8. Optymalizacja parametrów badania pediatrycznego
Ponieważ powszechne stosowanie TK jako narzędzia diagnostycznego utrudnia dostosowanie parametrów w celu optymalizacji jakości obrazu, należy przynajmniej dostosować podstawowe parametry skanowania, aby zarządzać dawką promieniowania dla pacjenta .
a. Wyśrodkowanie pacjenta w gantrze – ponieważ dawka wejściowa na skórę pacjenta jest po części funkcją odległości skóry od ogniska tomografu komputerowego (prawo odwrotności kwadratu), umieszczenie ciała pacjenta w środku gantry tomografu komputerowego zmniejsza dawkę promieniowania dla pacjenta .
b. Zmniejszanie dawek podczas projekcji obrazów skautowych (topogramów) – Chociaż domyślnym ustawieniem dla akwizycji obrazu skautowego może być w tomografach komputerowych projekcja przednio-tylna, skaner prawdopodobnie umożliwia uzyskanie obrazu skautowego w projekcji przednio-tylnej u pacjenta leżącego na wznak. Pozwala to znacznie ograniczyć dawki na narządy promieniowrażliwe, takie jak gonady męskie, piersi, tarczyca i soczewka oka, znajdujące się w płaszczyźnie wyjściowej z ciała pacjenta. Odpowiednie ustawienie wysokiego napięcia i prądu lampy używanej do projekcji znacznie zmniejsza dawkę promieniowania dla pacjenta. O’Daniel i wsp. zmierzyli ekspozycję na promieniowanie podczas skanowania w 21 skanerach reprezentujących 11 różnych modeli pochodzących od trzech różnych producentów. Ustalili oni, że poprzez dostosowanie parametrów skanowania domyślnego skanu przeglądowego ze 120 kVp do 80 kVp oraz zmianę pozycji tuby ze 180° do 0°, ekspozycja na promieniowanie może być zmniejszona ze wszystkich skanerów do poziomu niższego niż ekspozycja w przypadku zdjęcia radiologicznego klatki piersiowej.
c. Tryb osiowy versus spiralny – obrazowanie ciała jest zwykle wykonywane w trybie spiralnym, w którym wiązka promieniowania rentgenowskiego jest stale włączona podczas skanowania, ponieważ anatomia pacjenta jest stale przesuwana przez gantry. Powoduje to napromieniowanie cylindrycznej objętości anatomii pacjenta; długość objętości skanu jest równa długości skanu, czyli osi z. Najnowocześniejsze tomografy zawierają zaprogramowane ostrza kolimatora, które tłumią napromieniowanie tkanek, które nie są obrazowane w pobliżu końców cylindrycznej objętości. Jeśli ta stosunkowo nowa funkcja kolimacji nie jest obecna, tkanki na końcach napromienianej objętości są niepotrzebnie napromieniane. Cylindryczna objętość danych pacjenta umożliwia retrospektywne przeformatowanie obrazów z płaszczyzny poprzecznej na koronową lub strzałkową. Modele 3D mogą być przekształcane retrospektywnie. Jedno długie skanowanie podczas skanowania spiralnego jest lepsze niż kilka skanowań regionalnych w celu wyeliminowania nakładania się skanów w miejscu zatrzymania i rozpoczęcia sąsiednich skanowań wieloregionalnych.
Obrazowanie głowy jest zwykle wykonywane w trybie osiowym. Wiązka promieniowania rentgenowskiego obraca się o 360°, a pacjent jest nieruchomy. Kanapa gantry przesuwa ciało pacjenta do gantry, podczas gdy wiązka promieniowania rentgenowskiego jest wyłączona. Cykl ten jest powtarzany do momentu napromieniowania odpowiedniej długości skanu anatomii pacjenta. Ponieważ leżanka pacjenta jest nieruchoma podczas napromieniania, nie jest konieczne stosowanie zaprogramowanych ostrzy kolimatora, aby zapobiec napromieniowaniu nieobjętej obrazem anatomii pacjenta. Rozdzielczość w kierunku z (kierunek równoległy do długiej osi pacjenta) nie ulega pogorszeniu na skutek ruchu ciała pacjenta podczas akwizycji. Niektórzy producenci pozwalają technologowi kontrolować początek napromieniania dla każdego wycinka. Uważna obserwacja pacjenta przez technologa pozwala na rozpoczęcie każdej akwizycji, gdy istnieje mniejsze prawdopodobieństwo, że pacjent się poruszy.
W obrazowaniu pediatrycznym zalety i wady obrazowania osiowego i spiralnego muszą być dokładnie rozważone przez technologa, radiologa i fizyka medycznego. W obrazowaniu pediatrycznym prawidłowym wyborem mogą być spiralnie pozyskane badania głowy lub osiowo pozyskane badania ciała. Jeśli pacjent współpracuje, skanowanie spiralne jest zwykle wybierane do obrazowania ciała ze względu na możliwość przeformatowania obrazów na dowolną z trzech dostępnych płaszczyzn oraz tworzenia modeli 3D. Ponieważ rozdzielczość obrazu wzdłuż osi z nie ulega pogorszeniu podczas skanowania osiowego, w niektórych przypadkach, w zależności od klinicznego zadania obrazowania, preferowany może być osiowy tryb skanowania.
Niektóre skanery umożliwiają inicjowanie poszczególnych obrazów przez operatora podczas skanowania osiowego. Technika ta może być szczególnie pomocna w przypadku pacjenta niewspółpracującego. Jeżeli ten poziom kontroli nie jest możliwy, najlepszym wyborem może być tryb spiralny, ponieważ technika ta minimalizuje czas wymagany do zebrania całej objętości skanu.
Jeżeli skaner nie jest zaprojektowany w taki sposób, aby nie napromieniać tkanek nieobjętych obrazowaniem na końcach objętości skanu podczas skanowania spiralnego, tryb osiowy może spowodować zmniejszenie dawki dla tych narządów. Skanowanie osiowe z gantry pochylonym podczas akwizycji głowy w niektórych przypadkach może zmniejszyć dawkę promieniowania na organy wrażliwe na promieniowanie, np. soczewkę oka.
d. Zmniejszanie rozmiaru detektora w kierunku z podczas akwizycji – zarówno w przypadku skanowania spiralnego, jak i osiowego skanowanie należy przeprowadzać przy najmniejszym rozmiarze elementu detektora w kierunku z zapewnianym przez skaner. Jeśli ten minimalny wymiar wynosi 0,5 mm, skanowany woksel tkanki pacjenta jest w przybliżeniu sześcianem. Pozwala to na przeformatowanie obrazów w płaszczyźnie strzałkowej, koronowej lub w modelu 3D bez utraty rozdzielczości wysokokontrastowej w stosunku do płaszczyzny poprzecznej. Po przeformatowaniu należy połączyć wiele 0,5-mm plasterków, aby zwiększyć objętość woksela (długość) i zredukować kwantową plamistość obrazu bez zwiększania dawki promieniowania dla pacjenta. Utrata jakości obrazu spowodowana częściowym uśrednianiem objętości (grube plastry) musi być zrównoważona wzrostem cętkowania kwantowego (cienkie plastry) przy wyborze grubości plastra, przy której wyświetlane są przeformatowane obrazy.
e. Regulacja iloczynu prądu lampy i czasu ekspozycji – iloczyn prądu lampy (szybkość wytwarzania promieniowania rentgenowskiego) i czasu ekspozycji (czas wytwarzania promieniowania rentgenowskiego) kontroluje liczbę promieniowania rentgenowskiego wytwarzanego podczas skanowania. Zmiana mAs bezpośrednio zmienia dawkę promieniowania w tym samym kierunku, a związane z tym kwantowe rozmycie obrazu (szum) zmienia się w kierunku przeciwnym. Wartość mAs powinna być dostosowana do wymiarów fizycznych pacjenta; więksi pacjenci wymagają większej wartości mAs, aby zapobiec niedopuszczalnemu wzrostowi dynamiki kwantowej. Wymagana wartość mAs zależy również od konkretnego zadania obrazowania. Podczas wykonywania TK klatki piersiowej o wysokiej rozdzielczości do oceny drożności dróg oddechowych i chorób miąższowych płuc można stosować niższe mA (niższą dawkę), ponieważ na obrazy o wysokim kontraście wpływa przede wszystkim ostrość, a nie umiarkowany wzrost cętkowania kwantowego. Podobnie, niektórzy używają specjalnych protokołów niskodawkowych do oglądania wielkości komór i lokalizacji końcówki cewnika. Z drugiej strony, wyższe mAs (wyższa dawka) jest wymagana do oceny obecności przerzutów w wątrobie, które mogą być pominięte na obrazie o niskim kontraście ze zwiększonym quantum mottle.
f. Kiedy regulować kilowoltaż – Zwiększenie kVp zwiększa energię przenoszoną przez każdy foton i powoduje uzyskanie bardziej penetrującej wiązki promieniowania rentgenowskiego. Niższe kVp zmniejsza dawkę dla pacjenta i zwiększa plamistość kwantową na obrazie, natomiast zwiększenie kVp ma odwrotny skutek przy niezmienionej mAs. Zazwyczaj mAs jest zmieniana w kierunku przeciwnym do zmiany wysokiego napięcia, aby zmniejszyć stopień zmiany dawki promieniowania i kwantowej plamki na obrazie. Wybór kVp powinien być dokonany na podstawie potrzeby wzmocnienia kontrastu przedmiotu w obrazie, jak również wielkości przedmiotu . Szczegóły kostne anatomii pacjenta lub badania tkanek miękkich z użyciem dożylnego lub śródściennego środka kontrastowego zwiększa się poprzez zmniejszenie kVp i zwiększenie mAs w celu utrzymania akceptowalnego kwantowego rozmycia obrazu. Tkanki miękkie anatomii pacjenta obrazowane bez użycia środka kontrastowego są zwykle poprawiane przez zwiększenie kVp przy odpowiednim zmniejszeniu mAs, aby uzyskać rozsądne dawki dla pacjenta. W celu poprawy szczegółów kostnych lub wykonania angiografii TK, u średnich i dużych pacjentów pediatrycznych rozsądne jest stosowanie 100 kVp. Noworodki i mali pacjenci pediatryczni mogą być obrazowani przy wysokich wartościach napięcia wynoszących zaledwie 80 kVp; jednak obrazy o wartości 80 kVp przy maksymalnym natężeniu prądu lampy tomografu nie wytworzą odpowiedniej liczby promieniowania rentgenowskiego, która pozwoliłaby na zachowanie rozsądnego kwantowego rozmycia obrazu w przypadku większych pacjentów pediatrycznych. Aby ocenić tkanki miękkie bez dożylnego lub doustnego podawania kontrastu, dla większości obrazów tkanek miękkich u dzieci rozsądne jest napięcie 120 kVp.
g. Zwiększenie wychylenia – wychylenie to stosunek odległości, na jaką przesuwa się stół TK w skanerze podczas obrotu gantry o 360°, do szerokości wiązki promieniowania rentgenowskiego w kierunku z. Zwiększone wartości nachylenia nie powodują błędów rekonstrukcji pogarszających jakość obrazu, dopóki punkt anatomii nie zostanie zobrazowany przy obrocie o mniej niż 180°. W przypadku większości skanerów występuje to przy wartościach pitch większych niż 1,4. Zaletą zwiększonego skoku jest zmniejszenie dawki promieniowania, jeśli inne parametry nie ulegną zmianie, ponieważ każdy punkt anatomii jest napromieniany przez krótszy czas. Dawka promieniowania jest proporcjonalna do 1 / pitch. Zwiększenie skoku powoduje skrócenie czasu od początku do końca akwizycji danych. Zmniejsza to prawdopodobieństwo wystąpienia artefaktów ruchowych i problemów z zatrzymaniem oddechu. Wadą zwiększenia pitch jest wzrost kwantowej motoryki w obrazach, jeśli inne parametry nie są zmieniane. Wybór skoku musi być zrównoważony z wyborem mAs, aby uzyskać odpowiednią dawkę dla pacjenta i jakość obrazu. Ogólnie, w przypadku obrazowania ciała u dzieci należy stosować podziałkę około 1,3-1,4 i krótki czas rotacji (∼ 0,5 sekundy), aby zminimalizować całkowity czas skanowania. Zwiększyć natężenie prądu lampy zgodnie z wymaganiami, aby uzyskać docelową dawkę dla pacjenta omówioną wcześniej.
h. Ręczna lub automatyczna kontrola ekspozycji – Większość najnowocześniejszych tomografów komputerowych ma pewien poziom AEC, który ma za zadanie zmieniać natężenie prądu lampy (mA) w odpowiedzi na długość drogi promieniowania rentgenowskiego przez ciało pacjenta. Dlatego natężenie prądu w trybie automatycznym zmienia się wraz z obrotem wiązki między projekcjami bocznymi tylno-przednią, przednio-tylną i innymi oraz w miarę przesuwania się wiązki wzdłuż kierunku z ciała pacjenta. Funkcja AEC została zaprojektowana w taki sposób, aby tworzyć obrazy o tym samym motywie kwantowym niezależnie od długości drogi promieniowania przez ciało pacjenta. Konstrukcja niektórych skanerów pozwala na proste zastosowanie AEC zarówno w przypadku pacjentów dorosłych, jak i dzieci. Niestety, konstrukcja niektórych tomografów komputerowych nie jest intuicyjna i może być trudna do opanowania przez operatora w przypadku pacjentów pediatrycznych. Ten tryb automatyczny, jeśli występuje, może być wybrany lub wyłączony przez operatora. Gdy tryb automatyczny jest wyłączony, prąd lampy pracuje ze stałą wartością niezależnie od projekcji obrotowej wiązki lub położenia wiązki wzdłuż osi z pacjenta. Trybu AEC tomografu komputerowego nie należy używać do obrazowania pediatrycznego, jeśli operatorzy nie posiadają weryfikacji przez wykwalifikowanego fizyka medycznego za pomocą pomiarów, że użycie trybu AEC powoduje uzyskanie rozsądnych dawek dla pacjenta. W niektórych przypadkach użycie trybu AEC może zwiększyć dawkę dla pacjenta w porównaniu z trybem ręcznym.
.