Ελαχιστοποίηση της ακτινικής επιβάρυνσης ασθενών που υποβάλλονται σε πολυτομική υπολογιστική τομογραφία μέσω βελτιστοποίησης των παραμέτρων σάρωσης

Abstract

Purpose. The aim of the present study was: a) to provide a comprehensive evaluation of the dosimetric characteristics of a 16 slice scanner, b) to provide normalized effective doses to adult and pediatric patients, c) to investigate the effect of acquisition and reconstruction parameters on the patient radiation burden. Materials and Methods. Standard CT dose measurements were performed on a Siemens Sensation 16 scanner. The effect of acquisition parameters on CT doses was investigated. Patients were modelled as equivalent water phantoms. Energy imparted to effective dose conversion coefficients (Ε/ε) for adult male and female patients were generated. Normalized effective dose values were calculated for adult, newborn 1, 5, 10 and 15 year old patients regarding helical scans of the head, chest, abdomen pelvis abdomen and pelvis and trunk using the energy imparted method. Results. Automatic change of the focal spot size increased radiation doses up to a factor of 1 18. Measured small focus CTDIW values differed from those displayed at the console from -24% to 14%. Differences in beam collimation resulted in 50% variation in the CTDIW in the body phantom and 60% in the head phantom. In clinical practice effective dose values to pediatric patients are 2 5 to 10 times lower than in adults due to the adaptation of tube current. The contribution of overscanning depends on patient age anatomic region imaged, acquisition and reconstruction settings. For a head scan it constitutes 15% of the adult effective dose and 24% of the effective dose to a newborn but for an abdomen scan it may be as high as 58% for a newborn and 31% for an adult. The % difference between doses at pitch 1 5 and pitch 1 is more pronounced in the abdominal region (14% increase for adults) and in young patients (31% in a newborn and 18% in a 10 year old patient) and it is minimal in head scans (4% increase in newborns and 1% in adults). If multiple body regions are to be imaged doses to adults can be reduced by up to 15% and 36% to children by performing single long range scans. Conclusions. Provided comprehensive dosimetric data will facilitate the dose effective use of the scanner studied. It allows the optimum selection of scanning parameters regarding patient doses at CT. Provided data enable informed design of examination protocols calculation of effective dose values and familiarization with the technical features of multi detector technology.

Σκοπός. Ο σκοπός της παρούσης μελέτης είναι: α) να διερευνήσει λεπτομερώς την επίδραση των παραμέτρων σάρωσης στα επίπεδα των χορηγουμένων δόσεων, β) να αναπτύξει μέθοδο υπολογισμού της ενεργού δόσης, γ) να προτείνει τεχνικές βελτιστοποίησης στην πολυτομική ΥΤ. Υλικά και Μέθοδοι. Μελετήθηκε η επίδραση των παραμέτρων σάρωσης στους CTDIF και CTDIW. Οι εξεταζόμενοι προσομοιώθηκαν από ισοδυνάμους κυλίνδρους ύδατος. Παρήχθησαν κανονικοποιημένες ως προς CTDIF τιμές ενεργού δόσης για ελικοειδείς σαρώσεις κεφαλής θώρακος άνω κοιλίας πυέλου άνω και κάτω κοιλίας και κορμού σε ενήλικους και παίδες εξεταζόμενους. Αποτελέσματα. Η αυτόματη αλλαγή μεγέθους εστίας οδηγεί σε αύξηση της δόσης μέχρι και 18%. Οι διαφορές ανάμεσα στις μετρηθείσες τιμές του CTDIW και τις παρεχόμενες από τον κατασκευαστή τιμές κυμαίνονται από 24 έως 14% για το ομοίωμα κορμού και από 4 έως 14% για το ομοίωμα κεφαλής. Οι μέγιστες διάφορες αυξάνονται σε 32% σε σύγκριση με τη μεγάλη εστία. Ο δδ CTDIW εμφανίζει 50% διακύμανση με την μεταβολή του εύρους δέσμης. Στην κλινική πράξη οι ενεργές δόσεις των παιδιατρικών ασθενών είναι 2 έως 10 φορές χαμηλότερες από αυτές των ενήλικων χάρη στην προσαρμογή του φορτίου της λυχνίας. Η συμβολή της υπερσάρωσης εξαρτάται από την ηλικία του εξεταζόμενου, την ανατομική περιοχή, τις παραμέτρους σάρωσης και ανακατασκευής της εικόνας. Στις εξετάσεις κεφαλής εμφανίζεται η μικρότερη συμβολή 15% στους ενήλικες και 24% στα νεογνά. Η μέγιστη συμβολή (άνω κοιλία) φτάνει στο 58% για τα νεογέννητα και μειώνεται στο 34% και 31% για παιδί 10 ετών και ενήλικο αντίστοιχα. Η % διάφορα μεταξύ των δόσεων με μοναδιαίο βήμα και αυτών με βήμα 1,5 είναι σημαντικότερη στην περιοχή της κοιλίας (14% αύξηση στους ενήλικους) και στους παιδιατρικούς ασθενείς (31% σε νεογνό και 18% σε παιδί 10 ετών). Αν πρόκειται να απεικονιστούν πολλαπλές ανατομικές περιοχές με ελικοειδείς σαρώσεις μπορεί να επιτευχθεί μέχρι 15% εξοικονόμηση δόσης στους ενήλικους και 36% στα παιδιά αν πραγματοποιηθεί μια αυτοτελής σάρωση μεγάλου μήκους αντί για ξεχωριστές σαρώσεις των επιμέρους των ανατομικών περιοχών. Συμπεράσματα. Η διερεύνηση της επίδρασης των παραμέτρων σάρωσης στην ακτινική επιβάρυνση των εξεταζομένων προσδίδει βαθύτερη κατανόηση της λειτουργίας των συγχρόνων ελικοειδών συστημάτων. Καθιστά δε εφικτό τον σχεδιασμό εξεταστικών πρωτοκόλλων ΥΤ με βελτιστοποιημένες παραμέτρους σάρωσης στην κατεύθυνση της ελαχιστοποίησης της ενεργού δόσης των ενήλικων και παίδων εξεταζομένων.