8. Optimieren Sie die pädiatrischen Untersuchungsparameter

Da die allgemeine Verwendung der CT als diagnostisches Hilfsmittel die Anpassung der Parameter zur Optimierung der Bildqualität erschwert, sollten zumindest die grundlegenden Scan-Parameter angepasst werden, um die Strahlendosis für den Patienten zu kontrollieren.

a. Zentrierung des Patienten in der Gantry – Da die Eintrittsdosis in die Haut des Patienten zum Teil von der Entfernung der Haut vom Brennpunkt des CT-Scanners abhängt (Gesetz des umgekehrten Quadrats), wird die Strahlendosis für den Patienten verringert, wenn der Körper des Patienten in der Mitte der CT-Gantry positioniert wird.

b. Verringerung der Dosis bei Projektionsaufnahmen (Topogrammen) – Obwohl die Standardeinstellung für die Aufnahme von Projektionsbildern bei CT-Scannern in der Regel anteroposterior ist, erlaubt der Scanner wahrscheinlich eine posteroanteriore Projektionsaufnahme am liegenden Patienten. Dadurch wird die Dosis für strahlenempfindliche Organe wie männliche Keimdrüsen, Brust, Schilddrüse und Augenlinse, die sich in der Austrittsebene des Patienten befinden, erheblich reduziert. Die richtige Einstellung der Hochspannung und des Röhrenstroms, die für die Projektionsansicht verwendet werden, reduziert die Strahlendosis für den Patienten erheblich. O’Daniel et al. haben die Strahlenbelastung durch den Scout-Scan bei 21 Scannern gemessen, die 11 verschiedene Modelle von drei verschiedenen Herstellern repräsentieren. Sie stellten fest, dass die Strahlenexposition bei allen Scannern durch die Anpassung der Scan-Parameter des Standard-Übersichtsscans von 120 kVp auf 80 kVp und die Änderung der Röhrenposition von 180° auf 0° auf weniger als die Exposition einer Thorax-Röntgenaufnahme reduziert werden konnte.

c. Axialer versus schraubenförmiger Modus – Die Körperbildgebung wird in der Regel im schraubenförmigen Modus durchgeführt, bei dem der Röntgenstrahl während des Scans kontinuierlich eingeschaltet ist, während sich die Anatomie des Patienten kontinuierlich durch die Gantry bewegt. Dies führt zur Bestrahlung eines zylindrischen Volumens der Patientenanatomie; die Länge des Scanvolumens entspricht der Scanlänge bzw. der z-Achse. Moderne High-End-CT-Scanner verfügen über programmierte Kollimatorblätter, die die Bestrahlung von Geweben abschwächen, die nicht an den Enden des zylindrischen Volumens abgebildet werden. Wenn diese relativ neue Kollimationsfunktion nicht vorhanden ist, wird das Gewebe an den Enden des bestrahlten Volumens unnötig bestrahlt. Das zylindrische Volumen der Patientendaten ermöglicht die retrospektive Umformatierung der Bilder von der Transversalebene in die Koronal- oder Sagittalebene. 3D-Modelle können retrospektiv neu formatiert werden. Ein langer Scan beim Helical-Scanning ist besser als mehrere regionale Scans, um Scan-Überschneidungen am Ende und am Anfang benachbarter Multiregion-Scans zu vermeiden.

Die Bildgebung des Kopfes wird normalerweise im axialen Modus durchgeführt. Der Röntgenstrahl ist für eine 360°-Drehung eingeschaltet, während der Patient stationär ist. Die Gantry-Liege schiebt den Körper des Patienten in die Gantry, während der Röntgenstrahl ausgeschaltet ist. Der Zyklus wird so lange wiederholt, bis die entsprechende Scanlänge der Patientenanatomie bestrahlt ist. Da die Patientenliege während der Bestrahlung unbeweglich ist, sind programmierte Kollimatorblätter nicht erforderlich, um die Bestrahlung der nicht abgebildeten Patientenanatomie zu verhindern. Die Auflösung in z-Richtung (Richtung parallel zur Längsachse des Patienten) wird durch Bewegungen des Patientenkörpers während der Aufnahme nicht beeinträchtigt. Bei einigen Herstellern kann der Techniker den Beginn der Bestrahlung für jede Schicht steuern. Durch sorgfältige Beobachtung des Patienten durch den Techniker kann jede Aufnahme zu einem Zeitpunkt gestartet werden, an dem sich der Patient wahrscheinlich nicht mehr bewegt.

Bei der pädiatrischen Bildgebung müssen die Vor- und Nachteile der axialen und schraubenförmigen Bildgebung vom Techniker, Radiologen und Medizinphysiker sorgfältig abgewogen werden. Bei der pädiatrischen Bildgebung können schraubenförmig aufgenommene Kopfuntersuchungen oder axial aufgenommene Körperuntersuchungen die richtige Wahl sein. Wenn der Patient kooperativ ist, ist die Spiralaufnahme in der Regel das Mittel der Wahl für die Körperbildgebung, da die Bilder in jede der drei verfügbaren Ebenen umformatiert werden können und die Möglichkeit besteht, 3D-Modelle zu erstellen. Da die Auflösung des Bildes entlang der z-Achse beim axialen Scannen nicht beeinträchtigt wird, kann in einigen Fällen, je nach klinischer Bildgebungsaufgabe, der axiale Scanmodus bevorzugt werden.

Einige Scanner ermöglichen die Auslösung einzelner Bilder durch den Bediener während des axialen Scannens. Diese Technik kann besonders bei unkooperativen Patienten hilfreich sein. Wenn eine solche Kontrolle nicht möglich ist, kann der helikale Modus die beste Wahl sein, da diese Technik die für die Erfassung des gesamten Scanvolumens erforderliche Zeit minimiert.

Wenn der Scanner nicht so ausgelegt ist, dass nicht abgebildetes Gewebe an den Enden des Scanvolumens während des helikalen Scannens nicht bestrahlt wird, kann der axiale Modus zu einer Verringerung der Dosis für diese Organe führen. Axiales Scannen mit gekippter Gantry während der Erfassung des Kopfes kann in einigen Fällen die Strahlendosis für strahlenempfindliche Organe, z. B. die Augenlinse, reduzieren.

d. Verringern Sie die Detektorgröße in z-Richtung während der Erfassung – Sowohl bei der schraubenförmigen als auch bei der axialen Abtastung sollte die Abtastung mit der kleinsten vom Scanner bereitgestellten Detektorelementgröße in z-Richtung durchgeführt werden. Wenn diese Mindestgröße 0,5 mm beträgt, ist das gescannte Voxel des Patientengewebes ungefähr ein Würfel. Dies ermöglicht die Neuformatierung von Bildern in der Sagittal- oder Koronalebene oder in einem 3D-Modell ohne Verlust an kontrastreicher Auflösung gegenüber der Transversalebene. Nach der Neuformatierung sollten mehrere 0,5-mm-Schichten kombiniert werden, um das Volumen des Voxels (Länge) zu vergrößern und die Quantenflecken im Bild zu verringern, ohne die Strahlendosis für den Patienten zu erhöhen. Ein Verlust an Bildqualität durch partielle Volumenmittelung (dicke Schichten) muss gegen eine Zunahme der Quantenflecken (dünne Schichten) abgewogen werden, wenn die Schichtdicke gewählt wird, bei der die neu formatierten Bilder angezeigt werden.

e. Einstellen des Produkts aus Röhrenstrom und Belichtungszeit – Das Produkt aus Röhrenstrom (Rate der Röntgenstrahlenerzeugung) und Belichtungszeit (Dauer der Röntgenstrahlenerzeugung) steuert die Anzahl der während des Scans erzeugten Röntgenstrahlen. Eine Änderung der mAs ändert die Strahlendosis direkt in die gleiche Richtung und die damit verbundene Quantenfleckung in den Bildern (Rauschen) ändert sich in die entgegengesetzte Richtung. Die mAs sollten an die physischen Abmessungen des Patienten angepasst werden; größere Patienten erfordern höhere mAs, um eine unannehmbare Zunahme der Quantenflecken zu vermeiden. Die erforderlichen mAs hängen auch von der jeweiligen Bildgebungsaufgabe ab. Bei der hochauflösenden Thorax-CT können niedrigere mAs (niedrigere Dosis) verwendet werden, um die Durchgängigkeit der Atemwege und parenchymatöse Lungenerkrankungen zu beurteilen, da kontrastreiche Bilder in erster Linie durch die Schärfe und nicht durch einen moderaten Anstieg der Quantenflecken beeinträchtigt werden. Ebenso wurden spezielle Niedrigdosisprotokolle verwendet, um die Ventrikelgröße und die Lage der Katheterspitze zu betrachten. Andererseits sind höhere mAs (höhere Dosis) erforderlich, um das Vorhandensein von Metastasen in der Leber zu beurteilen, die auf einem kontrastarmen Bild mit erhöhter Quantenfleckigkeit übersehen werden können.

f. Wann die Kilospannung eingestellt werden sollte – Eine Erhöhung der kVp erhöht die Energie jedes Photons und führt zu einem durchdringenderen Röntgenstrahl. Ein niedrigerer kVp-Wert verringert die Patientendosis und erhöht die Quantenflecken im Bild, während eine Erhöhung des kVp-Wertes den gegenteiligen Effekt hat, wenn mAs unverändert bleibt. In der Regel wird das mAs in entgegengesetzter Richtung zur Änderung der Hochspannung geändert, um den Grad der Änderung der Strahlendosis und der Quantenmarmorierung im Bild zu verringern. Die Wahl von kVp sollte auf der Grundlage des Bedarfs an Kontrastverstärkung im Bild sowie der Größe des Patienten erfolgen. Die knöchernen Details der Anatomie des Patienten oder Weichteiluntersuchungen mit einem intravenösen oder intraluminalen Kontrastmittel werden durch eine Verringerung von kVp und eine Erhöhung von mAs verstärkt, um eine akzeptable Quantenfleckigkeit im Bild zu erhalten. Weichteiluntersuchungen der Anatomie des Patienten ohne Kontrastmittel werden in der Regel durch eine Erhöhung des kVp und eine entsprechende Verringerung der mAs verbessert, um eine angemessene Patientendosis zu erreichen. Zur Verbesserung der Knochendetails oder zur Durchführung einer CT-Angiografie sind 100 kVp für mittlere bis große pädiatrische Patienten angemessen. Neugeborene bis kleine pädiatrische Patienten können mit Hochspannungswerten von nur 80 kVp abgebildet werden; allerdings erzeugen 80-kVp-Bilder bei der maximalen Röhrenstromstärke des CT-Scanners keine ausreichende Anzahl von Röntgenstrahlen, um bei größeren pädiatrischen Patienten eine angemessene Quantenfleckung im Bild zu erhalten. Zur Beurteilung von Weichteilen ohne intravenöse oder orale Kontrastmittelgabe sind 120 kVp für die meisten Weichteilaufnahmen bei Kindern angemessen.

g. Pitch erhöhen – Pitch ist das Verhältnis der Entfernung, die der CT-Tisch während einer 360°-Drehung der Gantry durch den Scanner zurücklegt, zur Breite des Röntgenfächerstrahls in z-Richtung. Erhöhte Pitch-Werte führen erst dann zu Rekonstruktionsfehlern, die die Bildqualität beeinträchtigen, wenn ein anatomischer Punkt bei einer Drehung von weniger als 180° abgebildet wird. Bei den meisten Scannern tritt dies bei Pitch-Werten von mehr als 1,4 auf. Der Vorteil einer größeren Teilung ist eine geringere Strahlendosis, wenn andere Parameter nicht geändert werden, da jeder Anatomiepunkt kürzer bestrahlt wird. Die Strahlendosis ist proportional zu 1 / Pitch. Durch die Vergrößerung des Neigungswinkels verringert sich die Zeit, die vom Beginn bis zum Ende der Datenerfassung vergeht. Dadurch verringert sich das Risiko von Bewegungsartefakten und Problemen mit dem Anhalten des Atems. Der Nachteil einer Erhöhung der Tonhöhe ist die Zunahme der Quantenflecken in den Bildern, wenn andere Parameter nicht geändert werden. Die Wahl der Tonhöhe muss mit der Wahl von mAs abgestimmt werden, um eine angemessene Patientendosis und Bildqualität zu erreichen. Im Allgemeinen sollte bei der Bildgebung von pädiatrischen Körpern ein Pitch von etwa 1,3-1,4 und eine kurze Rotationszeit (∼ 0,5 Sekunden) gewählt werden, um die Gesamtscanzeit zu minimieren. Erhöhen Sie den Röhrenstrom nach Bedarf, um die zuvor besprochene Zieldosis für den Patienten zu erreichen.

h. Manuelle oder automatische Belichtungssteuerung – Die meisten modernen CT-Scanner verfügen über ein gewisses Maß an AEC, das den Röhrenstrom (mA) in Abhängigkeit von der Länge des Weges der Röntgenstrahlen durch den Körper des Patienten verändert. Daher ändert sich der mA-Wert im Automatikmodus, wenn der Strahl zwischen der posteroanterioren lateralen, anteroposterioren lateralen und anderen Projektionen rotiert und wenn sich der Strahl entlang der z-Richtung des Körpers des Patienten bewegt. Die AEC-Funktion ist so konzipiert, dass unabhängig von der Länge des Strahlengangs durch den Körper des Patienten Bilder mit der gleichen Quantenfleckung erzeugt werden. Einige Scanner sind so konzipiert, dass die AEC sowohl bei erwachsenen als auch bei pädiatrischen Patienten ohne weiteres angewendet werden kann. Leider ist das Design der AEC einiger CT-Scanner nicht intuitiv und kann für den Bediener bei pädiatrischen Patienten schwierig zu beherrschen sein. Dieser Automatikmodus kann, sofern vorhanden, vom Bediener ein- oder ausgeschaltet werden. Wenn der Automatikmodus ausgeschaltet ist, arbeitet der Röhrenstrom mit einem konstanten Wert, unabhängig von der Rotationsprojektion des Strahls oder der Position des Strahls entlang der z-Achse des Patienten. Der AEC-Modus des CT-Scanners sollte nicht für die pädiatrische Bildgebung verwendet werden, wenn der Bediener nicht durch Messungen seines qualifizierten Medizinphysikers nachgewiesen hat, dass die Verwendung des AEC-Modus zu angemessenen Patientendosen führt. In einigen Fällen kann die Verwendung des AEC-Modus die Patientendosis im Vergleich zum manuellen Modus erhöhen.