Im abschließenden Kapitel der Computertomographie können Sie das neu erlangte Wissen auf die Probe stellen. Die Fragen beziehen sich auf alle vorherigen Kapitel und geben Ihnen die Möglichkeit sich zu testen.
Viel Spaß und natürlich Erfolg!
++Es können auch mehrere Antworten richtig sein++
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Für die Fragen bezüglich der Dosis ist ein Taschenrechner vielleicht manchmal sinnvoll!
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Als kleinen Abschluss des Kapitels Computertomographie können Sie über den folgenden Link auf eine interaktive Website der Radiopaedia Gruppe zugreifen. Dort können an frei zugänglichen CTs die Schichten durchfahren und auch Brüche, Tumore etc. erkannt werden. Viel Spaß beim durchklicken!
Die Sonographie (Ultraschallbildgebung) ist Teil der radiologischen Bildgebung auch wenn keine Strahlen eingesetzt werden. Sie kommt allerdings in vielen nicht-radiologischen Fächern ebenso vor. Aufgrund der großen Bedeutung für die bildgebende Verfahren soll sie daher hier grundsätzlich vorgestellt werden.
Lernfragen:
Machen sie sich das physikalische Prinzip der Sonographie klar.
Versuchen Sie Beispiele der sonographischen Bildgebung zu verstehen.
Physiker arbeiten in vielen großen Universitätskliniken und Forschungsinstituten auch im Bereich der MRT-Bildgebung. Im Rahmen dieses Praktikums soll jedoch schwerpunktmäßig auf die Medizinische Physik im Bereich der Ionisierenden Strahlung eingegangen werden, da dies der Tätigkeitsbereich unserer Abteilung ist. Trotzdem soll an dieser Stelle auf die Grundlagen eingegangen werden.
Lernziele:
Wie funktioniert die Bildgebung mittels MRT?
Was versteht man unter T1 bzw. T2 Wichtung, wo liegen die Unterschiede?
Eine eher nebensächliche Rolle für die Medizinphysik spielt das Dentalröntgen. Da wir aber vor einigen Jahren eine größere, vom Bundesamt für Strahlenschutz ausgeschriebene Studie, zum Thema hatten, gelten wir zurzeit noch als Experten in diesem Bereich. Daher sei hier an dieser Stelle ein kurzer Einblick gegeben.
Lernziele:
Schauen sie sich den Film an und “freuen” sich darüber wie spannend und vielseitig die Radiologie ist?
Welche typischen Untersuchungsmethoden gibt es? Wie funktionieren sie prinzipiell?
Unsere Arbeiten in diesem Bereich:
Looe, H. K., Eenboom, F., Chofor, N., Pfaffenberger, A., Steinhoff, M., Ruhmann, A., … Poppe, B. (2008). Conversion coefficients for the estimation of effective doses in intraoral and panoramic dental radiology from dose-area product values. Radiat Prot Dosimetry, 131(3), 365–73. https://doi.org/10.1093/rpd/ncn172
Looe, H. K., Pfaffenberger, A., Chofor, N., Eenboom, F., Sering, M., Ruhmann, A., … Poppe, B. (2006). Radiation exposure to children in intraoral dental radiology. Radiat Prot Dosimetry, 121(4), 461–5. https://doi.org/10.1093/rpd/ncl071
Looe, H. K., Eenboom, F., Chofor, N., Pfaffenberger, A., Sering, M., Ruhmann, A., … Poppe, B. (2007). Dose-area product measurements and determination of conversion coefficients for the estimation of effective dose in dental lateral cephalometric radiology. Radiat Prot Dosimetry, 124(2), 181–6. https://doi.org/10.1093/rpd/ncm143
Poppe, B., Looe, H. K., Pfaffenberger, A., Chofor, N., Eenboom, F., Sering, M., … Willborn, K. (2007). Dose-area product measurements in panoramic dental radiology. Radiat Prot Dosimetry, 123(1), 131–4. https://doi.org/10.1093/rpd/ncl090
Poppe, B., Looe, H. K., Pfaffenberger, A., Eenboom, F., Chofor, N., Sering, M., … Willborn, K. (2007). Radiation exposure and dose evaluation in intraoral dental radiology. Radiat Prot Dosimetry, 123(2), 262–7. https://doi.org/10.1093/rpd/ncl113
Die Mammographie stellt eine besondere Form der radiologischen Bildgebung dar.
Lernziele:
Machen Sie sich die Technik der Mammographie klar
Worin bestehen die großen Herausforderungen?
Welches sind die Gefahren der Mammographie?
Ein einführende Film über das deutsche Mammographie-Screening Programm:
Wenn eine Brust(Mamma) radiologisch abgebildet werden soll, ist die große Herausforderung die, dass ein Objekt durchleuchtet und abgebildet werden soll, welches bedingt durch seinen anatomischen Aufbau über einen geringen Dichteunterschied verfügt.
Die menschliche Brust setzt sich aus den Gewebeanteilen:
1. Fettgewebe
2. Brustdrüsengewebe mit weiteren Unterteilungen sowie,
3. dem Brustmuskel zusammen.
Zur Abbildung wird daher ein spezielles, auf diese Anforderungen ausgelegtes Röntgensystem eingesetzt.
2. Technische Ausstattung
Das Hauptmerkmal dieser Technik ist das es sich um eine sogenannte Weichstrahl-Technik handelt.
Folgende Technische Anforderungen werden hierzu an das Gerät gestellt (da analoge System keine Rolle mehr spielen werden diese hier nicht weiter betrachtet):
· Aufnahmespannung:23-35kV(2D-Mammographie) -42kV (Tomosynthese oder Kontrastmittel-Mammographie)
· Gängige Anode-Filter-Kombinationen sind: W/Rh, W/Ag, Rh/Ag im Einsatz Tomosynthese W/Al.
· Spannungserzeugung: Multipulsgenerator
· Brennfleckgröße: ≤0,4mm
· Kompression: 2 Paddlegrößen: 18×24/24×30 mm bei Formatwechsel muss eine Einblendung erfolgen; empfohlene Kompression:≥100N
· Aufnahmearten: regulär: RCC/RMLO-LCC/LMLO, sowie diverse Spezialaufnahmen für besondere Anforderungen.
· diagnostischer Referenzzwert:≤2.5mGy
· Befundung erfolgt über spezielle Bildwiedergabesysteme (BWS)
Weiterführende Anforderungen sind dokumentiert in: “Versorgung im Rahmen des Programms zur Früherkennung von Brustkrebs durch Mammographie-Screening“ Anhang 6, Stand:01.06.2020
Traditionell wird die Mammographie in konventioneller Durchleuchtungstechnik aufgenommen. Zu jeder Mammographie gehören je Brust 2 Aufnahmen, eine cranio-caudale sowie eine dazugehörige mediolateral-oblique, bei der das Gerät um 45°gekippt wird.
Bild 3:Schematische Darstellung der Aufnahmerichtungen
Mittlerweile etabliert hat sich im Bereich der kurativen Mammographie, sowie im Bereich der Abklärung, nach einer Mammographie im Rahmen des Mammographiescreeningprogramm, die Aufnahmetechnik der Tomosynthese.
2.2.2 Tomosynthese
Das Wort Tomosynthese entstammt dem griechischem und bedeutet „Schichtverknüpfung“. Es handelt sich um eine Pseudo-3D Bildgebungstechnologie, die je nach Hersteller 9-15, 2D-Projektionsbilder einer komprimierten Brust aus mehreren Positionen aufnimmt. Jedem Hersteller ist zudem ein eigener Winkelbereich zu eigen. Die Breiteeite dieses Bereiches beeinflusst die vertikale und horizontale Auflösung der Aufnahme.
Während der Rekonstruktion der Rohdatenbilder, werden diese Projektionen durch mathematische Verfahren verknüpft. Die Rekonstruktion erfolgt durch Algorithmen wie sie auch in der CT-Bildgebung verwendet werden und errechnet 1mm Schichten parallel zur Detektoroberfläche.
Bild 4:Skizze Tomosynthese-Aufnahme
Wie in der Skizze (Bild 4) zu sehen sorgen die Aufnahmewinkel dafür das übereinanderliegende Strukturen aufgelöst werden. Jedoch wird dies mit einer erhöhten Dosis erkauft.
Grundsätzlich gilt das eine befundungsfähige, vollflächige und Artefakt freie Aufnahme der Brust erzielt werden soll.
4. Beispielaufnahmen, aufgenommen im Rahmen des Mammographiescreening
Der Strahlenschutz in der interventionellen Radiologie betrifft sowohl den Patienten als auch das Personal. Die folgenden Videos betrachten diese Punkte (Hinweis: Falls die Links nicht direkt starten lassen, kopieren sie diese bitte in ein neues Fenster ihres Browsers).
Lernziele:
In welcher Größenordnung liegen die Strahlenbelastungen für das Personal bei Interventionen?
Wie kann man die Dosis überwachen?
Welche Schutzausrüstung wird verwendet?
Was versteht am unter DOSE Aware?
Welchen Risiken ist das OP Personal ausgesetzt. Sind dies nur Risiken, die durch Strahlung verursacht werden?
Welchen Risiken sind die Patienten ausgesetzt? Sind dies nur Risiken, die durch Strahlung verursacht werden?
Was ist der Unterschied zwischen deterministischen und stochstischen Strahlenschädigung?
Welches sind die Hauptrisikorgane für deterministische Schäden beim Patienten und beim Personal?
Wovon kann die individuelle Schwelle für Hautschäden abhängen?
Ab welcher Strahlendosis können erste Hautreaktionen auftreten?
Welche Patientengruppen gelten als Hoch-Risiko-Patienten?
Welche Dosisgröße kann zum Monitoring der Strahlenbelastung verwendet werden?
Welche Möglichkeiten zur Dosiseinsparung gibt es?
Welche “Dosisangaben” sollten möglichst protokolliert werden?
Ab welcher SRDL sollten Patienten informiert und nachverfolgt werden?
Das folgende Video von einer AAPM Summer School demonstriert ihnen die technischen Grundlagen der Flouroskopie.. diese ist die technische Grundlage der interventionellen Radiologie.
Lernziele:
Was versteht man unter pulsed fluoroscopy?
Was sind die Vorteile?
Machen Sie sich einige unterschiedlichen Geräte zur Erstellung fluoroskopischer Aufnahmen klar (C-Arm, Bi-Plane, Robotic etc.)
Was sind die hauptsächlichen Unterschiede zwischen kardiologischen und Angiographie-Systemen?
Welche drei Bildempfänger-Typen werden vorgestellt? Wie arbeiten diese?
Was versteht man unter Ghosting`?
Ab Minute 17 werden Detektor Entrance Dosis mit Patienten Eintrittsdosis verglichen. Machen Sie sich klar, warum bei höherer Spannung einige deutlich geringere Dosis auf den Patienten gegeben werden muss.
Wie arbeiten typischerweise Low-Dose, Normal-Contrast and High-Contrast Settings in der autmatischen Bildgebung (Automatic Exposure Rate Control, AEC)?
Welche unterschiedlichen Parameter werden in der AEC typischerweise variiert?
Wie hängt der Bildkontrast von der gewählten Spannung ab?
Wie hängt die Hautdosis von der gewählten Filterung ab?
Hinweis: PAKR (Peak Air Kerma Rate)
Image Intensifier: Bildverstärker mit konstanter Pixelmatrix und Flat Panel Imager
Wie hängen Auflösung und FoV zusammen
Wie verhält sich der benötige Photonenfluss, um das gleich SNR zu bekommen bei unterschiedlichen Pixel-Pitches, was bedeutend dies für die benötigte Dosis am Detektor?
Was versteht man unter der Rauchschen 30-30-30 Regel
Wie skaliert man diese bei Filtrierungen? Was kann man bei anderen Pulse-Raten
In welcher Größenordnung ist das untere Limit der benötigten Detektordosen?
Welche Detektoren brauchen geringere Eintrittsdosen für eine Abbildung der gleichen Qualität?
In der interventionellen Radiologie kommen Röntgenstrahlen zum Einsatz um Eingriffe am Körper ohne größere Öffnungen durchführen zu können. Sie ist somit DIE Grundlage für die im Moment so populäre “minimalinvasive” Radiologie. Während der OP werden somit also Röntgenaufnahmen angefertigt, um in den Körper zu schauen. Neben der Dosis für den Patienten sind somit auch die Dosen für das Personal von relevanter Bedeutung, da sich dieses während de Eingriffs typischerweise in der Nähe des Patienten befindet.
Das folgende Video gibt einen hervorragenden Überblick über die Ansätze, verwendeten Techniken und Abläufe.
Lernziele:
Was versteht man unter interventioneller Radiologie?
Machen sie sich den prinzipiellen Ablauf einer Intervention klar?
Schauen sie sich die Beispiele an und versuchen sie herauszufinden, welche dieser Behandlungen im Pius eine Rolle spielen können? (Hinweis: schauen sie hierfür das Behandlungsangebot der einzelnen Kliniken des Pius-Hospitals an: www.pius-hospital.de)
Das Bundesamt für Strahlenschutz, kurz BfS, beschäftigt sich mit der Exposition von natürlicher und künstlicher Strahlung auf die Bevölkerung. Aus dem Jahresbericht 2017 ist abzulesen, dass die CT Untersuchungen in der Medizin einen Anteil von 9% der Untersuchungsart stellen, dabei aber für ganze 66% der kollektiven effektiven Dosis verantwortlich sind.
Lernziele:
Wie hoch sind tropische Dosen beim CT?
Wie vergleichbar sind diese mit Dosen aus anderen BIldgebungsverfahren (Achtung: ggf. müssen sie im Netz selber recherchieren)
Welches sind die wichtigsten Dosisgrößen beim CT, wie sind diese definiert?
Was versteht man unter Diagnostischen Referenzwerten? Wie werden diese ermittelt? Wer veröffentlicht diese?
Aus diesem Grund spielt der Begriff Dosis in der Computertomographie eine wesentliche Rolle. Die beiden folgenden Videos führen den Begriff der Dosis ein.
Die in der Praxis wesentlichen Dosiswerte sind dabei der CT-Dosisindex CTDI, das Dosislängenprodukt DLP und die Effektive Dosis E.
Der CT-Dosisindex ist ein Maß für die durchschnittliche Dosis in einer Scanschicht. Gemessen wird dieser Wert in festdefinierten zylinderförmigen Phantomen, welche für den Kopf (16cm Durchmesser) und für den Körper (32cm Durchmesser) unterschieden werden. Dieser Wert ist dann der gewichtete CTDI, auch als CTDIW bezeichnet. Gemessen wird er in Milligray. Bezieht man nun noch die spirale Ausbreitung des CT-Scans in Form des Pitchfaktors mit ein, erhält man den effektiven CT-Dosisindex CTDIvol. Dieser ist die übliche Angabe, die man in jeder Untersuchung oder teilweise schon direkt auf den Scannern sieht. Das Dosislängenprodukt DLP multipliziert den effektiven CT-Dosisindex mit der insgesamten Scanlänge. Man erhält eine Aussage über die gesamte akquirierte Scanlänge in mGycm.
Alle diese Angaben beziehen sich auf allgemeine Phantome und haben keinen direkten Bezug auf den Patienten. Dies gelingt durch den Begriff der Effektiven Dosis. Dosiswerte aus den einzelnen Organen (Organdosis) werden mit sogenannten Gewebe-Wichtungsfaktoren multipliziert und aufaddiert. Man erhält einen Dosiswert in Millisievert welchen man im Folgenden auch mit anderen konventionelle Röntgenmethoden vergleichen kann.
Die Gewebe-Wichtungsfaktoren sind vom Bundesamt für Strahlenschutz in der Strahlenschutzverordnung verfasst. Alle Faktoren zusammen ergeben den Wert 1.
Um eine gewisse Routine und Regulierung in diese Dosisangaben zu bekommen, gibt es in Deutschland seit 2002 Grenzwerte, welche nicht überschritten werden sollen. Die diagnostischen Referenzwerte (DRW) werden vom Bundesamt für Strahlenschutz veröffentlicht. Für 20 vordefinierte Untersuchungsregionen ist sowohl der CTDIvol als auch das Dosislängenprodukt angegeben. Basieren tuen diese Referenzwerte auf Umfragen und Daten aller CT-betreibender Einrichtungen Deutschlands. Dabei ist der Grenzwert am 3. Quartil orientiert, sprich dem Wert, den 75% der Befragten erreichen konnten. Die aktuellen Werte stammen aus dem Jahr 2016 und sind laut Strahlenschutzgesetz weiterhin aktuell.
Untersuchungsregion
CTDIvol/mGy
DLP/mGycm
Hirnschädel (Scheitel bis Schädelbasis)
60
850
Gesichtschädel (Oberkante Nebenhöhle bis Okklusionsebene)
20
200
Nasennebenhöhlen (Oberkante Nebenhöhle bis Okklusionsebene)
8
90
Hals (Gesichtsschädel bis Aortenbogen)
15
330
CT-Angiographie der Carotis (Vertex bis Aortenbogen)
20
600
Halswirbelsäule (Bandscheiben)
25
–
Halswirbelsäule (Knochen) (HWK1 bis HWK7
20
300
Thorax (mit Nebennieren) (HWK7 bis Nebennieren)
10
350
Lunge (Hochkontrast) (HWK7 bis Sinus)
3
100
Thorax und Oberbauch (mit Beckeneingang) (HWK7 bis Beckeneingang)
10
450
CT-Angiographie der gesamten Aorta (BWK1 bis Symphyse)
13
800
Prospektive EKG-getriggerte koronare Angiographie (BWK5 bis Apex)
20
330
Oberes Abdomen (Zwerchfell bis Untepol Niere)
15
360
Abdomen mit Becken (Zwerchfell bis Symphyse)
15
700
Rumpf (Thorax+Abdomen+Becken)
13
1000
Lendenwirbelsäule (Bandscheiben)
25
–
Lendenwirbelsäule (Knochen) (LWK1 bis LWK5)
10
180
Becken (Weichteile) (Unterpol Niere bis Symphyse)
15
400
Becken (Knochen) ((Unterpol Niere bis Symphyse)
10
260
CT-Angiographie Becken-Bein (Beckenkamm bis Fuß)
8
1000
CT betreibende Einrichtungen sind gesetzlich an die sogenannte Qualitätssicherung gebunden. Diese fordert die Einhaltung der DRW sowie eine stetige Verbesserung der Dosiswerte. Ideen und Konzepte sollen nach Möglichkeit vorgelegt werden, um die Strahlenbelastung auf die Patienten und auch die Ärzte weiter zu reduzieren. Bei Überschreitung der DRW ist eine umgehende Meldung dieser Werte vorgesehen.
Warum der Strahlenschutz so immens wichtig ist, zeigen die Folgen von ionisierender Strahlung im anschließenden Video.
Konkrete Ansätze die hohe Belastung zu reduzieren, sind vor allem in den letzten Jahren ausgearbeitet worden. Modernere Scanner und neu gesammelte Erfahrungen hab verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt, Patienten und auch die Betreiber weiter zu schützen. Grundlegend sind dabei die CT-Dosis Modulation, die iterative Rekonstruktion und die Vor- bzw. Formfilterung. Diese Konzepte werden in den folgenden Videos erklärt und auch visuell dargestellt. Außerdem finden Sie im folgenden Link ein Paper welches einen detaillierteren Blick auf die eben genannten Methoden wirft (oder sie lesen es hier).
Einige weitere Videos können ihr Wissen über die Dosisreduktion vertiefen.
Wie der Name des Kapitels verrät, handelt es sich bei der sogenannten QA (engl. Quality Assurance) um die Beibehaltung und Sicherung der alltäglichen Qualität computertopographischer Untersuchungen. Was sich alles hinter dieser Sicherung verbirgt, wird Ihnen in diesem Abschnitt näher gebracht.
Lernziele:
Machen Sie sich die wichtigsten Aspekte der Qualitätssicherung klar?
Warum besteht die QA aus mehr als nur Geräte-Checks?
Gesetzlich festgehalten spielt die Qualitätssicherung im klinischen Alltag eine große Rolle. Jeder Schritt der CT Untersuchung ist dabei möglichst optimal durchzuführen.
Die Qualitätssicherung spaltet sich in 2 grundsätzliche Gebiete auf: die ärztliche Qualitätsanforderung und die Dokumentation bzw. Technik der Untersuchung.
Die ärztliche Anforderung besteht in folgenden Punkten:
Anfertigung eines Topogramms, Einstellung und Markierung der Schichtebene
Darstellung der Dichteunterschiede und Organstrukturen
detaillierte Darstellung feiner Strukturen und kritischer Elemente
Die Untersuchungstechnik sollte wie folgt täglich eingehalten werden:
Exakte Lagerung des Patienten sowie Einstellung des Gantry
KM Injektion nach Vorgaben
CTDI und DLP mit Phantomen ermitteln
Parameter in vorgegebenen Einheiten exakt dokumentieren
Post-Processing Dokumentation
Eine ausführliche Auflistung aller Vorgaben sind im folgenden Dokument angeheftet. Es handelt sich um die Leitlinien der Bundesärztekammer an denen sich die durchführenden Ärzte und Experten halten.
Wie solche Abläufe genau aussehen, verdeutlichen die Videos im Anschluss. Zu sehen ist eine kleine Präsentation der Methoden zu Qualitätssicherung und Aufnahmen aus einer Klinik
Bei weiterem Interesse kann gerne auch ein Blick in den Ablaufsplan einer täglichen, wöchentlichen und monatlichen Routine geworfen werden. Zur Verfügung gestellt ist dieser Ablaufplan von der University of Wisconsin School of Medicine and Public Health.
