Rofo 2004; 176(7): 1021-1030
DOI: 10.1055/s-2004-813198
Medizinphysik und Technik

© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Mehrschicht-Spiral-CT (MSCT) in der Kinderradiologie: Dosisreduktion bei der Untersuchung von Thorax und Abdomen

Multislice Spiral CT (MSCT) in Pediatric Radiology: Dose Reduction for Chest and Abdomen ExaminationsD. Honnef1 , J. E. Wildberger1 , A. Stargardt1 , C. Hohl1 , M. Barker2 , R. W. Günther1 , G. Staatz1
  • 1Klinik für Radiologische Diagnostik, Universitätsklinikum der RWTH Aachen
  • 2Klinik für Kinderheilkunde, Universitätsklinikum der RWTH Aachen
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Publication History

Publication Date:
06 July 2004 (online)

Zusammenfassung

Mit der Entwicklung der Mehrschicht-Spiral-Computertomographie (MSCT) ergeben sich insbesondere für die Untersuchung von Kindern neue Perspektiven. Der Einfluss verschiedener Parameter, wie z. B. Röhrenstrom-Zeit-Produkt (mAs), Röhrenspannung (kV), Kollimation und Tischvorschubverhältnis auf das Ausmaß der Dosisreduktion wird anhand bereits publizierter Daten sowie anhand eigener Untersuchungen an über 200 Kindern dargestellt. Die effektiven mAs für eine kindliche Thoraxuntersuchung bei 120 kV werden durch die Multiplikation des Körpergewichts in Kilogramm mit dem Faktor 1 bis 1,5 und bei Abdomenuntersuchungen mit dem Faktor 2 bis 2,5 berechnet. Für den Einsatz von kontrastmittelangehobenen 80-kV-Protokollen können die effektiven mAs vom 120-kV-Protokoll mit dem Faktor 2,7 multipliziert werden, um die effektiven mAs zu berechnen, mit denen eine dosisäquivalente Untersuchung erreicht wird. Ein Faktor unter 2,7 bedeutet somit eine weitere Dosisreduktion. Hierdurch konnte in unserem Patientengut die effektive Dosis im Vergleich zum Erwachsenenstandardprotokoll für den Thorax bei Säuglingen maximal bis zu 92 %, bei Kleinkindern bis zu 89 % und bei Schulkindern bis zu 80 %, für das Abdomen bei Säuglingen maximal bis zu 90 %, bei Kleinkindern bis zu 89 % und bei Schulkindern bis zu 83 % reduziert werden. Somit kann unter Berücksichtigung der MSCT-Technik und gezielten Wahl der CT-Untersuchungsparameter, angepasst an die jeweilige Fragestellung und das individuelle Gewicht des Kindes, eine deutliche Dosisreduktion im Vergleich zu Erwachsenenprotokollen erzielt werden ohne Verlust der diagnostischen Qualität.

Abstract

The advent of multislice spiral CT (MSCT) technique has led to new aspects of dose reduction, especially for the dedicated use of MSCT in children. Optimizing pediatric MSCT protocols according to the clinical problem allows reduction of radiation exposure to a minimum without loss of diagnostic quality. The different parameters that influence the degree of dose reduction, like tube current-time product (mAs), tube voltage (kV), collimation and pitch, are discussed in context with previously published data and our own experience in nearly 200 pediatric CT examinations. In our department, the effective mAs is calculated for a pediatric chest MSCT by multiplication of the body weight in kilogram with a factor of 1 to 1.5 and for a pediatric abdominal MSCT by multiplication with a factor of 2 to 2.5. To calculate the equivalent effective dose for a contrast media-enhanced 80 kV protocol, the effective mAs of the 120 kV protocol can be multiplied by 2.7. A factor less than 2.7 means further dose reduction. Compared to the radiation exposure with a standard adult protocol, the effective dose in a pediatric thoracic MSCT could be reduced by up to 92 % in neonates, 89 % in toddlers and 80 % in school children. In abdominal MSCT, the effective dose could be reduced by up to 90 % in neonates, 89 % in toddlers and 83 % in school children. Using an adequate MSCT technique in children by adjusting the CT scanning parameters to the clinical question and body weight of the examined child enables a significant reduction of radiation exposure in comparison to standard MSCT protocols.

Literatur

  • 1 Regulla D, Griebel J, Noßke D. et al . Erfassung und Bewertung der Patientenexposition in der diagnostischen Radiologie und Nuklearmedizin.  Z Med Phys. 2001;  13 127-135
  • 2 Kalender W A, Schmidt B. Recent advances in CT: will doses go down or will they go up?.  Phys Medica. 2000;  16 137-144
  • 3 Brenner D J, Elliston C D, Hall E J. et al . Estimated risks of radiation induced fatal cancer from pediatric CT.  Am J Roentgenol. 2001;  176 289-296
  • 4 Paterson A, Frush D P, Donnelly L F. Are Settings Adjusted for Pediatric Patients?.  Am J Roentgenol. 2001;  176 297-301
  • 5 International Commission on Radiological Protection .1990 recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP publication 60 Oxford, England; Pergamon 1991
  • 6 Robinson A E, Hill E P, Harpen M D. Radiation dose reduction in pediatric CT.  Pediatr Radiol. 1986;  16 53-54
  • 7 Huda W, Scalzetti E M, Roskopf M. Effective doses to patients undergoing thoracic computed tomography examinations.  Med Phys. 2000;  27 (5) 838-844
  • 8 Klingenbeck-Regn K, Schaller S, Flohr T. et al . Subsecond multi-slice computed tomography: basics and applications.  Eur J Radiol. 1999;  31 110-124
  • 9 Tschäppeler H. Computertomographie. Benz-Bohm G Kinderradiologie Stuttgart; Thieme 1997 212
  • 10 Frush D P, Donnelly L F. Helical CT: scanning in children - technical considerations and body applications.  Radiology. 1998;  209 37-48
  • 11 Frush D P, Donnelly L F, Bisset I II GS. Effect of scan delay on hepatic enhancement for pediatric abdominal multislice helical CT.  Am J Roentgenol. 2001;  176 1559-1561
  • 12 Pappas J N, Donnelly L F, Frush D P. Reduced frequency of Sedation of Young Children with Multisection Helical CT.  Radiology. 2000;  215 897-899
  • 13 Donnelly L F, Frush D P, Nelson R C. Multislice helical CT to facilitate combined CT of the neck, chest, abdomen, and pelvis in children.  Am J Roentgenol. 2000;  174 1620-1622
  • 14 McNitt-Gray M F. Radiation dose in CT.  Radiographics. 2002;  22 1541-1553
  • 15 Kalender W A, Schmidt B, Zankl M. et al . A PC program for estimating organdose and effective dose values in computed tomography.  Eur Radiol. 1999;  9 555-562
  • 16 Stamm G, Nagel H D. CT-Expo - ein neuartiges Programm zur Dosisevaluierung in der CT.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 1570-1576
  • 17 Slovis T L. The ALARA Concept in pediatric CT: Myth oder reality.  Radiology. 2002;  223 5-6
  • 18 Scharitzer M, Hormann M, Puig S. et al . Aufnahmetechnik und Untersuchungsprotokolle beim pädiatrischen Notfall.  Radiologe. 2002;  42 146-152
  • 19 Stöver B, Rogalla P. CT-Untersuchungen beim Kind. Technik und Indikationen.   Radiologe. 1999;  39 455-462
  • 20 Ravenel J G, Scalzetti E M, Huda W. et al . Radiation exposure and image quality in chest CT examinations.  Am J Roentgenol 2001. 2001;  177 279-284
  • 21 Huda W, Atherton J V, Ware D E. et al . An approach for the estimation of effective radiation dose at CT in pediatric patients.  Radiology. 1997;  203 417-422
  • 22 Ware D E, Huda W, Mergo P J. et al . Radiation effective doses to patients undergoing abdominal CT examinations.  Radiology. 1999;  210 645-650
  • 23 Brody A S. Thoracic CT Technique in children.  J Thorac Imag. 2001;  16 259-268
  • 24 Donnelly L F, Emery K H, Brody A S. et al . Minimizing radiation dose for pediatric body: applications of single-detector helical CT. Strategies at a large children’s hospital.  Am J Roentgenol. 2001;  176 303-306
  • 25 Vock P. CT-Exposition beim Kind: Geht das Erwachen der Amerikaner auch uns Europäer an?.  Radiologe. 2002;  42 697-702
  • 26 Rogalla P, Meiri N, Juran R. et al . Niedrig-Dosis-CT beim Kind: Formel zur Berechnung des Röhrenstroms.  Fortschr Röntgenstr. 2003;  175 186
  • 27 Schaller S, Niethammer M U, Chen X. et al . Comparison of signal-to noise and dose values at different tube voltages for protocol optimazation in pediatric.  Radiology. 2001;  221 (P) 366
  • 28 Lewis M A. Multislice CT: opportunities and challenges.  Br J Radiol. 2001;  74 779-781
  • 29 Rubin G D, Leung A N, Robertson V J. et al . Thoracic spiral CT: influence of subsecond gantry rotation on image quality.  Radiology. 1998;  208 771-776
  • 30 Herzog P, Jakobs T F, Wintersperger B J. et al . Strahlendosis und Möglichkeiten zur Dosisreduktion in der Mehrschicht-CT.  Radiologe. 2002;  42 691-696
  • 31 Silverman P M, Kalender W A, Hazle J D. Common terminology for single and multislice helical CT.  Am J Roentgenol. 2001;  176 1135-1136
  • 32 Conway B J, Me G rohan JL, Antonsen R G. et al . Average radiation dose in standard CT examinations of the head: results of the 1990 NEXT survey.  Radiology. 1992;  184 135-140
  • 33 Maier W, Nagel H D. Meßtechnik, Referenzwerte, Beispiele. Anhang. Nagel HD Strahlenexposition in der Computertomographie ZVEI 1999: 55-69
  • 34 Giacomuzzi S M, Erckert B, Schopfi T. et al . Das „Smart-Scan-Verfahren” der Spiral-Computertomographie: Eine neue Methode der Dosisreduktion.  Fortschr Röntgenstr. 1996;  165 10-16
  • 35 Greess H, Baum U, Wolf H. et al . Dose reduction in computed tomography by attenuation-based on-line modulation of tube current: evaluation of six anatomical regions.  Eur Radiol. 2000;  10 391-394
  • 36 Greess H, Nomayr A, Wolf H. et al . Dose reduction in CT examination of children by an attenuation-based on-line modulation of tube current (CARE Dose).  Eur Radiol. 2002;  6 1571-1576
  • 37 Prokop M. Überblick über Strahlendosis und Bildqualität in der Computertomographie.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 631-636
  • 38 Toth T L. Dose reduction opportunities for CT scanners.  Pediatr Radiol. 2002;  32 261-267
  • 39 Kachelrieß M, Leidecker C, Kalender W A. Image quality-oriented automatic exposure control (iqAEC) for spiral CT.  Radiology. 2001;  221 (P) 366
  • 40 Kachelrieß M, Leidecker C, Kalender W A. Patient dose reduction by combining automatic exposure control (AEC) with multidimensional adaptive filtering (MAP) for spiral CT.  Eur Radiol. 2002;  12 (2) 196
  • 41 Flohr T H, Klingenbeck-Regn K, Ohnesorge B. et al .Multislice scanning with the Somatom Volume Zoom. Marincek B, Ros PR, Reiser M et al Multislice CT: A practical guide New York; Springer 2000 1: 4-21
  • 42 Prokop M. Dosisoptimierung in der thorakalen Computertomographie.  Radiologe. 2001;  41 269-278
  • 43 Uffmann M, Prokop M. Multislice-CT der Lunge.  Radiologe. 2001;  41 240-247
  • 44 Prokop M, Schaefer-Prokop C M, Galanski M. Dose reduction vs. image quality in spiral CT: How far down can we go in clinical practice?. Krestin GP, Glazer GM Advances in CT, IV Berlin, Heidelberg, New York; Springer 1998: 16-26
  • 45 Husstedt H, Prokop M, Becker H. Fensterweite als dosisrelevanter Parameter bei Hochkontraststrukturen in der CT.  Fortschr Röntgenstr. 1998;  168 139-143
  • 46 Suess C, Chen X. Dose optimization in pediatric CT: current technology and future innovations.  Pediatr Radiol. 2002;  32 729-734
  • 47 Kachelrieß M, Kalender W A. Dose reduction by generalized 3D adaptive filtering for conventional and spiral-, single-, multirow- and cone-beam CT: Theoretical considerations, simulations, phantom measurements and patient studies.  Radiology. 1999;  213 (P) 283
  • 48 Kopka L, Rogalla P, Hamm B. Mehrschicht-Spiral-CT des Abdomens.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 273-282
  • 49 Rogalla P, Stöver B, Scheer I. et al . Low-dose spiral CT: applicability to paediatric chest imaging.  Pediatr Radiol. 1999;  29 565-569
  • 50 Wormanns D, Diederich S, Lenzen H. et al . Abdominal Spiral CT in children: Which radiation exposure is required?.  Eur Radiol. 2001;  11 2262-2266
  • 51 Frush D P, Slack C G, Hollingsworth C L. et al . Computer-simulated radiation dose reduction for abdominal multidetector CT of pediatric patients.  Am J Roentgenol. 2002;  179 1107-1113
  • 52 Frush D P, Soden B, Frush K S. et al . Improved pediatric multidetector body CT using a size-based color-coded format.  Am J Roentgenol. 2002;  178 721-726

Dr. Dagmar Honnef

Klinik für Diagnostische Radiologie

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