Zugl.: Giessen, Universiẗat, Diss., 2008.

Zugl.: Giessen, Universiẗat, Diss., 2008.

München, Techn. Univ., Diss., 2004.

Hintergrund: Die CT-Pulmonalisangiographie (CTPA) ist diagnostischer Goldstandard der Diagnostik der Lungenarterienembolie (LAE). Durch Dual-Energy CT (DECT) können mithilfe von Joddistributionskarten LAEs auf Segment- und Subsegmentebene besser detektiert werden. Neben der etablierten Dual-Source-Technik ermöglicht ein Split-Filter eine DECT-Akquisition mit Single-Source-Scannern. Ein solcher SF-DECT-Scanner sollte hinsichtlich der Bildqualität sowie der Strahlendosis mit einem etabliertem DS-DECT-Gerät verglichen werden. Material und Methoden: Insgesamt wurden 135 Patienten eingeschlossen, die eine CTPA erhielten: 68 erhielten einen DS-DECT-Scan mit 90/Sn150 kV und 67 einen SF-DECT-Scan mit Au/Sn120 kV. Für beide Protokolle wurden farbkodierte Joddistributionskarten erstellt. Die objektive (CT-Abschwächung in relevanten Gefäßen in HU, Signal-Rausch-Verhältnis (SNR), Kontrast-Rausch-Verhältnis (CNR), perfused blood volume (PBV)) und subjektive Bildqualität (2 Befunder (B), 5-Punkte-Likert-Skala) sowie Dosisparameter wurden erhoben und verglichen. Ergebnisse: Alle CTPAs waren von diagnostischer Qualität. Ihre subjektive Bildqualität wurde in 80,9/82,4% (B1/B2) der DS-DECT und in 77,6/76,1% der SF-DECT als exzellent oder gut bewertet. Die subjektive Bildqualität der Joddistributionskarten der SF-DECT wurde von beiden Befundern als schlechter beurteilt. Die HU-Werte der relevanten Gefäße unterschieden sich nicht signifikant (p>0.05), SNR und CNR der SF-Gruppe waren in zentralen Gefäßen jedoch höher (p<0.05); die PBV-Werte der SF-Gruppe waren teils höher (p<0.05). Alle erhobenen Dosisparameter waren in der SF-Gruppe höher (p<0,05). Konklusion: In der diagnostischen Abklärung eines V.a. eine akute LAE ermöglicht der Einsatz eines Split-Filters an einem Single-Source-CT-Scanner eine Dual-Energy-Untersuchung. Dies geht im Vergleich zu etablierten DS-Scannern jedoch mit einer schlechteren Qualität der Joddistributionskarten und einer höheren Strahlendosis einher. / Background: CT pulmonary angiography (CTPA) has established as reference standard in the diagnostic workup of suspected pulmonary embolism (PE). With dual-energy CT (DECT), iodine maps can help to detect segmental and subsegmental PEs. Next to established dual-source techniques, the use of a split-filter enables DECT acquisition with single-source scanners. This study compared a SF-DECT scanner with an established DS-DECT scanner with regard to image quality and radiation dose. Material and Methods: A total of 135 patients receiving a CTPA were included: 68 received a DS-DECT scan with 90/Sn 150 kV and 67 received a SF-DECT scan with Au/Sn 120 kV. Color-coded iodine-distribution maps were reconstructed for both protocols. Objective (CT attenuation in relevant vessels in HU, signal-to-noise ratio (SNR), contrast-to-noise ratio (CNR), perfused blood volume (PBV)) and subjective image quality (2 readers (R), 5-point Likert scale) as well as radiation dose parameters were documented and compared. Results: All CTPAs were of diagnostic image quality. Subjective image quality was rated as excellent or good in 80,9/82,4% (R1/R2) of DS-DECT scans and in 77,6/76,1% of SF-DECT scans. Subjective image quality of iodine maps of SF-DECT scans was rated lower by both readers. For objective image quality, CT attenuation in HU of relevant vessels did not differ significantly (p>0.05), while SNR and CNR of central vessels in the SF-collective were significantly higher (p<0.05); some PBV-values of the SF-collective were significantly higher (p<0.05). All assessed radiation dose parameters were significantly higher in the SF-collective (p<0.05). Conclusion: In the diagnostic workup of suspected PE the use of a split-filter enables dual-energy acquisition with a single-source CT scanner. However, this is associated with a lower image quality of iodine maps and a higher radiation dose compared to established DS scanners.

Aufgrund der hohen Patientendosen bei der CT und des möglichen Strahlenrisikos ist es wichtig, daß die Patientendosis bestimmt werden kann und optimiert wird. Die Bestimmung der Patientendosis erfolgt durch Berechnung mit Hilfe von Konversionsfaktoren oder Messung meist mit Hilfe von Thermolumineszenzdosimetern und einem gewebeäquivalenten anthropomorphen Phantom. Ein Problem bei der Dosisberechnung liegt darin, daß nicht für alle Geräte spezifische Konversionsfaktoren exisitieren. Probleme bei der Dosismessung liegen darin, daß das gewebeäquivalente Phantom sehr teuer ist, die Handhabung auf dem CT-Tisch umständlich und die Auswertung der Dosimeter zeitaufwendig ist. Eine Lösungsmöglichkeit ist die Verwendung des Computertomographie-Dosisindex CTDI und des Dosislängenproduktes, zwei Dosisgrößen, die sich aus Messungen in einfachen zylindrischen Plexiglasphantomen ableiten lassen. Der CTDI ist heute beim Hersteller erfragbar. Nach eigenen vergleichenden Untersuchungen liefert der CTDI einen brauchbaren Wert für die Dosen der Organe, die vollständig in der Untersuchungsregion liegen. Das Dosislängenprodukt korreliert sehr gut mit der effektiven Dosis, die als Vergleichsmaß für das angenommene Strahlenrisiko herangezogen wird. Es ist hilfreich zur einfachen und schnellen Abschätzung der effektiven Dosis, wenn keine geeigneten Konversionsfaktoren vorliegen. Zu den Möglichkeiten der Dosisoptimierung gehören die Reduzierung des Gesamt-mAs-Produktes durch Erhöhung des pitch bei der Spiral-Technik, die Niedrigdosis-CT für bestimmte Fragestellungen und die Bleiabdeckung von Organen außerhalb der Untersuchungsregion. Eine weitere Möglichkeit ist die Dosisbeschränkung. Hierzu sieht die Patientenrichtlinie der Europäischen Gemeinschaft von 1997 die Etablierung von diagnostischen Referenzwerten vor. Im Working Document der europäischen Kommission werden der CTDI und das DLP als Referenzdosisgrößen vorgeschlagen. Dabei wird das 3. Quartil der mittleren Dosiswerte von allen untersuchten Zentren als Referenzwert verwendet. Das Problem ist, daß die vorgeschlagenen Referenzwerte sich auf Ergebnisse einer älteren Dosiserhebung an konventionellen CT-Geräten aus den späten 80-er Jahren stützen. Eine aktuelle von uns durchgeführte Dosiserhebung in Berlin zeigt, daß die Werte für CTDI und DLP bei der Spiral-CT deutlich geringer sind als bei der konventionellen CT. Die vorgeschlagenen Referenzwerte sind für die Spiral-CT also zu hoch. Bei der Aufstellung von neuen Referenzwerten sollten daher die Dosiswerte für die Spiral-CT besondere Berücksichtigung finden. / Due to the high radiation dose to the patient in CT and the possible radiation risk it is important to determine and to optimize the patient dose. The determination of the patient dose is performed by calculation with the help of conversion factors or measurement mostly with the help of thermoluminescence dosemeters and tissue-equivalent anthropomorphic phantom. Problem in dose calculation occurs when machine specific conversion factors are not available. Problems in dose measurement are the very high cost of tissue-equivalent phantom, the difficulty in the handling of the phantom on the patient desk and the time consuming reading of the dosemeters. A possible solution is the use of computed tomography dose index (CTDI) and dose length product. These are two dose quantities that can be derived from measurements in simple cylindrical polymethylmetacrylate phantoms. CTDI can be provided by the manufacturer. According to own comparative examinations CTDI provides a useful value for the dose of organs, that lie completely within the examination region. The dose length product shows very good correlation with the effective dose, that is used to compare the supposed radiation risk from different examinations. It is useful for a simple and quick estimation of the effective dose when appropriate conversion factors are not provided. Possibilities to optimize the patient dose are reduction of the total mAs-product by increasing the pitch in spiral CT, low dose CT for some clinical questions and lead shielding of organs outside the examination region. A further possibility is the dose restriction. For this the Council Directive of 1997 of the European Union provides that diagnostic reference levels are established. In the Working Document of the European Commission CTDI and dose length product are proposed as reference dose quantities. The third quartile of the average dose values in all examined centers is used as reference dose values. Problem is , that the proposed reference dose values are derived from the results of an older survey on conventional CT machines in the late eighties. A topical survey performed by us in Berlin shows that the values for CTDI and dose length product are lower for spiral CT than for conventional CT. Therefore the proposed reference dose values are too high for spiral CT machines. In the establishment of new reference dose values particularly the dose values of spiral CT should be considered.

Maschinelle Beatmung kann neben den gewünschten Effekten eine vorbestehende Lungenerkrankung weiter aggravieren und sogar das Lungenparenchym zuvor lungengesunder Patienten schädigen. Mit Hilfe der quantitativen Computertomographie (qCT) können pathologische Belüftungszustände und gegebenenfalls durch maschinelle Beatmung verursachte Schäden analysiert werden. Solche auf der qCT basierende Analysen der Lungenbelüftung werden jedoch potentiell durch CT-Akquisitions- und Bildrekonstruktionsparameter beeinflusst. Um die Ergebnisse vor allem von Analysen des überbelüfteten Lungenvolumens richtig bewerten zu können, müssen solche Einflüsse untersucht werden. Bei 10 Versuchstieren (Schweine) wurden bei einem konstanten Atemwegsdruck von 25 cm H2O zuerst bei gesunder Lunge und dann erneut nach experimenteller Lungenschädigung CT-Bildserien mit zwei unterschiedlichen Strahlendosen angefertigt. Von diesen Rohdaten wurden Bildserien mit unterschiedlichen Rekonstruktionsparametern angefertigt und in jeder dieser Bildserien das überbelüftete Lungenvolumen bestimmt. Sowohl die Schichtdicke, der Filter als auch die Stromstärke hatten einen signifikanten Einfluss auf das eigentlich konstante überbelüftete Lungenvolumen, der jedoch nur teilweise klinisch relevant war. Bei der Interpretation von Messungen des überbelüfteten Lungenvolumens sollten dennoch die Einflüsse der genannten Parameter beachtet und für Vergleichsuntersuchungen gleiche Parametereinstellungen verwendet werden. Eine Dosisreduktion scheint dabei für Messungen des überbelüfteten Lungenvolumens praktikabel.

Maschinelle Beatmung kann neben den gewünschten Effekten eine vorbestehende Lungenerkrankung weiter aggravieren und sogar das Lungenparenchym zuvor lungengesunder Patienten schädigen. Mit Hilfe der quantitativen Computertomographie (qCT) können pathologische Belüftungszustände und gegebenenfalls durch maschinelle Beatmung verursachte Schäden analysiert werden. Solche auf der qCT basierende Analysen der Lungenbelüftung werden jedoch potentiell durch CT-Akquisitions- und Bildrekonstruktionsparameter beeinflusst. Um die Ergebnisse vor allem von Analysen des überbelüfteten Lungenvolumens richtig bewerten zu können, müssen solche Einflüsse untersucht werden. Bei 10 Versuchstieren (Schweine) wurden bei einem konstanten Atemwegsdruck von 25 cm H2O zuerst bei gesunder Lunge und dann erneut nach experimenteller Lungenschädigung CT-Bildserien mit zwei unterschiedlichen Strahlendosen angefertigt. Von diesen Rohdaten wurden Bildserien mit unterschiedlichen Rekonstruktionsparametern angefertigt und in jeder dieser Bildserien das überbelüftete Lungenvolumen bestimmt. Sowohl die Schichtdicke, der Filter als auch die Stromstärke hatten einen signifikanten Einfluss auf das eigentlich konstante überbelüftete Lungenvolumen, der jedoch nur teilweise klinisch relevant war. Bei der Interpretation von Messungen des überbelüfteten Lungenvolumens sollten dennoch die Einflüsse der genannten Parameter beachtet und für Vergleichsuntersuchungen gleiche Parametereinstellungen verwendet werden. Eine Dosisreduktion scheint dabei für Messungen des überbelüfteten Lungenvolumens praktikabel.:Inhaltsverzeichnis 0 Abkürzungsverzeichnis 1 1 Einleitung 3 1.1 Ventilator-associated Lung Injury (VALI) 3 1.2 Computertomographie und Diagnostik von Lungenerkrankungen 5 1.3 Spiral-CT 9 1.4 Datenerfassung und Bildrekonstruktion 10 1.5 Grundlagen zur Dichtemessung 12 1.6 Einfluss von Filter und Schichtdicke auf das Bild 13 1.7 Einfluss von Filter und Schichtdicke auf die Analyse der pulmonalen Überbelüftung 15 1.8 Zielstellung 17 2 Materialien und Methodik 18 2.1 Versuchstiere 18 2.2 Überblick über den Versuchsablauf 18 2.2.1 Prämedikation und Narkoseführung 18 2.2.2 Induktion des Lungenschadens 20 2.2.3 CT-Scans und Bildrekonstruktionen 21 2.3 Segmentierung und volumetrische Analyse 22 2.4 Statistische Analyse 24 3 Ergebnisse 26 3.1 Einfluss von Schichtdicke, Filter und Stromstärke auf normale Lungen 26 3.2 Einfluss von Schichtdicke, Filter und Stromstärke auf geschädigte Lungen 34 3.3 Vergleich der automatischen und manuellen Segmentierung 38 4 Diskussion 40 4.1 Einfluss von Schichtdicke und Filter 42 4.2 Einfluss der Stromstärke 49 4.3 Einfluss der experimentell induzierten Lungenschädigung 53 4.4 Vergleich der Segmentierungssoftware 55 4.5 Diskussion der Methodik 55 4.6 Schlussfolgerung 58 5 Zusammenfassung der Arbeit 60 6 Literaturverzeichnis 63 7 Danksagung 77 8 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 78