8],[10].
PC-AKI
Eine PC-AKI wird definiert als eine Steigerung des Serumkreatinins (sCr) innerhalb von 48–72 h nach intravaskulärer Kontrastmittelapplikation um mehr als 0,3 mg/dl (> 26,5 µmol / l) bzw. um mehr als 1,5-fache des Referenzwertes [7].
Bedeutung der Schilddrüsenfunktion
Das im Kontrastmittel an einen Trijodbenzolring gebundene Jod liegt zu einem geringen Teil als freies atomares Jod (bei Produktion: ca. 0,5–36 μg/ml Kontrastmittel) vor und dieses wird von der Schilddrüse aufgenommen. Nach der Verabreichung kommt es in vivo durch Dejodination der organisch gebundenen Gesamtjodmenge zu einem raschen Anstieg des freien Jodids (um ca. 0,001–0,15 % der insgesamt verabreichten Jodmenge). Bei vermehrtem Jodangebot wird durch den Autoregulationsmechanismus der Schilddrüse bei euthyreoten Personen die Jodaufnahme in die Schilddrüse sowie die Freisetzung von bereits gebildetem T4 und T3 aus der Schilddrüse gehemmt. Infolgedessen kommt es nach der Verabreichung von jodhaltigem Kontrastmittel zu einer Abnahme der Schilddrüsenhormonsynthese. Nach ca. 21 Tagen zeigt sich dies in einem vorübergehenden leichten Anstieg des TSH und einem leichten Abfall des fT4 und fT3, wobei die Werte üblicherweise innerhalb des Normbereichs bleiben.
-
Hyperthyreose: Für die Entstehung einer jodinduzierten Hyperthyreose ist der Anteil des freien Jodids im Kontrastmittel entscheidend. Ein erhöhtes Hyperthyreoserisiko haben Personen > 60 Jahre mit einer Schilddrüsenvorerkrankung und kardialen Begleiterkrankungen, wenn diese Personen in einem Jodmangelgebiet leben [Tab. 2]. Eine kontrastmittelinduzierte Hyperthyreose (Thyreotoxikose) ist in der Regel ein sich selbst limitierendes Geschehen. Weiterer Kontrastmittelgaben sollten in näherer Zukunft nicht erfolgen. Die Therapie erfolgt je nach Schweregrad symptomorientiert durch die Verabreichung von β-Blockern und Thyreostatika. Zu den Schilddrüsenvorerkrankungen zählen:
-
Hypothyreose: Das Risiko einer jodinduzierten Hypothyreose besteht vor allem in Gebieten mit ausreichender Jodversorgung. Die Schilddrüsenfunktion erholt sich meist innerhalb von 2–4 Wochen. Bei Autoimmunthyreopathien besteht jedoch ein erhöhtes Risiko eine dauerhafte Hypothyreose zu entwickeln–in diesen Fällen ist eine langfristige Überwachung der Schilddrüsenwerte nötig. Zu den Risikogruppen zählen Personen mit:
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Hashimoto Thyreoiditis,
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Morbus Basedow,
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subtotaler Schilddrüsenresektion,
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abgelaufener silent,
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post partum oder subakuter granulomatöser Thyreoiditis oder
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mit erfolgter Radiojodtherapie.
-
Schwangerschaft: Hat eine Schwangere jodhaltiges Kontrastmittel bekommen, muss bei einem Neugeborenen innerhalb der 1. Woche nach der Geburt die Schilddrüsenfunktion überprüft werden [2],[7],[8],[10].
Tab. 2
Risikoabschätzung für Kontrastmitteluntersuchungen in Jodmangelgebieten [2].
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Schilddrüsenwert (TSH)
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Konsequenz Kontrastmittelapplikation
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Bemerkungen
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TSH < 0,01 fT4 und fT3 erhöht: manifeste Hyperthyreose
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keine jodhaltige Kontrastmittelgabe
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TSH < 0,01 fT4 und fT3 im Normbereich: latente Hyperthyreose
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deutlich erhöhtes Hyperthyreoserisiko
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Prophylaktische Therapie mit Perchlorat (3 x 20 Tropfen pro Tag–am Tag vor der Untersuchung beginnen und 10–14 Tage einnehmen), fakultativ können auch Thyreostatika verabreicht werden (z. B. Thiamazol, Methiamazol 10–20 mg / Tag) sowie Monitoring der Schilddrüsenfunktion vor und nach Kontrastmittelgabe.
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TSH zwischen 0,1 und 0,4
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erhöhtes Hyperthyreoserisiko
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Ein Monitoring der Schilddrüsenwerte soll 4 und 8 Wochen nach Kontrastmittelapplikation erfolgen.
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TSH normal
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gering erhöhtes Hyperthyreoserisiko
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Ein Monitoring der Schilddrüsenwerte soll 4 und 8 Wochen nach Kontrastmittelapplikation erfolgen.
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Es besteht ein erhöhtes Risiko für die Entstehung
Bei gesunden Personen < 60 Jahre besteht kein erhöhtes Risiko und es sind keine besonderen Maßnahmen nach einer Kontrastmittelapplikation erforderlich [3].
Kontrastmittelreaktionen
Bekannte Allergien, Einnahme von Medikamenten aber auch Angst können das Risiko für das Eintreten einer Kontrastmittelreaktion erhöhen.
Medikation [7],[10]
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Biguanid-Antidiabetika (Metformin) sollten bei eingeschränkter Nierenfunktion vor Kontrastmittelgabe abgesetzt werden, da ansonsten das Risiko einer Laktatazidose besteht. Sollte sich die Nierenfunktion 48 h nach Kontrastmittelgabe nicht signifikant verändert haben, kann die Metformin-Einnahme wieder begonnen werden.
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Betablocker können bei einem Kontrastmittelzwischenfall die Behandlung eines Bronchospasmus und das Ansprechen auf Adrenalin beeinträchtigen.
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Antidepressiva oder Neuroleptika können die Krampfschwelle herabsetzen.
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Interleukin- oder Interferonbehandlung erhöht das Risiko für Hautreaktionen.
Bei den Kontrastmittelreaktionen wird zwischen dosisabhängigen und dosisunabhängigen Reaktionen unterschieden:
Eine Probeinjektion mit Kontrastmittel zur Überprüfung der Verträglichkeit darf nicht durchgeführt werden!
Allergische Reaktionen auf Kontrastmittel treten meist in den ersten 20–30 min nach Applikation auf–75 % der Reaktionen zeigen sich bereits in den ersten 3–5 min. Die Nachbeobachtungszeit sollte unter Beibehaltung des venösen Zugangs mindestens 30 min betragen. Bei späten Hautreaktion können zur Bestätigung Epi- und Intrakutantests durchgeführt werden, die auch Kreuzreaktionen mit anderen Kontrastmitteln aufdecken. Diese sollten bei zukünftigen Kontrastmitteluntersuchungen nicht angewendet werden [7],[8],[10].
Scan-Faktoren
Die Kontrastmitteldosis ist so zu wählen, dass ein für die Fragestellung ausreichender Gefäß- bzw. Gewebekontrast erreicht wird. Grundsätzlich sollte die niedrigste notwendige Dosis verabreicht werden. Das Kontrastmittelvolumen ist von der Jodkonzentration (üblicherweise 300–400 mg J / ml) und dem gewünschten Enhancement abhängig. Bei Verwendung eines Kontrastmittels mit hoher Jodkonzentration wird bei identem Enhancement eine geringere Menge benötigt als bei einem mit niedriger Jodkonzentration. Eine zu hohe Kontrastmitteldosis–d. h. ein großes Kontrastmittelvolumen mit hohem Jodgehalt–ist unökonomisch und kann das Risiko einer PC-AKI erhöhen. Eine feststehende Kontrastmittelmenge ist bei einer Untersuchung im Abdomen, welche stark vom Gewicht des Patienten abhängt, nicht sinnvoll. Gewichtsbasierte Berechnungsmethoden können helfen, Unter- bzw. Überdosierungen zu vermeiden [1],[10],[11],[12].
Die Scan-Dauer ist abhängig von der Größe des Untersuchungsbereichs, der zur Verfügung stehenden CT-Detektorzeilenanzahl sowie den heute geräteabhängig zur Verfügung stehenden Scan-Modi (z. B. Flash Mode, Mehrspektren-CT). Wird die Scan-Dauer beim Kontrastmittelprotokoll nicht berücksichtigt, könnte die Injektionszeit zu lange bzw. zu kurz sein, was zu suboptimalen Kontrastierungen oder zu hohen Kontrastmitteldosen führt. Die Grundregel, dass die Injektion genauso lange dauern soll wie die Aufnahme selbst, gilt bei längeren Scanzeiten (> 20 s) ist aber bei Mehrzeilendetektoren mit kurzen Scanzeiten nicht mehr anwendbar. Die Injektionsdauer setzt sich aus dem Flow und dem Kontrastmittelvolumen zusammen und sollte untersuchungsabhängig gleichbleiben.
Flow
Der Flow (auch die Flussrate oder die Injektionsgeschwindigkeit) ist definiert durch die verabreichte Menge pro Sekunde.
Der Flow muss der Fragestellung, der Art des venösen Zuganges und der individuellen Patientenkonstitution angepasst werden. Die Injektionsgeschwindigkeiten betragen zwischen 3–5 ml / s und sind von der Jodkonzentration des Kontrastmittels und dem gewünschten Kontrast abhängig. Die [Tab. 3] zeigt exemplarisch den detektorzeilenabhängigen Zusammenhang für die Ermittlung des benötigten Kontrastmittelvolumens [3],[12].
Tab. 3
Detektorzeilenabhängige Ermittlung des Kontrastmittelvolumens [3].
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Detektorzeilenanzahl
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Kontrastmittelvolumen
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≤ 16
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Scanzeit x Flow
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16–32
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(Scanzeit + 5) x Flow
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≥ 64
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(Scanzeit + 10) x Flow
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Flash-Mode-, Volumen-CT
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(Scanzeit + 15) x Flow
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Jodadministrationsrate
Die Jodadministrationsrate oder auch der Jodfluss wird über den Flow und die Jodkonzentration des Kontrastmittels beeinflusst [3].
Gefäßdarstellungen sowie die Darstellung der arteriellen Phase von Organen benötigen für eine ausreichende Kontrastierung (Gefäßkontrast von mindestens 300 HU) einen hohen Flow (z. B. 4 ml / s). Protokollabhängige Richtwerte für den Jodfluss sind [3]:
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S: 1,3 g J / s,
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M: 1,5 g J / s,
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L: 1,7 g J / s.
Für die Organdarstellung in der parenchymatösen Phase kann ein geringerer Flow verwendet werden, da nicht die Injektionsgeschwindigkeit, sondern die applizierte Jodmenge für den Kontrast verantwortlich ist. So wird z. B. für eine optimale Parenchymkontrastierung der Leber 360–500 mg Jod pro kg Körpergewicht empfohlen. Dabei muss jedoch beachtet werden, dass es bei Verwendung eines niedrigen Flows auch länger dauert, bis die maximale Parenchymkontrastierung erreicht ist [1]
[3]
[12].
Die arterielle Kontrastierung ist direkt proportional zur Jodadministrationsrate (mg J / ml / s) – die Kontrastierung des Leberparenchyms ist proportional der applizierten Gesamtjodmenge [12].
Scan-Delay
Für eine adäquate Kontrastierung ist der Zeitpunkt des Scanstarts nach Kontrastmittelapplikation entscheidend. Der Scan-Delay ist abhängig von
Grundsätzlich wird zwischen
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Fix-Delay,
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Testbolusmethode und
-
Bolustracking
unterschieden.
Fix-Delay
Ein Fix-Delay kann grundsätzlich immer verwendet werden, allerdings kann das Untersuchungsergebnis sehr stark variieren, da es große Unterschiede in der Kreislaufzeit der Patienten gibt.
Testbolusmethode
Die Testbolusmethode ist die exakteste, aber auch aufwendigste Möglichkeit zur Ermittlung des Bolusprofils, um Aufschluss über die Anflutungszeit und den für eine Untersuchung benötigten Delay zu erhalten.
Bolustracking
Das Bolustracking ist bei CT-Angiografien und mehrphasigen Abdomen-CT Untersuchungen etabliert, da die zeitliche Veränderung des Kontrastmittelpeaks, bedingt durch eine reduzierte Herzleistung, ebenfalls berücksichtigt wird. Des Weiteren muss beachtet werden, dass der herstellerabhängige Trigger-Delay (Zeit für Tischvorschub von Premonitoring-Schicht in die Startposition) zur Injektionszeit hinzugerechnet werden muss. Der festgelegte Schwellenwert beim Bolustracking sollte immer mindestens 20 HU höher liegen als der native Dichtewert in der Region of Interest (ROI). Herstellerabhängig gibt es Unterschiede in der Festlegung des Schwellenwertes [1]
[3]
[6].
Schwellenwert Scan-Delay [3]
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GE, Siemens: Der aktuelle Messwert (z. B. Dichte von Blut in Aorta 45–55 HU) in der ROI wird mit 0 HU festgelegt. Als Schwellenwert für den Scan-Delay werden meist 100 HU festgelegt.
-
Canon, Philips: In der ROI wird der aktuelle Dichtewert gemessen, und der Schwellenwert für den Scan Delay wird meist mit 150 HU festgelegt.
Scan-Richtung und Röhrenspannung
Die Scan-Richtung ist vor allem bei arteriellen Phasen entscheidend. Es ist grundsätzlich sinnvoll, beim Scannen der Blutflussrichtung zu folgen. Allerdings ist dies mit zunehmender Detektorzeilenanzahl nur mehr bedingt gültig. Wird die Röhrenspannung (kV) verringert, erhöht sich der Jod-zu-Gewebe-Kontrast, was sich in erhöhten HU des mit Kontrastmittel gefüllten Gefäßlumens zeigt. Dadurch, dass sich die HU durch Verringerung der kV erhöhen, kann mit einer geringeren Kontrastmitteldosis dasselbe Enhancement erreicht werden bzw. bei gleichbleibender Kontrastmitteldosis ein verbessertes Enhancement erzielt werden. Das durch die kV-Reduktion vermehrt auftretende Bildrauschen wird durch den stärkeren Jodkontrast kompensiert. Zusätzlich bewirkt eine kV-Reduktion ebenfalls eine Dosisreduktion [1],[3].
Niedrigere Röhrenspannungen verstärken den Jodkontrast und werden bei CT-Angiografien angewendet.
Ermittlung Kontrastmitteldosis
Ermittlung Kontrastmitteldosis
Um das Risiko einer PC-AKI sowie einer jodinduzierten Hyperthyreose zu reduzieren, ist eine individuelle Ermittlung der für eine Untersuchung benötigten Kontrastmittelmenge sinnvoll. Gewichtsbasierte Methoden ziehen das Körpergewicht und zum Teil die Größe und den Körperfettanteil als Bemessungsgrundlage heran und definieren Jodmengen, die für ein bestimmtes Enhancement nötig sind. Ein Ansatz zur Risikoabschätzung einer PC-AKI ist die Berücksichtigung der Nierenfunktion.
Total Body Weight
Für die Bestimmung des Total Body Weight (TBW) wird das Körpergewicht zur Ermittlung der benötigten Jodmenge herangezogen. Es wird das Produkt aus dem Gewicht in Kilogramm mit der empfohlenen Jodmenge pro Kilogramm Körpergewicht (KG) gebildet. Vor allem bei adipösen Patienten führt diese Berechnung zu einer extrem hohen Kontrastmittelmenge. Zusätzlich erschwerend ist, dass Dosierungsempfehlungen für die Ganzkörper-CT gängiger Kontrastmittel nicht einheitlich sind. Um Unter- und Überdosierungen zu vermeiden, erscheint es sinnvoll, für verschiedene Untersuchungsprotokolle eine minimale / maximale Kontrastmitteldosis festzulegen. Bei einem Vergleich der Dosierungsempfehlungen lässt sich für Erwachsene für ein Leber-Enhancement von 50 HU ein Richtwert von ca. 500 mg Jod pro Kilogramm Körpergewicht ableiten. Für Kinder liegt die maximale Dosierung bei 900 mg J / kg und einer Jodgesamtdosis von 30 000 mg J [1],[4],[11],[12],[13].
Fallbeispiel TBW
Bei Kontrastmittel X mit einem Jodgehalt von 300 mg J / ml und einer Dosierungsempfehlung 500 mg J / kg ≈ 1,66 ml Kontrastmittel / kg. Bei einem 70 kg schweren Patienten entspricht das 116 ml Kontrastmittel und einer applizierten Jodmenge von 35 000 mg J.
Lean Body Weight
Die fettfreie Körpermasse (FFM) lässt sich als Körpergewicht abzüglich des Speicherfetts definieren. Bei adipösen Patienten besteht ein großer Teil des Körpergewichts aus Speicherfett, welches, im Vergleich zu anderem Gewebe, schlecht perfundiert ist und somit wenig zur Verteilung des Kontrastmittels beiträgt. Bei adipösen Patienten korreliert das Lean Body Weight (LBW) besser mit dem extrazellulären Flüssigkeitsvolumen als bei der TBW-Berechnung. Allerdings ist eine exakte Messung des LBW sehr komplex und in der klinischen Praxis schwierig. Praktikabler ist die Berechnung anhand von Formeln, wobei für die Ermittlung des geschätzten LBW (eLBW) für die westliche Gesellschaft die Boer-Formel bevorzugt angewendet wird, da diese bei Unter- und Übergewichtigen ein gleichwertigeres Enhancement liefert [Tab. 4]. Vor allem bei abdominellen Untersuchungen adipöser Patienten ist, durch die nicht gegebene Proportionalität zwischen Körper- und Lebergewicht, die Berechnung mittels LBW vorzuziehen (0,712 g J / kg LBW ergibt ein Leber-Enhancement von 50 HU). Für Kinder und Jugendliche gibt es zum derzeitigen Stand der Wissenschaft keine validen Erkenntnisse, ob die LBW-Methode zur Bestimmung der Kontrastmitteldosierung sinnvoll ist [1],[4],[5],[6].
Tab. 4
LBW- und BSA-Ermittlung.
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Formel
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Berechnung[*]
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LBW [5]
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Boer-Formel: Männer
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eLBW: 0,407 × Gewicht + 0,267 × Größe–19,2
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Boer Formel: Frauen
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eLBW: 0,252 × Gewicht + 0,473 × Größe–48,3
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BSA [14]
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Mosteller-Formel:
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BSA=(Körpergröße x Körpergewicht / 3600)1 / 2
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* Verwendete Einheiten: Gewicht–kg, Größe–cm; BSA–m2.
Kontrastmitteldosis
Die Kontrastmitteldosis mittels LBW wird wie folgt berechnet:
LBW x Jodmenge* pro kg fettfreies Körpergewicht
* Der Durchschnittswert beträgt 600 mg J / kg.
Body Surface Area
Als Body Surface Area (BSA) wird die gesamte Körperoberfläche in Quadratmeter (m2) definiert. Sie ist hauptsächlich von der Körpergröße und dem Körpergewicht abhängig, wird aber leicht durch andere Faktoren, wie das Alter oder das Geschlecht, beeinflusst. Die BSA wird in der Medizin häufig als Bemessungsgrundlage zur Medikamentendosierung, z. B. bei der Chemotherapie, verwendet. Die BSA ist ebenso ein zuverlässiger Indikator für die Körpermasse ohne das schlecht perfundierte Fettgewebe. Die Berechnung der BSA ist weniger komplex als Messungen des Körperfettanteils, wobei die Mosteller-Formel die zuverlässigsten Ergebnisse liefert [Tab. 4]. Zur Ermittlung der Kontrastmittelmenge wird das Produkt zwischen BSA und Jodmenge pro Quadratmeter BSA gebildet. Mit einer Jodmenge von 18,6g J / m2 ist eine ausreichende Leberkontrastierung gegeben (Dichteanstieg um 50 HU).
Für Kinder gibt es keine validen wissenschaftlichen Daten zur Nutzung der BSA zur Ermittlung der Kontrastmitteldosis [4],[6],[11].
PC-AKI-Risikoeinschätzung
PC-AKI-Risikoeinschätzung
Dafür wird das Verhältnis zwischen der Jodmenge des Kontrastmittels in Gramm (g) und der eGFR gebildet. Um das Risiko einer PC-AKI nicht zu erhöhen, sollte der Wert < 1,0 sein. Ein Wert > 1 kann als Indikator für eine intensivere Patientenüberwachung nach der Kontrastmittelgabe dienen. Laut den Empfehlungen der Schwedischen Gesellschaft für Uroradiologie beträgt der Wert für Risikopatienten < 0,5. In den ESUR-Guidelines ist derzeit diese Möglichkeit zur Risikoabschätzung nicht aufgenommen [15],[16] .
Berechnung der Jodmenge
Die Beispiele [Tab. 5] dienen zur Veranschaulichung und sollen aufzeigen, inwiefern sich die benötigte Jodmenge bei einem 180 cm großen normalgewichtigen Mann (75 kg) und einer 170 cm großen normalgewichtigen Frau (65 kg) im Vergleich zu einem gleich großen übergewichtigen Mann (135 kg) / Frau (125 kg) in Abhängigkeit vom Berechnungsmodell verändert. Für die Berechnung des Verhältnisses Jodmenge in Gramm (g) zu eGFR wird eine eGFR von 60 ml / min angenommen, was eine leichte Schädigung der Niere impliziert, jedoch keinen Hinderungsgrund für eine Kontrastmittelapplikation darstellt. Es wird ersichtlich, dass die benötigte Jodmenge (g J) bei der Berechnung mittels LBW und BSA geringer ausfällt als mittels TBW. Vor allem bei der Berechnung mittels TBW liegt das Verhältnis der Jodmenge zur eGFR über 1, während dieses Verhältnis bei den anderen Berechnungsmodellen deutlich unter 1 liegt. Dies zeigt, dass die Berechnung mittels LBW und BSA für adipöse Patienten besser geeignet zu sein scheint. Das g J / eGFR-Verhältnis kann bei der Risikoeinschätzung einer PC-AKI hilfreich sein.
Tab. 5
Berechnungsbeispiele. Vergleiche der ermittelten Joddosis bei Verwendung von TBW, LBW (nach Boer-Formel) und BSA (nach Mosteller-Formel) und Ermittlung gJ / eGFR-Verhältnis
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Person [m / w]
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Gewicht [kg]
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TBW (0,5 g J / kg KG)
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LBW (0,6 gJ / LBW)
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BSA (18,6 g J / m2)
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Dosis g J
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g J / eGFR
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Dosis g J
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g J / eGFR
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Dosis g J
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g J / eGFR
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1 m
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75
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37,5
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0,62
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35,631
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0,59
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36
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0,6
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2 w
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65
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32,5
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0,54
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29,094
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0,48
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32,59
|
0,54
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3 m
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135
|
67,5
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1,12
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50,283
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0,83
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48,32
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0,8
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4 w
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125
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62,5
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1,04
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38,166
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0,63
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45,19
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0,75
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Die Optimierung der applizierten Kontrastmitteldosis ist sehr komplex und muss der Patientensituation / Fragestellung angepasst erfolgen.
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Entscheidend für eine sichere Kontrastmittelapplikation ist
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Eine kV-Reduktion bedingt bei einer CT-Angiografie einen besseren Kontrast.
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Sowohl die Testbolus- als auch die Bolustracking-Methode berücksichtigen eine reduzierte Herzleistung.
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Orientierung für die Ermittlung der Jodmenge mittels
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Total Body Weight (TBW): 0,5 gJ pro kg KG,
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Lean Body Weight (LBW): 0,6 gJ pro KG LBW,
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Body Surface Area (BSA): 18,6 gJ pro m2.
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LBW und BSA bieten eine geringere Variabilität bei unterschiedlichem Körpergewicht und können der Protokolloptimierung bei adipösen Patienten dienen.
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Das gJ / eGFR-Verhältnis wird als Indikator zur Risikoeinschätzung einer kontrastmittelassoziierten akuten Nierenschädigung (PC-AKI) angesehen und sollte < 1 sein.
