A sugárdózis csökkentésének lehetőségei gyermekek CT-vizsgálatánál

Átírás

1 Bevezetés Az elmúlt években a többszeletes CT-k elterjedésével párhuzamosan számos olyan technikai újítás jelent meg, amely hozzájárul a pontosabb diagnózis kialakításához. A többszeletes CT-k és a technikai újítások alkalmazásával viszont megemelkedett a CT-vizsgálatok száma is. Az ionizáló sugárzás potenciálisan veszélyt jelent a betegek számára, mivel a sugárzás reverzíbilis és irreverzíbilis elváltozást is okozhat a szervezetben. Nem megnyugtató tehát a gyermekkori CT-vizsgálatok számának emelkedése. Minden CT-vizsgálatnál törekednünk kell az ALARA elvre ( as low as reasonably achievable ), tehát az ionizáló sugárzással működő képalkotó eljárás során a lehető legkisebb effektív dózist kell alkalmazunk (1). Irodalmi adatok szerint a gyermekkorban elvégzett CT-vizsgálatból származó sugárdózis miatt körülbelül háromszorosára nőhet a leukaemia kialakulásának esélye, továbbá 80 mgy-es összdózis esetén kis valószínűséggel ugyan már agydaganat is kialakulhat (2). A tumorok kialakulásának kockázata alacsony, azonban kétségtelen, hogy a sugárdózist a lehető legalacsonyabb szinten kell tartani, és amennyiben lehetséges, más nem ionizáló sugárzást alkalmazó eljárást kell igénybe vennünk. A CT-előnyei sok esetben felülmúlják a hosszú távú kockázatokat, hiszen a vizsgálat gyors, diagnosztikus pontossága kiváló, és a legtöbb gyermek esetben általában még aneszteziológiai beavatkozás sem szükséges a vizsgálat kivitelezéséhez. Trauma esetén pedig a CT gyorsaságának köszönhetően az elsődleges vizsgálóeljárások közé tartozik. A téma fontosságát mutatja, hogy napjainkban az Európai Unió szakemberei is kiemelt figyelmet szánnak neki, és készek meghatározni az ionizáló sugárzásra vonatkozó új kockázati szinteket egy egységes sugárvédelmi szabályzat létrehozása érdekében (3). Szakirodalmi közlemények számos technikát ajánlanak, amelyekkel eredményesen csökkenthető a kapott dózis. Söderberg és munkatársai szerint (4) a legcélravezetőbb eljárás, ha a kép zajszintjét ellenőrizzük, és ennek megfelelően történik a redukció. De számos más lehetőség is adódik, mint pl. a páciensek osztályozása súly és/vagy életkor szerint (5). Mások szerint kiemelkedő szerepe van az iteratív rekonstrukciós algoritmusoknak, amelyek alkalmazásával jelentősen csökkenthető a vizsgálat során kapott effektív dózis. E rekonstrukciók hátránya viszont az, hogy jelenleg csak néhány helyen érhetők el a világon, hiszen nagyon drágák, és a hozzájuk szükséges informatikai háttér biztosítása sem egyszerű. Emiatt még inkább szükséges egyéb dóziscsökkentő eljárások kidolgozása. Munkánk célja az volt, hogy a szakirodalomban fellelhető számos technikai lehetőség, valamint a rendelkezésünkre álló technikai paraméterek felhasználásával kialakítsunk egy olyan a rutin CT-vizsgálatok során is használható protokollt, amely azon felül, hogy a lehető legkisebb effektív sugárdózissal dolgozik, a képek minőségét sem rontja jelentősen. Betegek és módszer A Borsod-Abaúj-Zemplén Megyei Kórház CT-laboratóriumában február 1. és augusztus 1. között 410 beteget (életkor: 1 nap-14 év) vizsgáltunk meg. Vizsgálatainkat Siemens Somatom Definition AS+, 128 szeletes CT-készülékkel végeztük. Minden vizsgálatnál automatikus dózismodulációt (Automatic Exposure Control: AEC) és a nemzetközi szakirodalom (6) által javasolt protokollokat alkalmaztunk, de a kisebb effektív dózis elérése érdekében módosítottuk ezeket. A 410 beteg közül végül 92 mellkasi CT-vizsgálaton átesett gyermeket választottunk ki, és az ő adataikat elemeztük. Az AEC alkalmazásánaklényege és előnye, hogy egy szoftver segítségével automatikusan képes beállítani a diagnosztikus értékű felvételek készítéséhez szükséges csőparamétereket, a kv-ot és a mas-t, valamint segít kiküszöbölni a műtermékek megjelenését. Használata során az elkészült tájékozódó felvételből a szoftver megadott referencia-mas-mal és -kv-tal a beteg testkeresztmetszeteinek méretéből valamint az adott szövetek sugárgyengítési együtthatójából automatikusan meghatározza, milyen csőparaméterek felhasználásával kaphatunk diagnosztikus értékű felvételeket minimális dózis alkalmazásával. Nagy előnyt jelent, hogy a paramétereket a szoftver a cső körbefordulása közben is képes változtatni. Ennek eredményeként is Oldal 1/9

2 jelentős dóziscsökkentés érhető el (1. ábra). 1. ábra. AEC által javasolt mas-értékek a különböző testrészeknek megfelelően (7) A vizsgálati protokollok kialakításánál elsődlegesen nagy hangsúlyt fektettünk a CT-vizsgálat indikációjára, ami előzetes klinikai konzultációk során alakult ki. A dóziscsökkentésnél végül az 1. táblázatban látható szempontokat vettük figyelembe. 1. táblázat. A dóziscsökkentésnél figyelembe vett saját szempontjaink Az optimális értékek elérése érdekében viszonyítási alapként a The European Guidelines on Quality Criteria for Computed Tomography társaság által megállapított egységrendszert alkalmaztuk (2. táblázat). 2. táblázat. Gyermekekre vonatkozó optimális dózisértékek (8) Egyik fő célunk volt, hogy egyedi vizsgálati protokollokat hozzunk létre az AEC használatával. A vizsgálati protokollokat úgy alakítottuk ki, hogy reprodukálhatóak legyenek, a dóziscsökkentés pedig ésszerű elvek alapján történjen. Ezért a natív felvételek minden esetben AEC használatával készültek. A kontrasztanyagos felvételeket pedig az AEC alkalmazásánál előre beállítható referencia-mas-értékek egyedi megítélése alapján 10, 15 vagy 20%-os csökkentésével végeztük. Kontroll CT-vizsgálatnál ellenőriztük az előző vizsgálati csőparamétereket, és ennek megfelelően vagy ugyanezen értékekkel vagy a paraméterek további csökkentésével végeztük el a vizsgálatot. Oldal 2/9

3 A képek minőségét objektív és szubjektív módon határoztuk meg. Egyfelől a vizsgálatot végző gyermekradiológus szakorvos ellenőrizte a felvételek minőségét, még a vizsgálat közben. Másfelől objektív módon minden egyes felvételnél mértük a zajszintet Söderberg és munkatársainak (4) javaslatai alapján. A mérés lényege, hogy egy kb. 0,5 cm2 területű ROI-t alkalmaztunk, amelyet az axialis felvételeken a canalis spinalis vetületébe helyeztünk. Ezzel egyidejűleg minden esetben megmértük a betegek testátmérőit is Kleinman és munkatársainak kritériumai (9) alapján. A méréseket a processus xyphoideus magasságában végeztük egy szelettel a sternalis bordák alatt. Két átmérőt határoztunk meg: egy anteroposteriort és egy transzverzálisat (2. ábra). Erre azért volt szükség, hogy megállapíthassuk, van-e értelme a dóziscsökkentést a beteg testkeresztmetszeteinek méretére alapozni. 2. ábra. A felvételek zajszintjének és testkeresztmetszeteinek megállapításához szükséges segédpont és - vonal Eredmények A 92, mellkasi CT-vizsgálaton átesett gyermek adatait elemeztük. Az életkor szerinti megoszlást a 3. ábra mutatja. 3. ábra. 92, mellkasi CT-vizsgálaton átesett beteg életkor szerinti megoszlása Az általunk kialakított standard protokollokat kor szerinti megoszlásban a 3. táblázat szemlélteti. Oldal 3/9

4 3. táblázat. Mellkas-CT-vizsgálati protokollok a betegek életkora alapján; mas, kv és a gép által megadott CT-dózis-index (CTDI) Az AEC használata mellett sikerült elérnünk a nemzetközi szabványban előírt értékeket, mindezt a képminőség szignifikáns romlása nélkül. A további dóziscsökkentés érdekében a már meglévő protokolloknál tovább redukáltuk az effektív dózis mértékét, a csőparaméterek (kv és mas) változtatásával. Ennek megfelelően a natív képek minden esetben AEC használatával készültek, majd amennyiben ezek a felvételek elegendően jó minőségűek voltak megváltoztattuk a fent említett paramétereket. Első lépésben a mas értékét módosítottuk, egyedi megítélés alapján 10, 15 vagy 20%-kal csökkentve az előre meghatározott értékeket. A felvételek zajszintjét minden vizsgálatnál megmértük. Megbeszélés Az AEC használatával sikerült elérnünk a nemzetközi szabványnak megfelelő effektívdózis-értékeket. Azonban az automatikus dózismoduláció alkalmazása számos problémát vetett fel. Az egyik ilyen problémát a beteg testére felhelyezett fémes tárgyak okozzák, mint például csipesz, olló, pulzoximéter stb., amelyek hamis eredményeket adnak. De idetartozik a gyermekeknél ritkán alkalmazott protézisek zavaró hatása is. A protézisek, valamint a beteg testén elhelyezett fémes tárgyak nemcsak a műtermékeket emelik ki, hanem fals eredményeket adnak. Ezekben az esetekben sokkal magasabb értékeket használ a szoftver, aminek következtében felesleges sugárzás érheti a beteget, továbbá a műtermékek felerősödnek (4. a., b. ábra). 4. ábra. a) Csípőprotézissel készült CT-felvétel. A b) ábrán a kék vonal az alkalmazott mas-értéket jelzi AEC használatával, a piros vonal pedig AEC használata nélkül (10) További hibaforrás lehet, ha a topogram kisebb, mint a vizsgálandó terület (5. ábra). Így a szoftver a hiányzó területről nem tud adatot gyűjteni, hamis értékeket használ, aminek következménye értékelhetetlen minőségű felvétel lehet. Oldal 4/9

5 5. ábra. Helytelenül elkészített topogram Az általunk elvégzett dóziscsökkentő technikával 28 betegnél (30,4%), akik ránézésre korpulensek voltak csak ~10%-os redukcióval kísérleteztünk, szem előtt tartva a felvételek diagnosztikus értékét (6. ábra). 6. ábra. a) Mellkasi CT-vizsgálat AEC használatával és b) 10%-os dóziscsökkentést alkalmazva. A felvételek diagnosztikus értékűek maradtak, a zajszint minimálisan emelkedett. 34 betegnél (36,9%) mintegy 30%-os, 21 gyermeknél (22,8%) pedig közel 50%-os dózisredukciót hajtottunk végre, ezek a gyermekek inkább vékony testalkatúak voltak. Kontrollvizsgálat esetén lehetőségünk volt a már elkészült vizsgálat adatainak és felvételeinek megtekintésére, így további dóziscsökkentést is alkalmazhattunk abban az esetben, ha a primer felvételek diagnosztikus értékűek voltak. Így hét betegnél (7,6%) sikerült ~70%-kal redukálni az effektív dózist (7. ábra). 7. ábra. Az a) és c) képen a primer, az ehhez viszonyított b) és d) képen a kontroll mellkas-ct-vizsgálat során elért 70%-os dóziscsökkentés. A beteg egy 6 éves Hodgkin-lymhomás fiú, akinél bár a zajszint megemelkedett (13,6-ról 18,19-re) a kontrollvizsgálat során, még így is diagnosztikus értékű felvételeket kaptunk. Oldal 5/9

6 Egy esetben még az előzőnél is nagyobb mértékű dózisredukciót sikerült végrehajtanunk. Egy 8 éves, neuroblastomával kezelt kisgyermeknek háromszor volt mellkasi-hasi CT-vizsgálata a kezelése folyamán. Az első vizsgálatnál csak AEC-t használtunk. Ekkor a DLP (Dose Length Product) 723 mgy*cm volt. Az első kontrollvizsgálat során az automatikus dózismoduláció mellett csökkentettük a mas értékét is, amivel 44%-os redukciót sikerült elérnünk (DLP: 405 mgy*cm). A második kontrollvizsgálatnál tovább csökkentve a mas értékét, a primer vizsgálathoz képest 75%-os csökkentést sikerült elérnünk (DLP: 177 mgy*cm). Az emelkedő zajszint ellenére is értékelhető képek készültek. Az utolsó CT-vizsgálatnál már szignifikáns különbség mutatkozott, azonban még így is értékelhető felvételek születtek (8. a., b. és c. ábra). 8. ábra.neuroblastomával kezelt gyermek CT-felvételei. a) Csak AEC használatával, majd b) és c) egyéni dóziscsökkentéssel. Lásd még a szöveget is! A túlzott dóziscsökkentés hátránya, hogy nagyon zajos, értékelhetetlen CT-felvételt kaphatunk (9. ábra). A vizsgálatunkban két betegnél (2,1%) készült túl zajos felvétel, amelyet a vizsgálat folyamán korrigáltunk. Ezért fontos, hogy minden esetben a radiológus és a radiográfus közösen ellenőrizzék a készült felvételt, majd közösen döntsenek a további dóziscsökkentésről. 9. ábra. Zajos CT-felvétel a mellkas bemenetről A dóziscsökkentéssel készült vizsgálatok után elemeztük, hogy milyen összefüggés van a csökkentett csőparaméter (mas) és a képzaj között. Minden mellkasi szeleten elvégeztük a zajszint mérését, majd a kapott adatokat összesítettük. A 10. ábrán egy beteg ilyen elemzését mutatjuk be. A képen a beteg primer és kontroll-ct-vizsgálatainak adatai láthatók, 18%-os dóziscsökkentés alkalmazásával. Oldal 6/9

7 10. ábra. A primer és a kontroll- CT-vizsgálaton mért képzaj összehasonlítása egy betegnél. A primer vizsgálat adatait a kék, a kontrollvizsgálat zajszintjének adatait a piros pontok ábrázolják. Megállapítható, hogy a dóziscsökkentés során a felvételek zajszintje nagyobb lett, így a képek minimálisan zajosak és életlenek lettek. Az összefüggés azonban nem tekinthető lineárisnak, hiszen ugyanazon szeleteknél előfordult, hogy csak minimális eltérés volt a két kapott eredmény között. Az elemzést követően összesítettük mind a 92 beteg zajszintre vonatkozó adatait, és ebből az állapítható meg, hogy az általunk alkalmazott dóziscsökkentő technikával nem lehet pontosan meghatározni, hogy milyen arányban fog változni a felvételek zajszintje a csőparaméterek változtatása után. Az azonban megállapítható, hogy a dóziscsökkentő technikák alkalmazásával a felvételek zajszintje csak minimálisan emelkedett, így az értékelhetőséget nem veszélyeztette. A betegek életkor és/vagy testsúly alapján történő osztályozásánál sikertelen volt a dózismoduláció. Ugyanilyen eredményre jutottunk, amikor a betegek testkeresztmetszeteinek méretei alapján próbáltunk dózist redukálni és egységes vizsgálati protokollt kialakítani. Következtetés Az automatikus dózismodulációs szoftvereknek kiemelkedő szerepe van az optimális csőparaméterek meghatározásában, ezzel együtt a lehető legkisebb effektív dózis létrehozásában. Az esetek döntő többségében ezen felül is lehetséges további dóziscsökkentés, az AEC alkalmazására épült referencia-mas-érték csökkentésével. Az általunk kialakított CT-vizsgálati protokoll lépéseit a 11. ábra mutatja. 11. ábra. A dóziscsökkentés lépései Kiemelendő, hogy a dóziscsökkentésnek minden esetben ésszerű határok között kell maradnia (ALARA elv), hiszen fontos, hogy diagnosztikai szempontból értékelhető felvételeket kapjunk. Oldal 7/9

8 A jövőben a legnagyobb szerep kétségtelenül az iteratív rekonstrukciós algoritmusokra hárul az elérhetőségük javulásával, de a dóziscsökkentő eljárások jelentősége ezek mellett is megmarad. Irodalom 1. Brenner D, Elliston C, Hall E, et al. Estimated risks of radiation - induced fatal cancer from pediatric CT. AJR2001;176: Pearce MS, et al. Radiation exposure from CT scans in childhood and subsequent risk of leukaemia and brain tumours: a retrospective cohort study. The Lancet2012:380;9840, Brussels gets ready to implement new radiation protection rules; 4. Marcus Söderberg & Mikael Gunnarsson. Automatic exposure control in computed tomography an evaluation of systems from different manufacturers. Acta Radiol 2010(6): Sarabjeet Singh et al. Dose reduction and compliance with pediatric CT protocols adapted to patient size, clinical indication, and number of prior studies. Radiology 2009;252(1); Flohr T. Protocols for Multislice CT. Springer-Verlag; Yu L, Liu X, Leng S, et al. Radiation dose reduction in computed tomography: techniques and future perspective. Imaging Med 2009;1(1): Lifeng Y, et al. Optimal Tube Potential for Radiation Dose Reduction in Pediatric CT: Principles, Clinical Implementations, and Pitfalls. RadioGraphics 2011;31: Kleinman PL, Strauss KJ, et al. Patient Size Measured on CT Image as a Function of Age at a Tertiary Care Children s Hospital. AJR 2010;194: Shawna L. Rego et al. Care Dose 4D CT automatic exposure control system: Physics principles and practical hints. CT Clinical Innovation Center, Mayo Clinic, Rochester, MN Köszönetnyílvánítás A beszámoló a TÁMOP B-10/2/KONV jelű projekt részeként az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. Absztrakt: Bevezetés: Az elmúlt években a CT-vizsgálatok száma szerte a világon, így Magyarországon is jelentősen emelkedett. A és a évet összehasonlítva saját intézetünkben mintegy 15%-os emelkedés látható. A gyermekkorú betegek kockázata magasabb az ionizáló sugárzás által indukált daganatokra. Ezért az ionizációs sugárzás dózisának csökkentése és a sugárvédelem nagyon fontos, különösen a gyermekkorban. Számos technikai újdonság jelent meg a dóziscsökkentésre, azonban nehéz megítélni, hogy melyik módszer a legjobb. Betegek és módszer: A Borsod-Abaúj-Zemplén Megyei Kórház CT-laboratóriumában február 1. és augusztus 1. között 410 gyermeket vizsgáltunk meg. Vizsgálatainkat Siemens Somatom Definition AS+ 128 szeletes CT-vel végeztük. Minden vizsgálatnál úgynevezett Care Dose Oldal 8/9

9 4D-t (AEC: automatikus dózismoduláció) alkalmaztunk annak érdekében, hogy a lehető legkevesebb dózissal készítsük el a vizsgálatokat úgy, hogy a képek minden esetben diagnosztikus értékűek maradjanak. A Care Dose 4D esetében a beállított referenciaérték csökkentését is alkalmaztuk. Ezenfelül más egyéb vizsgálati protokollt dolgoztunk ki, amely szintén a dóziscsökkentést segítette elő. Eredmények: A 410 megvizsgált gyermek közül 92 beteget választottunk ki, akik mellkas-ct-vizsgálaton estek át. Minden vizsgálatnál sikeresen csökkentettük az effektív dózis értékét. Egyes esetben több mint 50%-os, néhány vizsgálatnál pedig több mint 70%-os dóziscsökkentést sikerült megvalósítanunk. A dóziscsökkentő protokollok közül a betegek testkeresztmetszeteinek méretein alapuló eljárás volt a leghasználhatóbb. 30 gyermek esetében a betegek életkora és/vagy testsúlya alapján próbáltuk a sugárdózist csökkenteni, ezek azonban sikertelenek voltak. Minden esetben figyelembe vettük a képek minőségét, így zajszintet is mértünk. Következtetés: Az ALARA elv alkalmazása gyermekkorú betegeknél elengedhetetlen, mivel a gyermekek az ionizációs sugárzásra csaknem tízszer érzékenyebbek, mint a felnőttek. Az általunk készített, személyre szabott gyermekprotokoll segítségével a csőparaméterek ésszerű változtatásával akár 70%-os dóziscsökkentést is sikerült elérni. Kulcsszavak: dóziscsökkentés, automatikus dózismoduláció, sugárterhelés, CT Article Title: Opportunities of ionizing radiation dose reduction in pediatric CT examination Abstract: Introduction: During the past years the number of CT examinations in children showed fast increase all over the world including Hungary as well. Comparing the year 2009 and 2010 we performed 15 per cent more pediatric examinations in our institute. Younger patients are at higher risk of radiation-induced cancer. Therefore the radiation dose reduction and radiation protection is a very important issue, especially in this age group. Lots of technical and dose-reduction news appeared in the last years and nowadays we are not fully aware of the correct and the best technique. Methods and materials: We have been working with a Siemens Somatom Definition As+ 2x64 detector row MDCT since Between and we examined 410 pediatric patients aged of 0 to 14 years. Besides shielding and other technical applications we used the Care Dose 4D for dose reduction, which is an Automatic Exposure Control (AEC) software. In addition we used a special, own technique and reduced the tube parameters individually in every pediatric and adult CT examination. Results: We selected 92 patients who underwent Thoracic CT examination and we analyzed these data. With our protocols applied for children, we could reduce the effective dose at least by per cent in every examination. In some of the cases we could reduce the dose with more than %. We took into consideration the image quality and the image noise of course. Our experience is that the best dose reduction technique is based on the patient s diameter. When our strategy was based on the patient s weight and age than the results were insufficient. Conclusion: The ALARA concept should always be considered in pediatric patients, not only because they are ten times more sensitive to ionizing radiation than adults. We should make a personal children protocol. If we change the tube parameters we will reach a significant dose reduction (up to 70%). Keywords: dose reduction, automatic exposure control, CT Szerző munkahelye: Borsod-Abaúj-Zemplén Megyei Kórház, Képalkotó Diagnosztikai Intervenciós Intézet Miskolci Egyetem, Egészségügyi Kar, Klinikai Radiológiai Tanszék Szerző címe: kissmate20@gmail.com Szerző levelezési címe: Kiss Máté. 3526, Miskolc, Szentpéteri kapu 72-76; Borsod-Abaúj-Zemplén Megyei Kórház, Klinikai Diagnosztikai és Intervenciós Intézet, Neuroradiológiai osztály Oldal 9/9