Dosbesparande tekniker , Datortomografi av barn Patrik Nowik Leg. Sjukhusfysiker Sjukhusfysik, Röntgen Solna

Transkript

1 Dosbesparande tekniker , Datortomografi av barn Patrik Nowik Leg. Sjukhusfysiker Sjukhusfysik, Röntgen Solna 1

2 Agenda - Dosbesparande tekniker Patientdoser - trender Datortomografens anatomi Översiktsbilden Scanlängd Kollimering av z-overscanning Hög pitch undersökningar Iterativa rekonstruktioner Undersökningar med kvp utanför intervallet Dosmodulering Rörströmsmodulering 9 October

3 Patientdoser - trender Genomsnittlig effektiv dos per undersökning [msv] UNSCEAR talet Endast DT skalle 80-talet DT av olika kroppsdelar 90-talet DT med spiralteknik 00-talet Doser uppmärksammas, dosmodulering införs 10-talet??Mål: Rutinmässig DT med doser under 1mSv?? Skulle kräva dosreduktioner med cirka 80% 9 October

4 Datortomografens anatomi X/Y- plane Z - plane Y X Z 9 October

5 Datortomografens anatomi Röntgenrör Gantry Shaped filter (Bowtie filter) Fixt kollimator Justerbar kollimator Insamlingsyta Isocenter Kollimatorer Detektorer Justerbar kollimator Fixt kollimator 9 October

6 Shaped filter (Bow-tie filter) En mer uniform intensitet till detektorerna Ytdos reduktion (up to 50%) Reduktion av spridd strålning (noise,artefacts) Finns i olika utformningar för att passa olika patienter 9 October

7 Shaped filter Använd korrekt format filter för avbildade objektets storlek! Siemens Defintion Flash Protokollbundet Rör A: Wide, Standard, Narrow Rör B: Wide, Narrow, Sn Single Source: Narrow: Pediatric body, Cardiac Flash (Except Flash) Standard: Adult Body Wide: Head (Pediatric and adult) Dual Source: Obese Body, Standard(A)+Wide(B) Flash Trauma, Standard(A)+Wide(B) Dual Energy Sn 140kV (B) GE VCT / 750HD SFOV bundet SFOV Patient Size Bowtie Ped Head <15cm Small Ped Body <15 cm Small Small Head <15 cm Small Head cm Medium Small Body cm Small Medium Body cm Medium Large Body cm Large 9 October

8 Översiktsbilden Känsligare organ frontalt Glöm inte att analysera konsekvenserna (AEC) innan denna parameter ändras på DT!!! Bättre att ta översiktsbilden underifrån 9 October

9 Översiktsbilden 9 October Elliptiskt kroppsfantom GE Discovery 750HD

10 Scanlängd Relativ DLP DLP (%) (%) 100% 200% 9 October

11 CAT Computerized Axial Tomography 9 October

12 Axial / Spiral Extra bidrag till DLP Extra bidrag till DLP Definierad undersökningslängd Definierad undersökningslängd Axial Spiral 9 October

13 Spiral Låg pitch spiral Hög pitch spiral 9 October

14 Kollimering av z-overscanning Scan range Scan range Konventionell teknik utan Dose Shield Definition Flash med Dose Shield 9 October

15 Hög pitch undersökningar Endast hos Siemens: - Flash - Turbo-Flash 9 October

16 Hög pitch undersökningar High-Pitch Spiral Computed Tomography: Effect on Image Quality and Radiation Dose in Pediatric Chest Computed Tomography Lell, Michael M. MD* ; May, Matthias MD*; Deak, Paul PhD ; Alibek, Sedat MD*; Kuefner, Michael MD*; Kuettner, Axel MD*; Köhler, Henrik MD ; Achenbach, Stephan MD ; Uder, Michael MD*; Radkow, Tanja MD* Conclusion: High-pitch chest CT is a robust method to provide highest image quality making sedation or controlled ventilation for the examination of infants, small or uncooperative children unnecessary, whereas maintaining low radiation dose values. 9 October

17 Moderna DT kan samla in uppemot 4000 profiler per rotation!! 9 October

18 Sinogram till bild 9 October

19 Bakåtprojektion 9 October

20 Bakåtprojektion / Filtrad bakåtprojektion 9 October

21 Sinogram till bild - exempel Sinogram Objekt 9 October

22 Sinogram till bild Bakåtprojektion Filtrerad bakåtprojektion 9 October

23 Sinogram to image Bakåtprojektion Filtrerad bakåtprojektion 9 October

24 Rekonstruktionfilter Bestämmer: - Brus Mjukt filter - Skarphet Kompromiss!!! - Bildens utseende Skarpt filter 9 October

25 Iterativ rekonstruktion - princip Korrigera och inverstransformera Jämför med uppmätt signal Ingen skillnad? Slutgiltig bild Startbild 9 October

26 Iterativa rekonstruktionsalgoritmer MLEM, OSEM: IRIS + noise statistics model: SAFIRE, ASiR, + noise statistics model + physics model: VEO, IMR, ADMIRE Bra Bättre Bäst Dyrt Dyrare Dyrast 9 October

27 VEO 9 October

28 9 October

29 A. FBP B. ASiR 9 October 2014 C. VEO 29

30 NI 20 FBP / VEO 9 October

31 10mA - FBP / VEO 9 October

32 Undersökningar med kvp utanför intervallet kvp Application- and patient size-dependent optimization of x-ray spectra for CT Willi A. Kalender, Paul Deak, Markus Kellermeier, Marcel van Straten, and Sabrina V. Vollmar 9 October

33 Undersökningar med kvp utanför intervallet kvp In conclusion it appears justified to state that the choice of voltage has to be adapted to the patient cross section and to the diagnostic task at hand to a much higher degree than is common practice today. The range of voltages between 80 and 140 kv available today is not used to the necessary extent in practice with respect to the given potential of dose optimization. Application- and patient size-dependent optimization of x-ray spectra for CT Willi A. Kalender, Paul Deak, Markus Kellermeier, Marcel van Straten, and Sabrina V. Vollmar 9 October

34 Datortomografer med valbara kvp utanför intervallet kvp Siemens Definition Flash: 70, 80, 100, 120, 140 Siemens Somatom Force: 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150 GE Revolution CT: 70, 80, 100, 120, October

35 Rörströmsmodulering Innan sent 90-tal användes endast ett enda värde på rörströmmen för DT undersökningar 9 October

36 Konstant ma Brus 9 October

37 Användning av ett enda värde på ma Kroppen är inte en homogen cylinder Attenuering av röntgenstrålning i kroppen beror av vinkeln strålningen infaller med samt var på kroppen den träffar Ett värde på rörströmmen ger: Samma strålkvalitet Varierad dos till patienten Varierad bildkvalitet 9 October

38 Rörströmsmodulering Ett automatiskt sätt att ändra rörströmmen för att hålla bildkvalitet (brusnivå) konstant och samtidigt spara dos - 4 cm: 100 mas Ref mas: 200 mas + 4 cm: 400 mas 9 October

39 Rörströmsmodulering princip Patient - Klinisk indikation Bildkvalitet System Bildinsamling och dos till patient Image quality reference parameter 9 October

40 Z-modulering 9 October

41 AutomA= Z-modulering X/Y-modulering 9 October

42 Z- och X/Y-modulation 9 October

43 Viktigt att positionera rätt! 9 October

44 Rörströmsmodulering hos olika tillverkare Auto-mA DoseRight CAREDose4D SureExposure3D 9 October Terminology by different vendors AAPM CT Lexicon

45 GE - AutomA Noise Index NI - Brus hålls konstant. Skapa protokoll för olika kroppstorlekar / åldrar! AutomA: Z-modulering SmartmA: X/Y-modulering Beräknat utifrån översiktsbild Definiera min & max ma Baserat på senaste översiktsbilden 9 October

46 Philips - Doseright DoseRight index DRI - Modulerar bruset till en referensnivå Z-DOM: Z-modulering D-DOM: X/Y-modulering Online modulering 1 rotations försening 3D: Kombination av Z-DOM och D-DOM Baserat på senaste översiktsbilden 9 October

47 Siemens CAREDose4D Quality ref. mas Definierad som mas som behövs för en normalstor vuxen patient som väger 75kg Z- and X/Y-modulering Online modulering 0.5 rotations försening Baserat på den senaste APoch/eller LAT-översiktsbilden 9 October

48 Siemens CAREDose4D En ändrad moduleringsstyrka påverkar alla protokoll för given kroppsdel. 9 October

49 CTDI vol,32cm [mgy] Toshiba - SureExposure SD - Bruset hålls konstant. - Sure Exposure väljer SD efter kroppsstorlek. - Uppdelat på vuxen- och barnprotokoll!! SureExposure: Z-modulering CTDI vol vs. Mean Body Thickness, for Different ATCM SD Values CTLab 19 S: Thorax Buk : :45 12 SureExposure3D: X/Y-modulering Definiera min & max ma Baserat på senaste översiktsbilden (SureExposure) Baserat på senaste översiktsbilderna (SureExposure3D) SD: 7.5 Poly1 Fit: k=1.93; R 2 =0.98 SD: 10 Poly1 Fit: k=1.49; R 2 =0.95 SD: 12.5 Poly1 Fit: k=1.73; R 2 = Mean Body Thickness as Reported in RDSR [cm] 9 October

50 Rörströmsmodulering från olika tillverkare 9 October

51 % Contrast Rörspänningsmodulering % Contrast change in 20 cm water Liver Blood Fat Muscle Iodine kv 9 October

52 Vad är bildkvalitet? orginal dubbelt brus dubbelt brus dubbel signal dubbelt brus dubbel signal anpassade fönsterinställningar samma kontrast-till-brus (CNR) samma bildkvalité En förändring i kontrast måste kompenseras med en förändring av brusnivån 9 October

53 Rörspänningsmodulering Definiera typ av undersökning CNR = Kontrast / Brus Kontrast Kliniskt relevant kontrast för undersökningen. T.ex. CTA Brus Funktion av kvp, mas, patient storlek, etc. Resultat beror på patientpopulation! (patientstorlek) 9 October

54 Exempel på kvp-modulering 9 October

55 SIEMENS - CAREkV CAREkV On Quality ref. mas gäller för Ref. kv kv väljs automatiskt Semi Off Quality ref. mas gäller för Ref. kv kv definierat av användare Quality ref.mas gäller för vald kv 9 October

56 GE kv-assist Definiera min & max kv 9 October Figure: GE Healthcare

57 Hur mycket dos är tillräckligt? Adjustment of Image quality reference parameter In the end, it is your decision! Patient - Clinical indication Image Quality System Image acquisition and dose delivery 9 October

58 Viktigt för dosmodulering Ingen modulering utan översiktsbild Ompositionering av patienten påverkar inte dosmoduleringen, OM inte en ny översiktsbild tas. Ta en ny översiktsbild om patienten flyttats Positionera patienten i mitten av gantryt Se till att översiktsbilden täcker hela området som ska undersökas. 9 October

59 The end 9 October