Dosbesparande tekniker 2014-10-16, Datortomografi av barn Patrik Nowik Leg. Sjukhusfysiker Sjukhusfysik, Röntgen Solna 1
Agenda - Dosbesparande tekniker Patientdoser - trender Datortomografens anatomi Översiktsbilden Scanlängd Kollimering av z-overscanning Hög pitch undersökningar Iterativa rekonstruktioner Undersökningar med kvp utanför intervallet 80-140 Dosmodulering Rörströmsmodulering Rörspänningsmodulering @tishtashtoodles 9 October 2014 2
Patientdoser - trender Genomsnittlig effektiv dos per undersökning [msv] UNSCEAR 2008 1970-1970 1980-1990 1991-1996 1997-2007 1.3 4.4 8.8 7.4 70-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 2014 3
Datortomografens anatomi X/Y- plane Z - plane Y X Z 9 October 2014 4
Datortomografens anatomi Röntgenrör Gantry Shaped filter (Bowtie filter) Fixt kollimator Justerbar kollimator Insamlingsyta Isocenter Kollimatorer Detektorer Justerbar kollimator Fixt kollimator 9 October 2014 5
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 2014 6
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 10-25 cm Medium Small Body 20-32 cm Small Medium Body 25-35 cm Medium Large Body 35-50 cm Large 9 October 2014 7
Översiktsbilden Känsligare organ frontalt Glöm inte att analysera konsekvenserna (AEC) innan denna parameter ändras på DT!!! Bättre att ta översiktsbilden underifrån 9 October 2014 8
Översiktsbilden 9 October 2014 9 Elliptiskt kroppsfantom GE Discovery 750HD
Scanlängd Relativ DLP DLP (%) (%) 100% 200% 9 October 2014 10
CAT Computerized Axial Tomography 9 October 2014 11
Axial / Spiral Extra bidrag till DLP Extra bidrag till DLP Definierad undersökningslängd Definierad undersökningslängd Axial Spiral 9 October 2014 12
Spiral Låg pitch spiral Hög pitch spiral 9 October 2014 13
Kollimering av z-overscanning Scan range Scan range Konventionell teknik utan Dose Shield Definition Flash med Dose Shield 9 October 2014 14
Hög pitch undersökningar Endast hos Siemens: - Flash - Turbo-Flash 9 October 2014 15
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 2014 16
Moderna DT kan samla in uppemot 4000 profiler per rotation!! 9 October 2014 17
Sinogram till bild 9 October 2014 18
Bakåtprojektion 9 October 2014 19
Bakåtprojektion / Filtrad bakåtprojektion 9 October 2014 20
Sinogram till bild - exempel Sinogram Objekt 9 October 2014 21
Sinogram till bild Bakåtprojektion Filtrerad bakåtprojektion 9 October 2014 22
Sinogram to image Bakåtprojektion Filtrerad bakåtprojektion 9 October 2014 23
Rekonstruktionfilter Bestämmer: - Brus Mjukt filter - Skarphet Kompromiss!!! - Bildens utseende Skarpt filter 9 October 2014 24
Iterativ rekonstruktion - princip Korrigera och inverstransformera Jämför med uppmätt signal Ingen skillnad? Slutgiltig bild Startbild 9 October 2014 25
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 2014 26
VEO 9 October 2014 27
9 October 2014 28
A. FBP B. ASiR 9 October 2014 C. VEO 29
NI 20 FBP / VEO 9 October 2014 30
10mA - FBP / VEO 9 October 2014 31
Undersökningar med kvp utanför intervallet 80-140 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 2014 32
Undersökningar med kvp utanför intervallet 80-140 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 2014 33
Datortomografer med valbara kvp utanför intervallet 80-140 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, 140 9 October 2014 34
Rörströmsmodulering Innan sent 90-tal användes endast ett enda värde på rörströmmen för DT undersökningar 9 October 2014 35
Konstant ma Brus 9 October 2014 36
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 2014 37
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 2014 38
Rörströmsmodulering princip Patient - Klinisk indikation Bildkvalitet System Bildinsamling och dos till patient Image quality reference parameter 9 October 2014 39
Z-modulering 9 October 2014 40
AutomA= Z-modulering X/Y-modulering 9 October 2014 41
Z- och X/Y-modulation 9 October 2014 42
Viktigt att positionera rätt! 9 October 2014 43
Rörströmsmodulering hos olika tillverkare Auto-mA DoseRight CAREDose4D SureExposure3D 9 October 2014 44 Terminology by different vendors AAPM CT Lexicon
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 2014 45
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 2014 46
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 2014 47
Siemens CAREDose4D En ändrad moduleringsstyrka påverkar alla protokoll för given kroppsdel. 9 October 2014 48
CTDI vol,32cm [mgy] Toshiba - SureExposure SD - Bruset hålls konstant. - Sure Exposure väljer SD efter kroppsstorlek. - Uppdelat på vuxen- och barnprotokoll!! SureExposure: Z-modulering 22 20 18 16 14 CTDI vol vs. Mean Body Thickness, for Different ATCM SD Values CTLab 19 S: Thorax Buk 2013-11-18 10:54-2014-01-10 14:45 12 SureExposure3D: X/Y-modulering Definiera min & max ma Baserat på senaste översiktsbilden (SureExposure) Baserat på senaste översiktsbilderna (SureExposure3D) 10 8 6 4 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 =0.93 2 24 26 28 30 32 34 36 38 Mean Body Thickness as Reported in RDSR [cm] 9 October 2014 49
Rörströmsmodulering från olika tillverkare 9 October 2014 50
% Contrast Rörspänningsmodulering % Contrast change in 20 cm water 200 150 100 50 Liver Blood Fat Muscle Iodine 0-50 70 80 90 100 110 120 130 140-100 kv 9 October 2014 51
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 2014 52
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 2014 53
Exempel på kvp-modulering 9 October 2014 54
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 2014 55
GE kv-assist Definiera min & max kv 9 October 2014 56 Figure: GE Healthcare
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 2014 57
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 2014 58
The end 9 October 2014 59