Zusammenfassung
Der Einsatz der Elektronenstrahl-Computertomographie (EBT) außerhalb des Herzens ist im Vergleich zur Verwendung der EBT für kardiale Indikationen in viel geringerem Umfang Gegenstand der einschlägigen Forschung gewesen. Aus diesem Grund umfasste die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützte Evaluation dieser Technologie durch vier Arbeitsgruppen in Berlin (2), Mannheim und München ausdrücklich auch nichtkardiale Anwendungsmöglichkeiten. Die EBT hat sich zur Abklärung der Verdachtsdiagnose Lungenembolie sowie für andere vaskuläre Fragestellungen (Aorta, Aortenabgänge, intrakranielle Arterien) bewährt. Die Abbildung des Lungenparenchyms profitiert von dessen Eigenschaft als Hochkontrastobjekt und der schnellen Datenakquisition in der EBT. Dagegen schränken geringere Photoneneffizienz, höhere Strahlenexposition, vermehrtes Bildrauschen und andere Artefakte den Wert der EBT im Niedrigkontrastbereich insbesondere zur morphologischen Darstellung der parenchymatösen Abdominalorgane und des Gehirns im Vergleich zum herkömmlichen Spiral-CT und zum Mehrzeilen-CT (MDCT) deutlich ein. Als Konsequenz wurde von der Durchführung weiterführender Studien zur Evaluation der EBT am Gehirn und an den parenchymatösen Oberbauchorganen Abstand genommen. Die Strahlenexposition im EBT ist bei nichtkardialen Untersuchungen bis zu dreifach höher als im Spiral-CT. Schon allein aus diesem Grund kann eine Untersuchung von Kindern im EBT nur in ausgewählten Einzelfällen befürwortet werden. Die Strahlenexposition des Patienten bei den verschiedenen, prospektiv getriggerten kardialen Untersuchungsprotokollen im EBT ist geringer als bei der konventionellen Katheterangiographie. Zwar übertrifft die Strahlenexposition am MDCT bei kardialen Anwendungen diejenige am EBT teils um ein Mehrfaches, aufgrund der höheren räumlichen Auflösung und des geringeren Bildrauschens am MDCT besteht jedoch eine vergleichbare Dosiseffizienz. Modifikationen des MDCT (EKG-Pulsing) reduzieren nachhaltig die Strahlenexposition auf ein dem EBT vergleichbares Maß. Technische Verbesserungen am EBT-Nachfolgemodell „e-Speed” sollen eine schnellere Datenakquisition bei höherer räumlicher Auflösung ermöglichen. In vergleichenden Studien wird das „e-Speed” seine Wertigkeit und Konkurrenzfähigkeit insbesondere gegenüber dem Mehrzeilen-CT unter Beweis stellen müssen. Nach eingehender wissenschaftlicher Prüfung im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Multicenter-Projekts erscheint den Untersuchern der Elektronenstrahl-Computertomograph Evolution C150 XP ungeachtet seiner spezifischen Eignung für verschiedene kardiale und einzelne nichtkardiale Indikationen als Ganzkörper-CT nicht geeignet.
Abstract
Electron beam tomography (EBT) has been scientifically evaluated to a much lesser degree for non-cardiac indications than for cardiac purposes. Therefore, four groups of investigators in Berlin (2), Mannheim and München, which were supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), included applications outside the heart in their evaluation of EBT technology. EBT has proven useful to look for pulmonary embolism and to assess other vessels (aorta, aortic branches, and intracranial arteries). Imaging of the lung parenchyma benefits from its intrinsic high contrast and from the fast data acquisition of EBT. Limited photon efficiency, higher radiation exposure, increased noise levels and other artifacts, however, markedly reduce the value of EBT for imaging of low contrast objects compared to conventional spiral CT and multislice CT (MSCT), compromising, in particular, the morphologic depiction of parenchymal abdominal organs and the brain. Consequently, scientific studies to further evaluate EBT for scanning of the brain and parenchymal abdominal organs were not pursued. Radiation exposure for non-cardiac EBT studies is up to three times higher than that for respective spiral CT studies, and in children EBT can only be advocated in select cases. Radiation exposure for the various prospectively triggered cardiac examination protocols of EBT is lower than that for conventional coronary angiography. Radiation exposure in cardiac multislice CT exceeds severalfold that of EBT, but the dose efficiency of EBT and MSCT are similar due to higher spatial resolution and less image noise of MSCT. In addition, modifications of MSCT (ECG pulsing) can further reduce radiation exposure to the level of EBT. Technical improvements of the EBT successor scanner “e-Speed” enable faster data acquisition at higher spatial resolution. Within comparative studies, the “e-Speed” will have to prove its value and competitiveness, particularly in comparison with multislice CT. After profound scientific assessment in a multicenter evaluation supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) and regardless of the specific suitability of electron beam tomography for various cardiac and some non-cardiac indications, the investigators unanimously find the electron beam tomograph Evolution C150 XP not suitable as a whole body CT scanner.
Key words
Electron beam computed tomography - radiation exposure - chest - abdomen - CT-angiography
Literatur
1
Enzweiler C N, Becker C R, Felix R. et al .
Diagnostische Wertigkeit der Elektronenstrahl-Computertomographie (EBT). I. Kardiale Anwendungen.
Fortschr Röntgenstr.
2004;
176
27-36
2
Becker C R, Schätzl M, Schoepf U J. et al .
Technische Grundlagen und Akquisitionsbedingungen der Elektronenstrahl-Computertomographie.
Radiologe.
1998;
38
987-992
3
Weisser G, Lehmann K J, Scheck R. et al .
Abbildungseigenschaften der Elektronenstrahl-CT. Continuous-Volume-Scan im Vergleich zur Spiral-CT.
Radiologe.
1998;
38
993-998
4
Becker C, Schätzl M, Feist H. et al .
Effektive Gesamtkörperdosen bei der Routine-Untersuchung von Thorax, Abdomen und Herz in der Elektronenstrahl-, Spiral-, Einzelschicht-CT und Herzkatheter.
Fortschr Röntgenstr.
1998;
168
S104
5
Rogalla P, Enzweiler C, Schmidt E. et al .
Thoraxdiagnostik mit der Elektronenstrahl-Computertomographie.
Radiologe.
1998;
38
1029-1035
6
Schoepf U J, Seemann M, Schuhmann D. et al .
Virtuelle und drei-dimensionale Bronchoskopie mit Spiral- und Elektronenstrahl-Computertomographie.
Radiologe.
1998;
38
816-823
7
Brody A S, Seidel F G, Kuhn J P.
CT evaluation of blunt abdominal trauma in children: Comparison of ultrafast and conventional CT.
Am J Roentgenol.
1989;
153
803-806
8
Schoepf U J, Helmberger T, Holzknecht N. et al .
Segmental and Subsegmental Pulmonary Arteries: Evaluation with Electron-Beam versus Spiral CT.
Radiology.
2000;
214
433-439
9
Schoepf U J, Becker C R, Bruening R D. et al .
Electrocardiographically gated thin-section CT of the lung.
Radiology.
1999;
212
649-654
10
Weisser G, Lehmann K J, Scheck R. et al .
Dose and image quality of electron-beam CT compared with spiral CT.
Invest Radiol.
1999;
34
415-420
11
Schoepf U J, Brüning R, Becker C. et al .
Bildgebung des Thorax mit der Mehrschicht-Spiral CT.
Radiologe.
1999;
39
943-951
12
Schoepf U J, Bruening R D, Konschitzky H. et al .
Pulmonary Embolism: Comprehensive Diagnosis Using Electron-Beam Computed Tomography for Detection of Emboli and Assessment of Pulmonary Blood Flow.
Radiology.
2000;
217
693-700
13
Teigen C L, Maus T P, Sheedy P F 2nd. et al .
Pulmonary embolism: diagnosis with contrast-enhanced electron-beam CT and comparison with pulmonary angiography.
Radiology.
1995;
194
313-319
14
Lehmann K J, Weisser G, Naser M. et al .
Wertigkeit der EB-CT in der Diagnostik der akuten Lungenembolie- Vorstellung eines neuen Untersuchungsprotokolls.
Fortschr Röntgenstr.
1999;
171
364-371
15
Enzweiler C N, Taupitz M, Petersein J. et al .
Rib artifacts in electron beam tomography: incidence and severity without and with the cone beam reconstruction algorithm.
J Comput Assist Tomogr.
2001;
25
365-370
16
Goodman L R, Curtin J J, Mewissen M W. et al .
Detection of pulmonary embolism in patients with unresolved clinical and scintigraphic diagnosis: helical CT versus angiography.
AJR Am J Roentgenol.
1995;
164
1369-1374
17
Wintersperger B J, Stabler A, Seemann M. et al .
Beurteilung der Rechtsherzbelastung in der Spiral-CT be Patienten mit akuter Lungenembolie.
Fortschr Röntgenstr.
1999;
170
542-549
18
Reid J H, Murchison J T.
Acute right ventricular dilatation: a new helical CT sign of massive pulmonary embolism.
Clin Radiol.
1998;
53
694-698
19
Contractor S, Maldjian P D, Sharma V K. et al .
Role of helical CT in detecting right ventricular dysfunction secondary to acute pulmonary embolism.
J Comput Assist Tomogr.
2002;
26
587-591
20
Enzweiler C N, Wiese T H, Lembcke A E. et al .
Electron beam tomography of interpulmonary saddle embolism: extent and vascular distribution.
J Comput Assist Tomogr.
2002;
26
26-32
21
Henk C B, Gabriel H, Fleischmann D. et al .
Pulmonale Hypertension und Cor pulmonale.
Radiologe.
1997;
37
388-401
22
Schmermund A, Rensing B J, Sheedy P F. et al .
Reproducibility of right and left ventricular volume measurements by electron-beam CT in patients with congestive heart failure.
Int J Card Imaging.
1998;
14
201-209
23
Himelman R B, Abbott J A, Lee E. et al .
Doppler echocardiography and ultrafast cine computed tomography during dynamic exercise in chronic parenchymal pulmonary disease.
Am J Cardiol.
1989;
64
528-533
24
Mathru M, Wolfkiel C J, Jelnin V. et al .
Measurement of right ventricular volume in human explanted hearts using ultrafast cine computed tomography.
Chest.
1994;
105
585-588
25
Garg K, Macey L.
Helical CT Scanning in the Diagnosis of Pulmonary Embolism.
Respiration.
2003;
70
231-237
26
Schoepf U J, Kessler M A, Rieger C. et al .
Diagnostik der Lungenembolie mit der Mehrschicht-Spiral-CT.
Radiologe.
2001;
41
248-255
27
Posniak H V, Olson M C, Demos T C. et al .
CT of the chest and abdomen in patients on mechanical pulmonary ventilators: Quality of images made at 0.6 vs 1.0 sec.
Am J Roentgenol.
1994;
163
1073-1077
28
Goldberg H I, Gould R G, Feuerstein I M. et al .
Evaluation of ultrafast CT scanning of the adult abdomen.
Invest Radiol.
1989;
24
537-543
29
Okizuka H, Sugimura K, Shinozaki N. et al .
Colorectal carcinoma: Evaluation with ultrafast CT.
Clin Imaging.
1995;
19
247-251
30
Scheidler J, Frank C, Becker C. et al .
Virtuelle CT- und MRT-Koloskopie.
Radiologe.
1998;
38
824-831
31
Becker C, Schatzl M, Feist H. et al .
Abschätzung der effektiven Dosis für Routineprotokolle beim konventionellen CT, Elektronenstrahl-CT und bei der Koronarangiographie.
Fortschr Röntgenstr.
1999;
170
99-104
32
Lehmann K J, Weisser G, Neff K W. et al .
First results of computerised tomographic angiography using electron beam tomography.
Eur Radiol.
1999;
9
625-629
33
Vogl T J, Diebold T, Hammerstingl R. et al .
Diagnostik des abdominellen Gefäßsystems mit der Elektronenstrahlcomputertomographie (EBT).
Radiologe.
1998;
38
1069-1076
34
Neff K W, Lehmann K J, Weisser G. et al .
Elektronenstrahl-CT Angiographie beim abdominellen Aortenaneurysma.
Radiologe.
1998;
38
1060-1068
35 Gaa J, Lehmann K J, Georgi M. MR-Angiographie und Elektronenstrahl-CT-Angiographie. Stuttgart; Thieme 1999: 143-208
36
Bruening R D, Penzkofer H, Schoepf U J. et al .
Berechnungen des absoluten zerebralen Blutvolumens und des zerebralen Blutflusses mit der Elektronenstrahltomographie (EBT) bei akuten Ischämien.
Radiologe.
1998;
38
1054-1059
37
Hein E, Rogalla P, Hentschel C. et al .
Dynamic and quantitative assessment of tracheomalacia by electron beam tomography: correlation with clinical symptoms and bronchoscopy.
J Comput Assist Tomogr.
2000;
24
247-252
38
Kao S C, Smith W L, Sato Y. et al .
Ultrafast CT of laryngeal and tracheobronchial obstruction in symptomatic postoperative infants with esophageal atresia and tracheoesophageal fistula.
AJR Am J Roentgenol.
1990;
154
345-350
39
Newth C J, Lipton M J, Gould R G. et al .
Varying tracheal cross-sectional area during respiration in infants and children with suspected upper airway obstruction by computed cinetomography scanning.
Pediatr Pulmonol.
1990;
9
224-232
40
Okada M, Matsunaga N, Ito K. et al .
Modified Blalock-Taussig shunt patency for pulmonary atresia: assessment with electron beam CT.
J Comput Assist Tomogr.
2002;
26
368-372
41
Choi B W, Park Y H, Choi J Y. et al .
Using electron beam CT to evaluate conotruncal anomalies in pediatric and adult patients.
AJR Am J Roentgenol.
2001;
177
1045-1049
42
Lee J J, Kang D.
Feasibility of electron beam tomography in diagnosis of congenital heart disease: comparison with echocardiography.
Eur J Radiol.
2001;
38
185-190
43
Westra S J, Hurteau J, Galindo A. et al .
Cardiac electron-beam CT in children undergoing surgical repair for pulmonary atresia.
Radiology.
1999;
213
502-512
44
Weisser G, Lehmann K J, Scheck R. et al .
Abbildungseigenschaften der Elektronenstrahl-CT: Continuous-Volume-Scan im Vergleich zur Spiral-CT.
Radiologe.
1998;
38
993-998
45
Weisser G, Lehmann K J, Scheck R. et al .
Dose and Image Quality of Electron-Beam CT compared with Spiral CT.
Investigative Radiology.
1999;
34
415-420
46
Hunold P, Vogt F M, Schmermund A. et al .
Radiation exposure during cardiac CT: effective doses at multi-detector row CT and electron-beam CT.
Radiology.
2003;
226
145-152
47
Poll L W, Cohnen M, Brachten S. et al .
Reduktion der Strahlenexposition bei der Mehrschicht-Spiral CT des Herzens durch EKG-synchronisierte Modulation des Röhrenstromes („ECG Pulsing”): Phantommessungen.
Fortschr Röntgenstr.
2002;
174
1500-1505
48
Flohr T G, Schoepf U J, Kuettner A. et al .
Advances in cardiac imaging with 16-section CT systems.
Acad Radiol.
2003;
10
386-401
49
McCollough C H, Liu H H.
Breast dose during electron-beam CT: measurement with film dosimetry.
Radiology.
1995;
196
153-157
50
Herzog P, Jakobs T F, Wintersperger B J. et al .
Strahlendosis und Möglichkeiten zur Dosisreduktion in der Mehrschicht-CT.
Radiologe.
2002;
42
691-696
Dr. Christian Enzweiler
Institut für Radiologie, Charité Campus Mitte, Humboldt-Universität zu Berlin
Universitätsmedizin Berlin
Schumannstraße 20/21
10098 Berlin
Phone: ++ 49/30/4 50-62 71 17
Fax: ++ 49/30/4 50-52 79 11
Email: christian.enzweiler@charite.de