Abdomen CT bei Kindern Wann? Wie? - cdn.drg.de · E.Sorantin, „Abdomen CT bei Kindern – Wann?...
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E.Sorantin, „Abdomen CT bei Kindern – Wann? Wie?“, Jena 2015
Abdomen CT bei Kindern –
Wann? Wie?
Univ.-Prof. Erich Sorantin Klinische Abteilung für Kinderradiologie
Univ.-Klinik für Radiologie Graz
Email: [email protected], Skype: guru-graz
E.Sorantin, „Abdomen CT bei Kindern – Wann? Wie?“, Jena 2015
Wo stehen wir heute?
NCRP Rep.160 nach T.Slovis Pediatr Radiol 2011,
E.Sorantin, „Abdomen CT bei Kindern – Wann? Wie?“, Jena 2015
Wie ist die Praxis?
• Häufigste CT Untersuchungen (PiDRL):
46,8%
27,8%
13,7%
6,3%
3,6% 1,8%
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
30,0%
35,0%
40,0%
45,0%
50,0%
CT Head/Neck CT Thorax CT Abdomen CT Extremities CT Pelvis CT Cardiac
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Wie ist die Praxis?
• IAEA Umfrage in 40 Ländern:
– In 50% keine Kinderprotokolle
– Protokolle per Indikation nur in 57%
– CTDI für cCT 2-5x soviel bei Erwachsenen Optimierung?
Jenia Vassileva, Madan M. Rehani, AJR:198, May 2012
Jenia Vassileva & Madan M. Rehani,
Kimberly Applegate & Nada A. Ahmed,
Humoud Al-Dhuhli & Huda M. Al-Naemi, Eur Radiol (2013) 23:623–631
– NB: ALARA wurde 1912 publiziert A.Oestreich RadioGraphics 2014; 34:1457–1460
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Wie ist die Praxis?
• CT Beitrag kollektiven Dosis:
Region Description (PiDRL) Relative collective effective dose to
population, normalized to thorax
radiography.
Radiography
Thorax Thorax AP/PA 1,0
Spine Cervical spine AP/PA and LAT
Thoracic spine AP/PA and LAT
Lumbar spine AP/PA and LAT
Whole spine/Scoliosis AP/PA,
AP/PA+LAT
Abdomen-pelvis Abdomen-pelvis AP 0,1
Pelvis and hip AP
Skull AP/PA + LAT 0,01
Computed Tomography (CT)
Routine 2,6
Sinus
Inner ear/ Internal auditory
means
Ventricular size (shunt)
Routine chest 10,2
Cardiovascular CTA
Abdomen 4,5
Abdomen+pelvis
Trunk Neck+chest+abdomen+pelvis
(trauma, oncology)
Spine Cervical+thoracic+lumbar
Head
Chest
Abdomen
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Wann CT?
• Schwierige Frage:
– MR und US zu bevorzugen
– Geräteaustattung der Abteilung
• US, Radiographie, Durchleuchtung
• CT
• MR?
• CT und MR?
– Verfügbarkeit
• Termine, Zeitschlitze etc.
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Wann CT?
– American College of Pediatrics (www.aap.org)
• How can we minimize radiation risk? – There are ways to ensure that your patient is exposed to the
smallest amount of radiation possible during an imaging study. The Image Gently Campaign is promoting optimal scanning strategies for children, and they are listed below:
– Image when there is a clear medical benefit.
– Use the lowest amount of radiation for adequate imaging based on size of the child (reducing tube output – kVp and mAs)
– Image only the indicated area
– Avoid multiple scans
– Use alternative diagnostic studies (such as ultrasound or MRI) when possible)
https://www.aap.org/en-us/about-the-aap/Committees-Councils-Sections/Section-on-Radiology/Pages/What-Every-Pediatrician-Should-Know.aspx
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Wann Abdomen CT?
• Polytrauma: – Der Begriff „Polytrauma“ steht für eine gleichzeitig entstandene Verletzung mehrerer
Körperregionen oder Organsysteme. Dabei ist bereits eine einzelne dieser Verletzungen oder die Kombination mehrerer für den Betroffenen lebensbedrohlich (Deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie).
• Urolithiasis:
– nur bei spez. Fragestellungen
• Orthopädie in Ergänzung MR
• Ev. Planungs CT (Eingriffe, Strahlenth.)
• Wenn kein MR möglich/verfügbar
– Abszesssuche
– Postoperative Komplikationen
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Abd.CT-Wie: Dosisfaktoren
• Scoutview (Länge, Röhrenposition, Bismuth)
• „Field of View“ – asym. Formfilter
• Scanlänge („Excess Range“)
• Scantechnik (single slice, spiral, volume)
• Schichtdicke, mAs, kV, Pitch
• Automated exposure control (AEC)
• Bildrekonstruktion
– (Kernel, Backproj, stat. Rekonstruktion)
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„Imaging Chain“ - CT
Referring Diagnosis
Protocoll
Image Reconstruction (Kernel, Backproj, stat. Rekonstruktion)
Image Transfer
Visual Perception
Scoutview, Scan length, Shielding, FOV
Exposuresettings
(kV, mAs, Slice Thickness, Pitch...)
Type
(Single Slice, Helical, Volume)
AEC (automated exposure control)
Display Device
E.Sorantin, Pediatr Radiol. 2008, EJR 2011
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Imag.Chain - Scoutview
• Üblicherweise nicht beachtet • Wichtige Parameter
• Länge • Belichtungswerte:
• Üblicherweise konstant für alle Patienten
• Röhrenposition: • Top • Down
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Imag.Chain-Scoutview
• Thorax Jugendlicher – Röhre „down“: • Gesamtdosiseinsparung:
• Summe: 16.5% • Mittelwert: 15.1%
• Schilddrüse Mamma: • Mittelwert: 63.9%
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Babies, Kleinkinder: 80 – 100 kV Ausnahme HiRes Kernels
Ab Schulalter: 120kV Thorax: AEC, SD = 12 HU Achtung: üblicherweise niedrigste mA=30!!! – wird nicht benötigt!!!
Abdomen: 150% der Thoraxdosis
Scoutview AEC
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Imag.Chain-Scanlänge
Scan length
• DLP: 36.8
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Imag.Chain-Scanlänge
• Scanlänge
DLP: 69.8
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• Patienten: • 739 Thorax CT (Einzelregion):
• Routine Follow-Up kinderonk.Patienten • Von 90 Patienten: Alter 14.9±5.0, 1.2-24.7a
• Methoden: • Totale Scanlänge:
• Distanz table_start – table_end
• Gewünschte Scanlänge: • Lungenapex Lungenbasis
• Overscanning: Normalsiert zu Gew.Scanlänge
Imag.Chain-Scanlänge
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n.s.
Imag.Chain-Scanlänge
• Patientenalter vs RT Team Erfahrung:
• „Experienced Team“: 15.2
5.0a (n=184)
• „Young Team:“ 14.9
5.0a (n=555)
• Total overscanning:
– Mean: 14.5
6.9%
– Min: 1.02, Max: 43.5%!!!!
• „Total overscanning“ vs Team:
– Experienced Team: 12.96
6.9%
– Young Team: 14.99
6.9%
P<0.05
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• ANOVA:
Df SumSq MeanSq F value Pr(>F) scout12 2 112.9 56.5 0.7317 0.4842253 team 1 1079.3 1079.3 13.9892 0.0003418*** AGE 1 1365.6 1365.6 17.6999 6.637e-05*** scout12:team 1 151.5 151.5 1.9639 0.1649141 scout12:AGE 1 48.1 48.1 0.6240 0.4318889 team:AGE 1 68.8 68.8 0.8923 0.3476542 scout12:team:AGE 1 44.5 44.5 0.5764 0.4499225 Residuals 81 6249.6 77.2
Imag.Chain-Scanlänge
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Thyroid 75,6%
Mamma 58%
Imag.Chain-Shielding/AEC
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• Automated Exposure Control: • Z, XYZ Modulation (4D Modulation)
• Bismuth Shielding: • Augen • Schilddrüse • Thorax • Gonaden
• Kann man das kombinieren??
Imag.Chain-Shielding/AEC
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• Baby & Kinderphantom
Imag.Chain-Shielding/AEC
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• Scans (Baby & Kind): • Kein Bismuth • Bismuth nicht beim Scoutview aber Scan • Bismuth bei Scoutview und Scan
• Fixe mAs Werte = 100% Dose • Z – Modulation • XYZ – Modulation
Imag.Chain-Shielding/AEC
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0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
No
Modulation
Bismuth
Scan, not
Topo
Bismuth Scan
and Topo
No Bismuth Z
Modulation
Bismuth
Scan, not
Topo Z
Modulation
Bismuth Scan
and Topo Z
Modulation
No Bismuth
XYZ
Modulation
Bismuth
Scan, not
Topo XYZ
Modulation
Bismuth Scan
and Topo
XYZ
Modulation
Dosis abs. Dosis relat. Dose Saving
Saving > 60% p < 0.0024
Baby - Shielding/AEC
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0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
No Modulation Bismuth Scan,
not Topo
Bismuth Scan
and Topo
No Bismuth Z
Modulation
Bismuth Scan,
not Topo Z
Modulation
Bismuth Scan
and Topo Z
Modulation
No Bismuth
XYZ Modulation
Bismuth Scan,
not Topo XYZ
Modulation
Bismuth Scan
and Topo XYZ
Modulation
Dosis abs. Dosis relat. Dose Saving
Saving > 70% p << 0.0001
Child - Shielding/AEC
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von H.D.Nagel, Philips Medizinsysteme, Clinical Science CT, Hamburg /D
Imag. Chain: Technik
• Overbeaming
E.Sorantin, „Abdomen CT bei Kindern – Wann? Wie?“, Jena 2015
von H.D.Nagel, Philips Medizinsysteme, Clinical Science CT, Hamburg /D
Imag. Chain: Technik
• Overbeaming
E.Sorantin, „Abdomen CT bei Kindern – Wann? Wie?“, Jena 2015
von H.D.Nagel, Philips Medizinsysteme, Clinical Science CT, Hamburg /D
Imag. Chain: Technik
• Overranging
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von H.D.Nagel, Philips Medizinsysteme, Clinical Science CT, Hamburg /D
Imag. Chain: Technik
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von H.D.Nagel, Philips Medizinsysteme, Clinical Science CT, Hamburg /D
Imag. Chain: Technik
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Scanmode DLPc
Helical (0.5 x 32) Scanlength 4.0cm 161%
Helical (0,5 x 64) Scanlength 4.0cm 182%
Volume Scanlength 4.0cm 100%
Sequence 40 x 1.0mm 541%
CT-Phantom 32cm, DLPc =Center dose, PTW-Chamber 9001 – 10cm, 120 kV, 160 mAs eff, UDoz.Dr.Mag.Stücklschweiger / Mag. Guss, Strahlenschutzstelle Univ.-Klinikum Graz
Imag. Chain: Technik
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Imag.Chain - Rauschen
Rauschen (Brook Theorem)
Rauschen ≈ 1/ √ mA Rauschen ≈ 1/ √ Rotationszeit Rauschen ≈ 1/ √ Schichtdicke
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• Kinder Rauschen : Dosis benutzt absolute Absorption relative Absorption:
Weniger Fett & Muskulatur Knochen geringer kalzifiziert
Imag. Chain - Rauschen
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Imag. Chain - Rauschen
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 1 2 3 4 5 6
relative Dose
rela
tive
No
isele
vel 1.0mm 0.5mm 2.0mm
q
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• Sampling Theorem (Nyquist Frequenz): Aufnahmesystem muß doppelte Auflösung haben Aber: MSCT überlappende Schichten (Increment 50% Schichtdicke) geometrische Auflösung OHNE DOSISERERHÖHUNG!!!!
50% overlap
Imag.Chain-Schichtdicke
No overlap
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• mAs – lineare Zusammenhang mit Dosis doppelte mAs doppelte Dosis
• Erhöhung von 4.0cm Körper DM 2x mAs für gleiches Rauschniveau
• Halbe Schichtdicke doppelte mAs für gleiches Rauschniveau
Imag. Chain- mAs
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Imag. Chain - kV
Contrast
• kV – quadratische Dosisabhängigkeit: • 120 kV 80kV:
• 80=2/3 * 120 • (2/3)2 = 4/9 ≈ 50% Dosis •
• 120 kV 100 kV: • 100=5/6 * 120 • (5/6)2 = 25/36 ≈ 66% Dosis
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Imag.Chain - Kernel
• Convolution
1 15 38 40 7 15
255 3 240 9 10 11
19 8 5 0 3 200
36 100 200 226 225 255
10 20 0 255 100 0
228 193 111 0 0 255
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
E.Sorantin, „Abdomen CT bei Kindern – Wann? Wie?“, Jena 2015
• HiRes Kernel erhöhen Rauschen • Cave: kein HiRes Kernel für
„automated exposure control“ (AEC)
Lee, C. H., Goo, J. M., Ye, H. J., Ye, S.-J., Park, C. M., Chun, E. J., Im, J.-G. Radiation dose modulation techniques in the multidetector CT era: from basics to practice.Radiographics, 28(5):1451–1459, 2008. URL http://dx.doi.org/10.1148/rg.285075075.
Imag. Chain - Kernel
E.Sorantin, „Abdomen CT bei Kindern – Wann? Wie?“, Jena 2015
• Kernel – können wir • Dosis sparen??????? • • YES WE CAN!!!!
• Kinderradiologie Graz neuer dosissparender Kernel eingeführt
≈ 50 % Dosiseinsparung sollte möglich sein
Imag.Chain - Kernel
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Imag.Chain - Kernel
• Dose: DLP FC 14 vs FC 17
0,00
600,00
Abdomen Chest CT-DSA Head/Neck Pelvis Spine
DLP FC14
DLP FC17
Mean FC14: 197.65 Mean FC17: 98.88 = 50%
p << 0.005
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Imag. Chain – Rekonst.
Bisher im CT „Back Projektion“ für Bildrekonstruktion verwendet
Nun neue, statische Verfahren verfügbar – Rauschen Dosis
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Dosis - Protokolle
• mAs: Rogalla – Stöver Formula (kV=120):
mAs = (Gewicht (kg) +5) x f Factor f: Thorax =1.0 Abdomen/Becken =1.5 Schädel =2-5
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• Absolute Dosisangaben unmöglich • CT Geräte unterschiedlich • Angaben können nicht von einer
Maschine auf andere kopiert werden • ua Bauartunterschiede (Fokus-Achs-Abstand) • Unterschiedliche Werte für verschiedene
Techniken (single slice, spiral, volume etc.)
• Allg. Richtlinien möglich • Phantomstudien der eigenen Maschine
notwendig (Kalibration)
Dosis – Protokolle
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• Image Gently / USA • Nun auch für 80 - 120 kV • Reduktionsfaktoren
• Basieren an optimierter Untersuchung von Erwachsenen (??!!??)
Dosis - Protokolle
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http://www.imagegently.org/Procedures/Interventional-Radiology/Protocols
Image Gently
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http://www.imagegently.org/Procedures/Interventional-Radiology/Protocols
Image Gently
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Protokolle – Graz: kV
• HU ändern sich in Abhängigkeit von kV
– Scannen bei 80/100/120 kV gleiche Dosis
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Protokolle – Graz: kV
• 1 – 2 (5)a: 80kV
• 2(5) – 14a: 100kV
– Koronar CT: 100kV
• > 12a: 120kV
• Was ist mit Patienten nicht altersentsprechenden BMI?
– Ca 30% weniger Dosis als altersüblich
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Optimale Dosis???
• Wie finden? • NB: Rauschen inverse proportional
Schichtdicke
• → Halbe Schichtdicke → doppeltes
Rauschen
• Warum nicht für Optimierung verwenden??
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Image Quality – CT
• Sorantin‘scher „Halve Slice Thickness Approach“: • Bilder mit halber Schichtdicke
Qualität gut nächste Untersuchung mit 20% Dosis
• Beginne von vorne!
E.Sorantin, „Abdomen CT bei Kindern – Wann? Wie?“, Jena 2015
„Imaging Chain“-CT
Referring Diagnosis
Protocoll
Image Reconstruction (Kernel, Backproj, stat. Rekonstruktion)
Image Transfer
Visual Perception
Scoutview, Scan length, Shielding, FOV
Exposuresettings
(kV, mAs, Slice Thickness, Pitch...)
Type
(Single Slice, Helical, Volume)
AEC (automated exposure control)
Display Device
E.Sorantin, Pediatr Radiol. 2008, EJR 2011
E.Sorantin, „Abdomen CT bei Kindern – Wann? Wie?“, Jena 2015
Hypothese
• „Imaging Chain“:
• JUST DO IT …..
60% Dosisreduktion mit JEDEM CT MÖGLICH
E.Sorantin, „Abdomen CT bei Kindern – Wann? Wie?“, Jena 2015
Kontrastmittel …
• Bolus Tracking Treshhold:
– 80 kV 280 HU (2-5a)
– 100 kV 230 HU (5-12a)
– 120 kV 200 HU (>12a)
• Achtung:
– Liegt ROI am Anfang/Ende der Scans?
– Wenn nicht Startverzögerung messen
– Pitfall: Wann kommt Atemkommando?
E.Sorantin, „Abdomen CT bei Kindern – Wann? Wie?“, Jena 2015
Kreativ Potential
• CTA und CT Phlebographie „One Run“
– z.B.: Transplantvorbereitung