samlet2 - med sidetal - Foreningen af Radiografer i Danmark

Mette Fiedel & Eva Holst

Bachelorprojekt

Hold 52

-1-

Juni 2005


Hold 52

Indholdsfortegnelse: Indledning. ........................................................................................................................4 Læsevejledning .........................................................................................................4 I. ........................................................................................................................................5 Problemfeltet og dets afgrænsning................................................................................5 Problemformulering. .....................................................................................................8 II ........................................................................................................................................9 Metode. .........................................................................................................................9 Generaliserbarhed ...................................................................................................10 Reliabilitet ...............................................................................................................10 Validitet...................................................................................................................10 Metode til indsamling af data......................................................................................10 Metode til bearbejdning af data...................................................................................11 Metode til beregning af dosis......................................................................................12 Metode til indsamling af litteratur...............................................................................13 III.....................................................................................................................................15 Udførsel af CTK..........................................................................................................15 Polypper ..................................................................................................................16 Kolorektale karcinomer...........................................................................................16 Diverticulosis coli ...................................................................................................17 Diverculitis coli.......................................................................................................17 Dosisbegrebet..............................................................................................................17 Sandsynlighed for stråleinduceret cancer....................................................................18 Delkonklusion .............................................................................................................21 IV. ...................................................................................................................................22 CT-teknik. ...................................................................................................................22 Tilbageprojektion ....................................................................................................23 Interpolation ............................................................................................................25 Multislice CT spiral/helical.........................................................................................26 Scanparametre. ............................................................................................................26 Snittykkelse. ............................................................................................................26 Scantid (s) ...............................................................................................................27 Rørstrøm (mA) ........................................................................................................27 Rørspænding (kV)...................................................................................................27 Pitch. .......................................................................................................................28 Dosiseffektivitet. .........................................................................................................29 Geometrisk halvskygge...........................................................................................29 Geometrisk effektivitet............................................................................................29 Detektorsensitivitet .................................................................................................29 Perifer strålesvækkelse............................................................................................30 Billedkvalitet. ..............................................................................................................31 Lavkontrastopløsning..............................................................................................31

Bachelorprojekt

-2-

Juni 2005


Hold 52

Støj. .........................................................................................................................31 Rumlig opløsning. ...................................................................................................32 Automatisk dosiskontrol. ........................................................................................32 Delkonklusion. ............................................................................................................33 V......................................................................................................................................35 Behandling af empiriske data......................................................................................35 Den repræsentative protokol .......................................................................................37 Analyse af resultater....................................................................................................38 Protokolvariationen .................................................................................................38 Scannertypens betydning for dosis..........................................................................39 Diskussion af resultater. ..............................................................................................40 Diskussion af anvendt metode. ...................................................................................42 VI. ...................................................................................................................................44 Konklusion. .................................................................................................................44 Perspektivering............................................................................................................46

Bachelorprojekt

-3-

Juni 2005


Hold 52

Indledning. Denne opgave er forfattet af Mette Fiedel og Eva Holst efter bekendtgørelse nr. 233 af 30. marts 2001, bekendtgørelse om radiografuddannelsen, i henhold til hvilken det gennem en skriftlig opgave skal dokumenteres, at de studerende kan bearbejde en selvvalgt problemstilling med anvendelse af en videnskabelig metode og at de studerende har erhvervet kvalifikationer indenfor radiografisk udviklingsarbejde. Opgaven undersøger om variationen i de anvendte protokoller for CT-kolografi (CTK) giver variation i patientdosis og dermed også variation i sandsynligheden for at erhverve en stråleinduceret cancer. De forskellige metoder til udførelse af undersøgelsen har vakt vores undren og vi har ønsket at finde og undersøge nogle radiograffaglige argumenter til diskussion af modaliteten. Opgaven har til formål med disse radiograffaglige argumenter at bidrage til udvikling af dels CTK, men også andet kvalitetsudviklingsarbejde. Derfor er opgavens metode og det anvendte beregningsprogram tilstræbt beskrevet med en gennemsigtighed, der gør det

muligt

for

nuværende

og

kommende

radiografer

at

anvende

dem

i

udviklingsarbejde.

Læsevejledning For at fremme opgavens læsevenlighed er den metodisk opbygget i seks hovedafsnit, som efter behov indledes med afsnittets formål og en kort beskrivelse af og begrundelse for opbygningen, ligesom afsnittet efter behov afsluttes med en delkonklusion. Der er også i stort omfang valgt illustrationer af især opgavens CT-teknikafsnit. Læseren forudsættes at være radiografer og radiografstuderende, hvorfor der er anvendt en terminologi med fagudtryk og latinske betegnelser, ligesom en del viden forudsættes.

Vi vil gerne rette en tak til de mange radiografer, læger og vejledere, som velvilligt har brugt tid og ressourcer på at bidrage til denne opgave. Det har virket inspirerende og i høj grad givet stof til eftertanke undervejs. Vi håber, at denne opgaves metode og resultater er med til at gøre det ulejligheden værd.

Bachelorprojekt

-4-

Juni 2005


Hold 52

I. Problemfeltet og dets afgrænsning. CTK, som er udviklet i USA, har været en mulig undersøgelsesmodalitet siden 1996. Den er overvejende udviklet til brug for screening, som følge af det store fokus, der er på cancersygdomme og deres behandlingsmetoder.(1) Fokus i Danmark er ikke mindre og efter en offentlig debat om cancerbehandlingens kvalitet og resultater i Danmark - sammenlignet med nabolande - nedsatte sundhedsministeren i maj 1998 en Kræftstyregruppe. Formålet med nedsættelse af styregruppen var at belyse mulighederne for at forbedre behandlingen af cancersygdomme i Danmark, med henblik på at nedsætte morbiditeten og mortaliteten. Styregruppens arbejde førte til udarbejdelsen af den nationale kræftplan, som indeholder en

række

indsatsområder,

herunder

gennemgang

af

en

række

udvalgte

cancersygdomme.(2) Cancer coli og cancer recti, også benævnt kolorektal cancer er en udvalgt gruppe, fordi kolorektal cancer er den tredje hyppigste forekommende cancersygdom hos kvinder, efter cancer mammae og anden cutiscancer end melanom, og den fjerde hyppigste forekommende cancersygdom hos mænd, efter anden cutiscancer end melanom, cancer pulmones og cancer prostata.(3) Både morbiditeten og mortaliteten af kolorektal cancer i Danmark er stigende, og den højeste i Norden. Kolorektal cancer er sjælden før 40 års alderen, men forekomsten stiger med alderen. Overlevelsen af kolorektal cancer er afhængig af det stadium, hvori sygdommene opdages og behandles. I de tidligste stadier er 5-års overlevelsen 80-90%, medens 5-års overlevelsen kun er få procent, når sygdommen har metastaseret til andre organer, primært hepar, (se bilag A), hvilket er tilfældet for 20% af patienterne på diagnosetidspunktet. (4) En særlig højrisikogruppe udgøres af mennesker, der tidligere er behandlet for kolorektal cancer og deres pårørende, - mennesker, som har mb. Crohn eller anden inflammatorisk tarmsygdom og mennesker med polypdannelser i colon. Der er tilbud om regelmæssige undersøgelser til disse mennesker, for at i videst muligt omfang at opdage en eventuel cancersygdom på et så tidligt stadium som muligt.(5) Diagnostisering på et så tidligt stadium som muligt, er naturligvis ikke kun essentielt for mennesker i højrisikogrupperne, og derfor er der som resultat af den nationale kræftplan

Bachelorprojekt

-5-

Juni 2005


Hold 52

planlagt en gennemførlighedsundersøgelse i København og Vejle amter af personer i aldersgruppen 50-74 år med henblik på en fremtidig national befolkningsscreening for kolorektal cancer. Der tilbydes en test for blod i fæces, og såfremt denne er positiv en koloskopi. Befolkningsscreeningen resulterer i projektregi i mindst 30% nedsat risiko for at dø af kolorektal cancer. Ud fra et sundhedsøkonomisk synspunkt er det omkostningseffektivt at screene personer mellem 50 og 74 år hvert år og i højere grad end ved screening af cancer cervix og cancer mammae.(6) Et antal patienter, både patienter i højrisikogrupper og screeningspatienter, kan ikke gennemføre en koloskopi, enten pga. ileus, kirurgiske indgreb, stærke smerter eller religiøs, etisk anskuelse. For disse patienter er der alternative undersøgelsesmodaliteter, MR-kolografi, en konventionel røntgenundersøgelse af colon eller CTK. MR- kolografi er nærmest at karakterisere som en teoretisk mulighed pga. af den ringe scannerkapacitet, og vil derfor ikke indgå i denne opgave. Undersøgelsen har ingen kendte biologiske skadevirkninger, men er dyr også pga. af det anvendte kontraststof.(7) Ved både konventionel røntgenundersøgelse af colon og CTK påføres patienten en stråledosis og dermed en sandsynlighed for en stråleinduceret cancer. En konventionel røntgenundersøgelse foregår under gennemlysning og med kontrast. Undersøgelsen er strabadserende for patienten og kræver en høj grad af kompliance. Statens institut for Strålehygiejne (SIS) beregner den gennemsnitlige effektive dosis ved røntgen af colon på landsplan til at være 8 mSv, der dog kan svinge mellem 6 og 14 mSv afhængigt af patientanatomi, fund og undersøgerens erfaring.(8) CTK er en MSCT (multislice computer tomography) undersøgelse, og er relativ ny og ikke implementeret i større omfang i Danmark. I 2001 udgav Center for Evaluering og Medicinsk Teknologivurdering (CEMTV) en rapport ”Kræft i tyktarm og endetarm – Diagnostik og screening”. Her indgik CTK ikke i det anbefalede undersøgelsesprogram, idet det daværende videns- og erfaringsgrundlag blev anset for mangelfuldt. For at belyse hvilken plads CTK fremover ville kunne få i det danske sundhedsvæsen, tildelte CEMTV i 1999 puljemidler til to ph.d.-projekter, der sammenlignede CTkolografi med konventionel koloskopi. Der udkom d. 13. maj 2005 en MTV om ”Tyktarmsundersøgelse med CT- Kolografi”, som konkluderer, at CTK har en plads i

Bachelorprojekt

-6-

Juni 2005


Hold 52

det danske sundhedsvæsen, men ikke generelt bør erstatte koloskopi som primær undersøgelse, men CTK bør erstatte røntgen af colon ved inkomplet koloskopi. Det er ved en ny undersøgelse relevant at undersøge de strålehygiejniske aspekter, både bidraget til den menneskeskabte baggrundsstråling og hvor stor en sandsynlighed modaliteten rummer for at påføre patienter en stråleinduceret cancer. CT-undersøgelser udføres med stigende hyppighed, SIS anslår at de for 10 år siden udgjorde 2% af alle undersøgelser til nu at udgøre 10-15%, og antallet er stigende i takt med udviklingen af nye undersøgelsesmodaliteter også til screeningsbrug. Derfor er CT’s bidrag til den menneskeskabte baggrundsstråling også betragteligt, SIS anslår det udgør ca. 40% (9) Den gennemsnitlige effektive dosis for CTK beregnes i udenlandske arbejder (der foreligger ikke oplysninger fra SIS) til at være på 4-12 mSv afhængigt af snittykkelse, kilovolt, mAs og scannertype, men også afhængigt af modellen, der benyttes til at udregne dosis. (10) En CTK er altså en lavdosisundersøgelse, og har dermed ikke en høj sandsynlighed for en stråleinduceret cancer, men især fordi det kan antages, at undersøgelsen bliver udført med stigende hyppighed og som screeningsundersøgelse, hvor raske mennesker også undersøges, er det en relevant problemstilling. I denne opgave undersøges sandsynligheden for en dødelig stråleinduceret cancer. Det ligger udenfor denne opgaves rammer at undersøge sandsynligheden for mutagene skader, idet det må antages, at de undersøgtes gennemsnitsalder er høj. Screeningsprogrammer begynder ved 50 år, hvilket også er grænsen for gonadebeskyttelse i Røntgenbekendtgørelsen. Det er ved indførelse af en ny undersøgelse også relevant at vurdere undersøgelsens evne til at fremstille et diagnostiseringsmateriale. Det benævnes undersøgelsens sensitivitet og specificitet, hvor sensitivitet er et udtryk for, hvor god en undersøgelse er til at identificere de syge, som lider af den aktuelle sygdom, altså de sandt-positive. Specificitet er et udtryk for, hvor god en undersøgelse er til at identificere de raske, som ikke

lider

af

den

aktuelle

sygdom,

altså

de

sandt-negative.

Ved

især

screeningsundersøgelser er falsk-positive fund et problem. Det er ikke af så stor betydning ved CTK, da et fund vil resultere i en biopsiudtagelse ved koloskopi, hvilket kan foregå hurtigt og uden et større indgreb. (11) Det er et lægefagligt spørgsmål og ligger derfor udenfor denne opgaves rammer at behandle.

Bachelorprojekt

-7-

Juni 2005


Hold 52

Desuden giver CTK også mulighed for bifund i abdomen, både relateret til kolorektal cancer og andet. Bifund rejser en del etiske og økonomiske spørgsmål, som det ligger uden for denne opgaves rammer at diskutere. Praksiserfaringer og den indsamlede empiri viser forskelle i både procedurer for CTK og de protokoller, de afvikles efter. Nogle steder anvendes peroral og/eller i.v. kontrast og nogle steder medicineres patienterne, det er et lægefagligt spørgsmål og ligger derfor uden for denne opgaves rammer at behandle. Det er radiograffagligt relevant at kunne vurdere berettigelsen af undersøgelsen, informere og lejre patienten korrekt, problemstillinger affødt heraf ligger det udenfor denne opgaves rammer at behandle. Det er også radiograffagligt relevant at kunne sikre og udvikle kvaliteten af CTK, herunder at holde patientdosis så lav som foreneligt med de diagnostiske krav, hvilket radiografer er forpligtiget til af røntgenbekendtgørelsen. Dette sikres ikke kun ved at overholde en given protokol, men ved at foretage et individuelt skøn af scanparametre i forhold til en given patient. En radiograf har altså indflydelse på, hvordan protokoller bliver afviklet, og har - sammen med radiologer - ansvar for at bekendtgørelsens bestemmelser bliver overholdt. Det har vakt vores undren om den store variation i CTK-protokoller har diagnostisk berettigelse. Det undersøges derfor om variationen i scanparametre har indflydelse på patientdosis. Hvis dette er tilfældet, vurderes hvilken variation det giver i sandsynlighed for at påføre en patient en stråleinduceret cancer.

Problemformulering. På hvilken måde varierer scanparametre i CTK-protokoller i Danmark? Hvilken indflydelse har denne variation på dosis og dermed på sandsynligheden for at erhverve en stråleinduceret cancer?

Bachelorprojekt

-8-

Juni 2005


Hold 52

II Dette afsnit har til formål at beskrive og begrunde valg af metode til indsamling og bearbejdning af empiri. Der redegøres for den matematiske model, der anvendes til beregning af en repræsentativ protokol. Metoden har almen gyldighed, og er ikke kun anvendelig til CTK. Der redegøres for metoden til dosisberegning, herunder hvilke kriterier, der er anvendt til at udvælge dosisprogram, et program, som kan anvendes til dosisberegning af andre CT-undersøgelser end CTK. Valg af litteratur til belæg for undersøgelsen

beskrives

og

begrundes.

Indledningsvis

berøres

opgavens

videnskabsteoretiske grundlag kort, ligesom tre grundlæggende krav til en videnskabelig undersøgelse defineres.

Metode. I denne opgave anvendes en metode, som betegnes som kvantitativ, fordi alle data umiddelbart kan måles og kvantificeres. De indsamlede data kan undergå statistiske beregninger og anvendes til grafiske fremstillinger af data. Metoden betegnes som hypotetisk-induktiv, idet der ud fra enkelte udsagn (protokollerne) udføres statistiske beregninger og der på baggrund af disse beregninger drages en konklusion. Den kvantitative analyse har sin rod i positivismen. Positivisme betegner både filosofiske og videnskabsteoretiske strømninger, der har naturvidenskab som forbillede for al menneskelig erkendelse. Det er således en påstand, at der ikke findes nogen form for erkendelse, der ikke er rent erfaringsmæssig. Positivisme er et kunstord skabt sidst i 1700-tallet af franskmanden Saint-Simon, hvis elev sociologen Auguste Comte anvendte ordet til at betegne den tænkemåde, han ville indføre i videnskaben. Det ”positive” anvendes her som det givne, altså det iagttagelige, det målelige, det virkelige og det nyttige.(12) (13) I undervisningen er Toulmins argumentationsmodel blevet introduceret. I sin grundform indeholder den tre elementer, påstand, belæg og hjemmel, en form, som er tilstræbt anvendt, om end ikke slavisk, i denne opgave. Overordnet er vores påstand, at variationen i CTK-protokollernes scanparametre resulterer i en variation i sandsynligheden for at påføre en patient en stråleinduceret cancer. Belægget er de

Bachelorprojekt

-9-

Juni 2005


Hold 52

anvendte teorier fra den anvendte faglitteratur og hjemlen findes gennem analyse af de indsamlede data. Der stilles grundlæggende tre krav til en videnskabelig metode, som et udtryk for i hvor høj grad undersøgelsens resultater afspejler virkeligheden. Resultaterne skal være generaliserbare, reliabile og valide.

Generaliserbarhed er et udtryk for, hvorvidt et resultat kan gøres almindeligt, i denne opgave er generaliserbarheden et udtryk for om konklusionen også kan gælde protokoller, som ikke er inddraget i undersøgelsen.

Reliabilitet kommer af engelsk, reliability 'pålidelighed, sikkerhed', målenøjagtighed. Det er et udtryk for, at undersøgelserne giver samme resultat, hvis de gentages (repeterbarhed), og at andre, som udfører beregninger får samme resultat (reproducerbarhed).Når /hvis det ikke er muligt, skyldes det systemfejl også kaldet bias, skævheder, som optræder ved alle studier. Men reliabilitet er ikke et udtryk for om undersøgelsens formål er opfyldt.

Validitet kommer af latin validitas styrke, som er et udtryk for i hvor høj grad de anvendte data beskriver undersøgelsens formål. Der er altså direkte korrelation mellem reliabilitet og validitet, nemlig graden af bias, som det derfor er vigtigt at kende for at kunne vurdere validiteten. (14) (15)

Metode til indsamling af data. Da CTK er en relativ ny og ikke en almindeligt forekommende undersøgelse på ret mange hospitaler indsamledes data fra hospitaler i hele Danmark, (Færøerne og Grønland undtaget) for at sikre en tilstrækkelig datamængde. Via en søgetjeneste (16) undersøgtes det om, hvorvidt der på hospitalet findes CT-scannere. Derefter blev relevante

radiologiske

afdelinger

telefonisk

kontaktet

og

præsenteret

for

problemstillingen og bedt om accept af deltagelse. Responderede de positivt,

Bachelorprojekt

- 10 -

Juni 2005


Hold 52

fremsendtes pr. mail en præsentation af problemstillingen med en præcision af, at de fremsendte data ville blive anonymiseret. Beskrivelsen blev udarbejdet i overensstemmelse med Sygepleje- og Radiografskolens etiske retningslinjer og forelagt vejlederen før udsendelse. Beskrivelsen er vedlagt som bilag B. Ovennævnte fremgangsmåde er valgt for at sikre så høj en deltagelse som muligt. Begrundelsen for først at kontakte telefonisk er, at dels kan en personlig fremstilling stimulere interessen for at deltage, dels for at undgå, at henvendelsen forsvandt i den daglige mængde henvendelser og spam. Beslutningen om at anonymisere data er også truffet for at fjerne en eventuel frygt for at et hospital/afdeling kunne se sig udstillet pga. dårlig strålehygiejne og er dermed også begrundet i ønsket om at sikre så høj en deltagelse som muligt. Det skal pointeres, at der kun er indsamlet protokoller fra den offentlige sektor, der kendes ikke eksempler på, at CTK udføres udenfor det offentlige sundhedsvæsens regi.

Metode til bearbejdning af data. Af de indsamlede protokoller er uddraget data om de scanparametre, der har betydning for patientdosis, mAs, kV, kollimering/snittykkelse, pitch, scanområde og antal scannede serier. For hver parameter er variationen bestemt, middelværdien og medianværdien beregnet for at identificere den hyppigst forekommende værdi af parameteren. Medianværdien er ikke nødvendigvis identisk med middelværdien, derfor vil det heller ikke nødvendigvis være flest protokoller, som indeholder medianværdien. Dette giver en bias i metoden. For at vurdere graden af bias og mindske denne defineres kriterier for en repræsentativ protokol. Medianværdien anses for repræsentativ, når den afviger med mindre end +/- 5% fra middelværdien. Afviger medianværdien mere end dette, anvendes det indsamlede data, som er nærmest middelværdien. En protokol sammensat af medianværdier kan være teknisk umulig og/eller diagnostisk uanvendelig, hvorfor den indsamlede protokol, der rummer det største antal medianværdier, anvendes. Den repræsentative protokol defineres altså som;

Bachelorprojekt

- 11 -

Juni 2005


Hold 52

Den indsamlede protokol, som indeholder flest scanparametre, hvor medianværdien af alle data afviger mindre end +/- 5% fra middelværdien.

Den repræsentative protokol bestemmes og der laves dosisberegning på denne og de indsamlede protokoller. Da samplingen er lille og variationen kan være stor, vil den repræsentative protokol ikke også nødvendigvis være dosismæssigt repræsentativ. Derfor bestemmes også den protokol, som er dosismæssigt repræsentativ.

Metode til beregning af dosis. De indsamlede protokoller varierer i patientdosis af adskillige årsager, men en årsag til varians, som er fælles for alle, er scannertype og fabrikat. Dosiseffektiviteten for en scanner varierer med fabrikatet, især pga. variation i detektoropbygning. For at kunne sammenligne forskellige scannere og betydningen af parameterændringer benyttes ved dosisberegning en scannerspecifik værdi, CTDI, (Computer Tomography Dosis Indeks) som er et udtryk for dosis/mAs. Den måles og beregnes på et cylindrisk hovedfantom og et cylindrisk kropsfantom af plexiglas. I disse er 5 ionkamre, et centralt placeret og fire perifert placeret, hvor den absorberede dosis måles. Middelværdien for de fire perifere målinger beregnes og et vægtet CTDIw bestemmes ved CTDIw = ( 1/3CTDIc + 2/3 CTDIp) mGy, Der udføres et antal målinger med varierende kV og snittykkelse for hver scannertype, som dermed gør dem sammenlignelige. Men da målingerne udføres på homogene fantomer, giver CTDI værdier ikke et anvendeligt billede af variationen i patientdosis, fordi der ikke vægtes for de enkelte organer.(17) Det er altså nødvendigt at anvende en metode, som ikke alene udtrykker variationen som skyldes fabrikat og scannertype, men også variationen, som skyldes forskelle i organers absorption og strålingssensitivitet. Dertil anvendes et 3D computerfantom af en person på 70 kg og 170 cm højde. Her simuleres 27 organer og vævstypers absorption og strålingssensitivitet i 5 mm snit. Data fra simulationer, CTDI værdier og andre scannerspecifikke værdier, herunder filtrering beregnes i en Monte Carlo model.

Bachelorprojekt

- 12 -

Juni 2005


Hold 52

En Monte Carlo model er en pseudostatistisk beregningsmodel udviklet i forbindelse med udviklingen af atombomben. Metodenavnet refererer til rouletterne i Monte Carlo, idet det centrale i Monte Carlo-metoderne er anvendelsen af et kunstigt skabt statistisk element. Modellen arbejder med computerskabte pseudotilfældige tal, der udvælger en repræsentativ stikprøve af inddata, som derefter danner grundlag for videre beregning.(18) Beregningerne gentages i stort antal og det er derfor muligt efter anvendelse af MonteCarlo metoden at kende stor mængde beregnede data om organdoser. Som beskrevet i afsnit om dosisbegreb s.17 er det dermed muligt at beregne effektiv dosis, idet effektiv dosis er et udtryk for summen af de enkelte organers og vævstypers strålebelastning omregnet til strålebelastningen af en homogen helkropsbestråling. Men da beregningerne er udført på et fantom, hvor organerne er meget skematiske og bunder i en matematisk model, er de beregnede effektiv doser ikke et udtryk for virkeligheden, men for et tilnærmet resultat. Der findes flere dosisberegningsprogrammer til rådighed på internettet og det i opgaven anvendte er udvalgt på følgende måde. Den engelske sundhedsstyrelse financierer et evalueringscenter ImPACT (Imaging Performance Assessment of CT scanners) med forskningsmidler. Centret er anerkendt af fagpersoner og anses for at være uafhængig af kommercielle interesser. ImPACT tilbyder på deres hjemmeside et Patient Dosimetry Calculator program. Dette program er senest opdateret 17. juni 2004 og indeholder de scannertyper, som empirien omfatter. De scannerspecifikke værdier, som anvendes, er baseret på målinger foretaget af centret og ikke på fabrikantens oplysninger. Den beregnede effektiv dosis er tilnærmet, men da programmet anvendes i den praksis, hvor CTK bliver udført, vil dosisprogrammet, der må anses for at være fri for kommercielle interesser, også blive anvendt i denne opgave.

Metode til indsamling af litteratur. For al anvendt litteratur har det været et kriterium, at litteraturen i videst muligt omfang har skullet være primærlitteratur og så ny som mulig, således at informationerne har været opdaterede og dermed så korrekte som muligt.

Bachelorprojekt

- 13 -

Juni 2005


Hold 52

Relevanskriterierne for den indsamlede litteratur har været, at den skulle have en passende mængde data til, indenfor problemformuleringens rammer, at give en fremstilling af de valgte områder af emnerne. For at udvælge de anvendte dele af kendt og ukendt litteratur er der anvendt søgeord som kolografi, colonography, kolorektal cancer, kræftplan, MSCT, dosis, dose, hormesis, strålingsbiologi. Der er anvendt målrettet søgning gennem databaser som pubmed og cinahl. Til afsnittene om dosis er anvendt den elektroniske udgave af Den Store

Danske

Encyclopædi,

Sundhedsstyrelsens

undervisningsmateriale

om

strålebeskyttelse, Sewerin, I. Stråleskader og Strålehygiejne og en artikel om hormesis som også er anvendt i en tidligere opgave. Endvidere er ImPACT patient dosimetry calculator med tilhørende introduktion og hjælpetekster, Sundhedsstyrelsens vejledning om referencedoser, anvendt. Som udgangspunkt har undervisningen i CT-teknik været baseret på Bo Haugaard Jørgensen CT-teknik 3. udg. hvor det er minimalt, hvad der beskrives af MSCT-teknik, derfor er 4.udg. anvendt, ligesom de angivne titler af Bushberg, Seeram, Silverman, og Bushong anvendt. Til at beskrive automatisk dosiskontrol har det ikke været muligt at finde valide kilder, det må antages, at featuren er så ny, at den endnu ikke er bearbejdet i teoretiske værker, derfor er informationerne hentet fra ImPACT’s hjemmeside.

Gennem en hypotetisk-induktiv metode og med belæg i den anvendte faglitteratur bearbejdes og analyseres den indsamlede empiri, således det undersøges om der er hjemmel for hypotesen, at variationen i scanparametre giver en variation i sandsynligheden for en stråleinduceret cancer. Til bearbejdelse af den indsamlede empiri opstilles en matematisk model til beregning af en repræsentativ protokol, modellen har ikke kun gyldighed for CTK. Til bearbejdelse af data udvælges et computerbaseret dosisprogam, programmet kan også anvendes til analyse af data, som ikke relaterer til CTK. Det er opgavens mål at udarbejde en undersøgelse, som har en høj grad af generaliserbarhed, reliabilitet og validitet.

Bachelorprojekt

- 14 -

Juni 2005


Hold 52

III For at sikre et fælles tredje med læserne beskrives, hvordan en CTK udføres, baggrunden for undersøgelsen, dens indikationer og kort nogle af de sygdomme, som kan diagnostiseres. De følgende afsnit har til formål at definere dosisbegrebet og beskrive, hvorledes begrebet anvendes i opgaven, samt at definere og diskutere sandsynligheden for at erhverve en stråleinduceret cancer. Dosis og sandsynlighed for stråleinduceret cancer sættes altså i teoretisk perspektiv.

Udførsel af CTK. CTK er en spiralscanning med tynde snit af en veludrenset og luftfyldt colon med sekundær billedmanipulation vha. computerteknik. Herved genereres der to- og endoluminale tredimensionelle billeder af tarmen. De sidste kan simulere forholdene ved koloskopi. Patienten udrenses inden undersøgelsen for at undgå, at fæces giver falsk-positive eller falsk-negative resultater. Der forskes i virtuel udrensning, hvor elementer med CT-tal svarende til fæces filtreres fra i databehandlingen,(19) hvilket må antages at gøre undersøgelsen endnu mere skånsom for patienten. Allerede tilbage i 1980-erne blev påvisning af kolorektale tumorer vha. CT-scanning af en luftfyldt colon beskrevet. I starten af 1990-erne blev spiral-CT-scanneren og computermanipulation af de primære CT-billeder (post-processing) almindeligt udbredt. Mulighed for tredimensionelle rekonstruktioner gjorde, at forskningsaktiviteten udviklede sig hurtigt. I 1994 blev virtual colonoscopy introduceret, idet virtual refererer til virtual reality, en computerskabt, kunstig virkelighed, og colonoscopy er det amerikanske ord for koloskopi, altså en computerskabt kunstig koloskopi. CT colonography eller det danske CT-kolografi er et mere passende navn en diagnostisk, CT-baseret billeddannende teknik til påvisning af rumopfyldende patologi i colon og rectum. CTK udnytter, at luft er et velegnet kontraststof ved CT. Ved denne undersøgelse fyldes tarmen med luft, hvorved overgangen mellem luft og væv bliver tydelig, og rumopfyldende patologi i tarmen kan identificeres. Ved CT-scanning er det dog ikke muligt at identificere farveforskelle i slimhinden,og øget blodholdighed i slimhinden, karmisdannelser, små sårdannelser og pus kan ikke påvises med denne undersøgelse.(20)

Bachelorprojekt

- 15 -

Juni 2005


Hold 52

MTV for kolorektal cancer anbefaler, at colon før scanningen bliver insuffleret med enten atmosfærisk luft eller CO2, via en studs i anus. Praksiserfaringer viser, at begge dele anvendes, CO2 er mest skånsom, idet diffusionshastigheden gennem tarmvæggen er højere. Det anbefales ligeledes, at scanningen udføres som spiralscanning med patienten i prone og eventuelt suppleret med supineposition. MTV begrunder ikke sin anbefaling og praksiserfaringer viser stor variation. Undersøgelse af CTK udført hhv. supine eller prone og i kombination konkluderer, at kombinationen øger sensitiviteten for påvisning af polyposis.(21) Scanningen estimeres til at vare ca. 60 sekunder. Da der som nævnt er variation i udførelsen af undersøgelsen varierer den reelle scanningstid også. De indsamlede måldata sendes til en arbejdsstation, hvor der bliver lavet 3D rekonstruktion af colon. Praksiserfaringer viser, at der er stor variation i hvilke rekonstruktioner, der laves og hvem, der udfører arbejdet. Men resultatet muliggør en virtuel rejse gennem colon og dermed også mulighed for at diagnostisere bl.a. nedenstående sygdomme.(22)

Polypper er velafgrænsede prominenser af slimhinden, og kan sidde i hele colon og rectum. Polypper er oftest under 1 cm., men kan ses op til 5-8 cm. Polypper kan være et forstadium til cancer. Multiple polypper, over 100 og gerne over 1000, kaldes polyposis og er en dominant arvelig sygdom. Tilstanden medfører, ubehandlet, altid karcinomudvikling (cancer).(23)

Kolorektale karcinomer er maligne tumorer, der kan medføre invasiv vækst med deraf følgende destruktion af det omliggende væv. Der kan forekomme metastasering via blodbanen, se bilag anatomi. Ubehandlede er de næsten altid dødelige. Kolorektale karcinomer kan i langt højere grad end andre karcinomer forebygges. I 95% af alle tilfælde stammer de fra adenomer, som er relativt lettere at finde og fjerne. Det er adenomer >1 cm, der anses at have risiko for at udvikle sig til karcinomer, samtidig estimeres udviklingen fra adenom til karcinom at vare ti år eller mere. Det er disse faktorer, som er medvirkende til at gøre screening velegnet mod kolorektalcancer.(24)

Bachelorprojekt

- 16 -

Juni 2005


Hold 52

Diverticulosis coli er en tilstand med multiple divertikler i colon, oftes i colon sigmoideum og colon descendens, og er i de fleste tilfælde asymptomatisk. Det ses sjældent hos yngre personer, men hyppigheden øges med alderen. Divertikler er små udposninger (herniering) gennem colons væg, pga. svagheder i væggen eller en ændring af det intrakoliske tryk. (25)

Diverculitis coli er en infektion og inflammation, der kan opstå i divertiklerne. Tilstanden kan udvikle abscesser, fisteldannelse til de omkringliggende organer og huden, og stenose af colon (både i det akutte stadium, og som følge af recidiverende diverticulitis).(26)

Indikationerne for CTK varierer, men inkomplet koloskopi, obs. tumor. obs divertikler og inkonklusiv røntgen af colon forekommer i den indsamlede empiri.

Dosisbegrebet. Dosis kommer af græsk ”portion” afledt af ”dotos” ”givet” og er et mål for den energi, ioniserende stråling afsætter i stof, herunder menneskeligt væv. Den afsatte energi, dosis, giver anledning til celleforandringer eller cellenekrose. Denne effekt udnyttes til strålebehandling af diverse cancerformer, men er en utilsigtet skadevirkning ved en røntgenundersøgelse.(27) Dosis afhænger af strålingens energi, det bestrålede objekts tykkelse og det bestrålede stofs absorptionskoefficient. SI-enheden for absorberet dosis er J pr. kg, også kaldet gray (Gy). Absorberet dosis har indflydelse på sandsynligheden for akut opståede skader og senskader , også benævnt deterministiske og stokastiske skader. Ved en røntgenundersøgelse, herunder en CTK, udsættes patienten for en ufuldstændig og inhomogen bestråling. Strålebelastning af kroppens organer af en sådan bestråling benævnes effektiv dosis E. Den er defineret som summen af de enkelte organers ækvivalent dosis ganget med en for organerne specifik vævsvægtfaktor W, hvor ækvivalent dosis H er den absorberede middeldosis i et organ vægtet strålingens kvalitet, den benævnes Sievert, Sv.

E = ∑T (WT • HT)

Bachelorprojekt

- 17 -

Juni 2005


Hold 52

Vævsvægtfaktorerne for 12 organer og vævstyper er defineret af ICRP (28). Faktorerne angiver risikofordelingen mellem organerne, når kroppen udsættes for en homogen bestråling. De afspejler organernes relative bidrag til den totale skadevirkning, som omfatter stråleinduceret cancer og genetiske skader. En effektiv dosis vil derfor have samme sandsynlighed for en stokastisk skade som en ækvivalentdosis af samme størrelse til hele kroppen. SI-enheden for effektiv dosis er Sievert (Sv). I praksis vil en effektiv dosis kunne beregnes på følgende måde. Dosis i indgangsfeltet på patientens hud måles og det beregnes, hvor stor en procentdel af det samlede hudareal, der er blevet bestrålet, for derefter at multiplicere de to værdier med hinanden, dette er middelhuddosis eller ækvivalent dosis. Middeldosis eller ækvivalent dosis for bestrålede organer og vævstyper beregnes ligeledes. Den samlede strålebelastning eller effektiv dosis er summen af disse middeldoser multipliceret med de respektive vægtningsfaktorer. Derved

er

effektiv

dosis

anvendelig

til

at

sammenligne

forskellige

røntgenundersøgelser. I denne opgave anvendes derfor effektiv dosis til beregninger. (29)(30)

Sandsynlighed for stråleinduceret cancer. Der opstår sygdomme eller øget sygdomsrisiko, når stråling overfører energi til atomer og molekyler, specielt til DNA i cellerne. Virkningen på DNA afhænger af antallet af skader i DNA-molekylet, men den endelige sandsynlighed bestemmes også af cellens evne til reparere fejlene. Ved lave strålingsdoser, fx ved baggrundsstråling, kan cellen reparere sig fuldstændigt. Hvis DNA-molekylet repareres ufuldstændigt, kan cellen leve videre i transformeret form. Under en af de næste delinger kan den dø, eller den kan have en øget sandsynlighed for omdannelse til cancercelle, så længe den består, Det er de stokastiske skader, der er af interesse i denne opgave og de kan opstå efter alle dosisstørrelser. Der er ingen sikker nedre tærskel, men sandsynligheden stiger med dosis. Det drejer sig om sandsynlighed for cancer og ved bestråling af gonaderne om mutagene skader. De opstår efter en latenstid på år eller årtier; leukæmi har den korteste latenstid. Mutagene skader ses først efter en eller flere generationer. Det enkelte tilfælde af cancer efter ioniserende stråling kan ikke skelnes fra cancer af anden årsag.(31).

Bachelorprojekt

- 18 -

Juni 2005


Hold 52

Det er værd at bemærke, at ICRP, (International Commission on Radiological Protection) som er en uafhængig organisation, hvis anbefalinger bl.a. ligger til grund for EU-direktiver, anvender ord som probability, consequence eller expectation og anser ordet risk for følelsesladet. Dansk sprogbrug vanskeliggør udeladelse af ordet risiko, men det er tilstræbt i denne opgave. Den internationalt anerkendte metode til at beskrive sammenhængen mellem dosis og sandsynligheden for stråleinduceret cancer baseres på epidemiologiske undersøgelser af grupper af bestrålede personer. Ved lineær ekstrapolation af disse resultater ned til dosisniveauet for røntgenundersøgelser fås følgende resultater. Sandsynlighedsfaktoren for indtræden af en dødelig stråleinduceret cancer anføres af ICRP som 5•10–2• Sv-1 udtrykket viser, at i en population, der udsættes for en gennemsnitlig ækvivalent dosis pr. individ på 1 Sv., må der påregnes 5 dødelige cancertilfælde per 100 individer. (32) Den gennemsnitlige øgede sandsynlighed efter bestråling er altså vurderet til ca. 5% pr. Sv . eller ca. 0,02% efter en almindelig røntgenundersøgelse. Sandsynligheden varierer med alderen, idet den er ca. tre gange højere hos små børn end hos voksne.(33) Baggrundsstrålingen i Danmark er ca. 3 mSv/år, og det antages, at udsættelse for 6-60 mSv øger en persons risiko for at dø af kræft med 0,1%, således at livstidsrisikoen for at dø af cancer øges fra 25%, som gælder for hele den danske befolkning, til 25,1%. Dette skal sammenholdes med den effektive stråledosis ved CTK er beregnet til at være på 412 mSv.(34) Metoden er fra tid til anden genstand for debat og kritik både i videnskabelige, populærvidenskabelige værker og i medier, som kun er populære, hvilket ofte vil være patienternes referenceramme. Det er derfor en ofte forekommende situation for en radiograf at skulle forklare en foruroliget patient om ”farlige” stråler og hvordan sandsynligheden for en stråleinduceret cancer beregnes. Utilsigtet skadevirkning af stråling har været kendt næsten lige så længe som erkendelsen af stråling, allerede Becquerel kunne rapportere om arytmi og ulceration, fordi han havde efterladt radioaktivt materiale i en vestelomme. Og mutagene skader blev påvist i 1927 gennem nogle forsøg med bananfluer. Men ikke desto mindre har til eksempel radium været anvendt i den første halvdel af det 20. århundrede til

Bachelorprojekt

- 19 -

Juni 2005


Hold 52

skønhedspleje, cocktails, møbelpolitur o.m.a. Så almenheden havde ikke noget skræmmebillede af stråling. Men de 2 atombomber over Hiroshima og Nagasaki og de følgende års mange prøvesprængninger ændrede opfattelsen og i 1958 publicerede The United Nations Scientific Committee on the Effects af Atomic Radiation (UNSCEAR) 3 modeller for sammenhængen mellem sandsynlighed og dosis. Den lineære model, som er beskrevet ovenfor, er uden nedre tærskelværdi og den mest konservative, fordi den forudsiger den største mængde af skade ved lave doser. I 1960 besluttede ICRP og den amerikanske pendant at lægge den lineære model til grund for deres anbefalinger og modellen har siden været paradigmet for strålings evne til at forårsage skade.(35) Det er derfor også denne model, som ligger til grund for lovgivningen og anbefalingerne på området i Danmark. Der eksisterer også en modteori, en teori om hormesis ( hormesis er afledt af hormon, der igen kommer af græsk hormaein ”at sætte i bevægelse”) der postulerer at lave stråledoser kan have en gavnlig effekt for levende væv, idet strålingen skulle stimulere DNA-molekylets evne til at regenerere, mens større doser af samme stråling er skadelig. Lav dosis opfattes her som stråling under 250 mGy, hvilket ækvivalerer ca. 100 gange baggrundsstrålingen i Danmark. Teorien støtter sig dels til undersøgelser, der viser øget sygdomsresistens i områder med høj baggrundsstråling. Dels på at de epidemiologiske undersøgelser, som ligger til grund for linearitetsprincippet, viser lavere målinger end det ekstrapolerede resultat. Teorien dukker med jævne mellemrum op i debatten, både som terapimetode og også som en mulighed for at reducere udgifterne til strålebeskyttelse ved røntgen og nuklearmedicinske undersøgelser.(36) Denne opgave skal ikke tage stilling til de to teorier, men det er uomtvisteligt nyttigt for en radiograf at have kendskab til de antagelser, der ligger til grund for beregningerne og de spørgsmålstegn, der kan sættes ved dem. Men der mangler stadig viden før strålebeskyttelsen kan ignoreres og radiografers fri adgang til ioniserende stråling kan betragtes som et personalegode.

Bachelorprojekt

- 20 -

Juni 2005


Hold 52

Delkonklusion CTK er altså en CT-undersøgelse, hvor det efter en databearbejdning er muligt at foretage en virtuel rejse i colon. Det gør det muligt at diagnostisere en række sygdomme, herunder kolorektal cancer. Patienten bliver ved undersøgelsen udsat for en stråledosis, som har en sandsynlighed for at påføre patienten en stråleinduceret cancer. Der er forskellige teorier og beregningsmetoder for dosis og denne sandsynlighed. Som dosisbegreb anvendes i denne opgave effektiv dosis, hvilket ækvivalerer en homogen helkropsbestråling. Effektiv dosis anvendes, fordi det gør det muligt at sammenligne dosisbelastning ved forskellige røntgenundersøgelser. Til at vurdere sandsynligheden for at erhverve en stråleinduceret cancer anvendes den af UNSCEAR, ICRP og dermed med også SIS benyttede lineære model uden nedre tærskelværdi. Denne model anvendes, fordi den er den mest konservative og indgår i det lovmæssige grundlag for en radiografs arbejde.

Bachelorprojekt

- 21 -

Juni 2005


Hold 52

IV. I de følgende afsnit sættes problemstillingen i et teknisk teoretisk perspektiv. Der redegøres kort for MSCT-teknik og detektorsystemer. Scanparametre, herunder pitch, af betydning for dosis bearbejdes, efterfulgt af begrebet dosiseffektivitet. For radiografer er det et kerneområde at kunne vurdere dosis i forhold til billedkvalitet, derfor redegøres for nogle elementer af billedkvalitet for MSCT. For at sikre et fælles tredje indledes med en kort gennemgang af billeddannelse i CT.

CT-teknik. De sidste 30 år har CT-scannere undergået en enorm udvikling til brug indenfor klinisk diagnostisering, fra de første spæde skridt af Hounsfield og Ambrose i starten af 1970’erne, hvor scantiden var 4½ minut for hvert snit, til nutidens CT-scannere, hvor scantiden til hele thorax (med flere snit) er mindre end et minut. (37) Det generelle princip i CT er, at røntgenrør og detektorer bevæges i en cirkel omkring patienten (38)

figur 1 Røntgenrøret udsender enten en kontinuerlig eller pulserende (800–1000 pulser pr. sek.) røntgenstråling (39). Med passende mellemrum registrerer detektorer, hvor stor del af den udsendte røntgenstråling, der har passeret en smal vævsskive af patienten. Måldata fra den scannede vævsskive sendes fra detektorerne til et lagermedie i CT-scanneren, hvor de via matematiske algoritmer, filtreret tilbageprojektion og interpolation, bliver rekonstrueret til et billede, en matrix af pixels. (40) Filtreret tilbageprojektion består af to uafhængige processer; tilbageprojektion og filtrering.

Bachelorprojekt

- 22 -

Juni 2005


Hold 52

Tilbageprojektion danner ofte udgangspunkt for billedrekonstruktion i nutidens CT-systemer. Inden den egentlige billedberegning defineres en tom billedmatrix (ex. 512×512). Efter den første projektion registreres det, hvor stor en absorption, der har fundet sted i hver enkelt bane over samtlige detektorer, en attenuationsprofil. Den absorption, der har fundet sted over den enkelte detektor bliver altså ligeligt fordelt over en bane af pixels. For hver projektion vil samtlige attenuationsprofiler blive fordelt i billedmatrixen. Da hver projektion bliver taget fra forskellige retninger, vil strukturerne i objektet efterhånden træde frem og billedet tager form.

Figur 2 Som det fremgår af figur 2 er objektet ikke er skarpt afgrænset mod omgivelserne. Denne udviskning kaldes punktspredning. Det stjerneformede rekonstruktionsartefakt (punktspredning) har en forstyrrende effekt på forståelsen af objektets opbygning og må derfor reduceres mest muligt. (41) Filtreringens primære opgave er at undertrykke den punktspredning, der opstår ved tilbageprojektionen. Filtreringen kan endvidere styre graden af både rumlige opløsning og lavkontrastopløsning. Under filtreringen bliver de enkelte attenuationsprofiler underkastet en matematisk manipulation, før de bliver tilbageprojiceret.

Figur 3

Bachelorprojekt

- 23 -

Juni 2005


Hold 52

Dette betyder, at hver attenuationsprofil, f(x), punkt for punkt, multipliceres med en matematisk funktion, g(x), kaldet convolution kernel. Resultatet af dette, den resulterende funktion, h(x), vil efterfølgende blive tilbageprojiceret. Convolution kernel vælges ud fra et ønske om, hvilke egenskaber det færdige billede skal have, og der kan almindeligvis vælges mellem 10-20 forskellige convolutionsfiltre.

Figur 4 Jo kraftigere convolutionsfilter man anvender, jo bedre vil den rumlige opløsning efterfølgende blive. Samtidig vil lavkontrastopløsningen efterfølgende bliver dårligere, da hårde convolutionsfiltre vil øge støjniveauet. Af figur 5 fremgår både filtrenes indflydelse på den rumlige opløsning og støjniveauet i et billede.

Figur 5 Ved brug af filtreret tilbageprojektion, til forskel for kun tilbageprojektion, vil man kunne se, at objektet nu er skarpt afgrænset mod omgivelserne. Punktspredning er ved filtreret tilbageprojektion således reduceret i forhold til simpel tilbageprojektion. (42)

Bachelorprojekt

- 24 -

Juni 2005


Hold 52

Figur 6 Interpolation er beregning af en værdi mellem to kendte værdier. Da helical/spiral er en uafbrudt ring (i 3D), er der ikke nok data til at rekonstruere et 2D billede. Derfor må data beregnes i 2D-planet med interpolation. 360°

Figur 7

lineær interpolation beregner planet til det rekonstruerede billede med data fra en 360° rotation. Interpolationsalgoritmen bliver kaldt lineær, fordi det forudsættes, at der er en lige linie mellem to data-punkter. Resultatet af 360° interpolation er et transversalt billede, næsten identisk med konventionel CT. Men når man ændrer billedet til coronale eller sagittale snit, kan der forekomme sløring. For at hindre dette kan man bruge 180° interpolationsalgoritme, hvor der kun bruges data fra en halv (180°) rotation, hvilket betyder, at de kendte data-punkter ligger tættere på hinanden. 180° interpolation vil forbedre opløsning i z-aksen, og forbedre coronale og sagittale snit. Men samtidig vil 180° interpolation øge støjen i billedet i forhold til 360° interpolation, men ikke signifikant.(43) Stråleintensitetsniveauet af den enkelte pixel i matrix vises i gråtoner, hvis intensitet bliver målt i CT tal med enheden Houndsfield Units (HU) (44) Houndsfield Units bliver beregnet efter følgende formel; CT(x,y) = 1,000 × ((µ(x,y) – µvand) / µvand) Hvor µ(x,y) er tallene for (x,y) pixelen før konversionen til CT-tal, µvand er attenuationkoefficienten for vand, og CT(x,y) er det beregnede CT-tal, der bliver vist i billedet. µvand er omkring 0,195 ved den røntgenstrålingsenergi, der typisk bruges ved CT-scanning. CT tallene strækker sig fra –1000 til +3000, hvor –1000 svarer til luft, – 300 til –100 svarer til blødt væv, 0 svarer til vand, og knogler og kontraststoffyldte områder går op til +3000. (45)

Bachelorprojekt

- 25 -

Juni 2005


Hold 52

Multislice CT spiral/helical. CT-scannere er løbende blevet forbedret i takt udviklingen af computerteknologien og der har været en rivende udvikling af røntgenrør, detektorarrangement, systemarkitektur og scanfilosofi. Hver gang en teknik er taget i brug eller der har været en væsentlig forbedring i systemarkitekturen, har man talt om at en ny generation af CT-scannere (46). Relevant for denne opgave er 3. generationsscanneren, der introducerede en detektorbue, som kunne dække hele objektet. (47) En variation af 3. generationen lagde ved hjælp af slipringsteknologien, grund for helical/spiral scanning. MSCT scannere blev introduceret i 1998 i USA. De er baseret på 3. generationsscannere, men med multiple longitudinalt placerede detektorrækker i et antal, der varierer efter fabrikat (f.eks 8, 16, 24 osv.). Fordelen ved multiple detektorrækker, i forhold til Single Slice CT (SSCT) med en enkel detektorrække, er, at man kan scanne den samme mængde væv, som ved SSCT, men på halvdelen - eller mindre af den tid, som SSCT skal bruge, eller vice versa. I MSCT kan detektorerne arbejde selvstændigt eller i grupper, og derfor kan en ønsket snittykkelse opnås på flere måder, afhængigt af hvordan detektorerne er konfigureret. (48) Opbygningen af detektorkæderne afhænger af fabrikat og kan eksempelvis

fremstilles

i

symmetriske

detektorsystemer

(General

Electric),

asymmetriske detektorsystemer (Siemens, Marconi) og matrix-hybride detektorsystemer (Toshiba) (49). Se Bilag C

Scanparametre. Snittykkelse. Snittykkelsen er et mål for, hvor bred en vævsskive (i patientens længdeakse), der scannes i en rotation. Snittykkelsens bredde afhænger af kollimeringen. Kollimeringen sker af to omgange. Primærkollimeringen er den indblænding, der sker umiddelbart efter røntgenrøret og er afgørende

for

hvor

bredt

et

strålebundt,

der

sendes

gennem

patienten.

Primærkollimeringen er i grove træk bestemmende for snittykkelsen, men er i høj grad medbestemmende ved patientdosis. Sekundærkollimering er den indblænding, der sker umiddelbart foran detektorkæden. Sekundærkollimeringen reducerer spredt stråling til detektorerne. (50)

Bachelorprojekt

- 26 -

Juni 2005


Hold 52

Figur 8 Ved at øge snittykkelsen, øges antallet af samplinger, hvilket giver mindre støj og dermed en bedre lavkontrastopløsning (LKO) se side 31. Men samtidig vil en øgning af snittykkelsen medføre en forringelse af den rumlige opløsning (RO) se side 32.Tykke snit, primærkollimering, vil desuden give er større patientdosis. (51) Scantid (s) er et mål for, hvor længe eksponeringen varer. Scantiden kan gøres kort ved urolige patienten eller ved undersøgelser, hvor patienten skal holde vejret, afhængigt af deres respiratoriske formåen. (52)

Rørstrøm (mA) er et mål for, hvor stor en mængde elektroner der pr. sek. bevæger sig fra katoden til anoden under en eksponering. Mængden af røntgenstråler produceret i røntgenrøret er direkte proportional med rørstrømmen (mA) og scantiden (s) benævnt mAs-produkt En øgning af mAs-produktet vil resultere i, at flere røntgenstråler vil nå uhindret frem til detektorerne. Når detektorerne bliver rigeligt forsynet med røntgenstråler, vil signalet være kraftigere, og billedet vil derfor blive støjsvagt. (53) En fordobling af mAsproduktet vil mindske støjen med √(2) eller 41%. (54) Men samtidig vil en øgning mAsproduktet resultere i en større absorberet dosis i patienten. (55)

Rørspænding (kV) er et mål for hvilken energi røntgenstråler har, og derved hvor stor penetrationsevne, de har. En forøgelse af kV vil, alt andet lige, øge patientdosis med kV-forøgelsen i fjerde potens. Men nedsættes mAs, samtidig med at kV sættes op, vil det give en reduktion af stråledosis.(56)

Bachelorprojekt

- 27 -

Juni 2005


Hold 52

Pitch. Ved single slice spiral CT er pitch defineret som forholdet mellem den længde (mm) som CT-lejet bevæger sig under en 360°-rotation af røntgenrøret og snittykkelsen; Pitch = leje-bevægelse pr 360°-rotation / snittykkelse Ved MSCT er der fabrikatafhængige definitioner på pitch, baseret på forholdet mellem den længde, som lejet bevæger sig under en 360°-rotation og enten snittykkelse (af en enkelt detektorrække), kollimering af detektorrækken, eller strålebredden i centrum af rotationen. •

Pitch = leje-bevægelse pr 360°-rotation / snittykkelse

•

Pitch = leje-bevægelse pr 360°-rotation / kollimering af detektorrækken

•

Pitch = leje-bevægelse pr 360°-rotation / strålebredde (57)

Pitch har betydning for patientdosis, billedkvaliteten og scantiden. En pitch = 1,0 betyder, at lejebevægelsen er lig med snittykkelsen, således at snittene ligger i forlængelse af hinanden. En pitch < 1,0 betyder, at der vil forekomme overlapning af snittene, hvilket kan medføre en lille forbedring i billedkvaliteten og en højere patientdosis. (58)

Figur 9

Figur 10

En øgning af pitch vil have samme effekt, som at trække i en fjeder. Og da mAs produktet pr. mm hermed reduceres, vil en forøgelse af pitch reducere patientdosis. I modsætning til SSCT, hvor en øgning af pitch ikke har indflydelse på støjen, da antallet af fotoner er uændret (hvis vævet sættes homogent), selvom snittykkelsen ændres (58), vil en pitch >1,0 ved MSCT betyde en hurtigere scantid og mindre patientbevægelse, men samtidig vil antallet af dataopsamlinger inden for det aktuelle område blive reduceret, hvilket medfører en forøgning af støj, og dermed en forringelse af LKO. Ved en pitchforøgelse vil RO ikke blive berørt, i modsætning til SSCT, da MCST har en konstant interpolationsbredde, og derved bevare sin snittykkelsen, uanset pitch. (59)

Bachelorprojekt

- 28 -

Juni 2005


Hold 52

Dosiseffektivitet. Dosiseffektivitet er et udtryk for, hvor godt systemet er til at udnytte den udsendte røntgenstråling. Dosiseffektiviteten vurderes ud fra begreberne; geometrisk halvskygge, geometrisk effektivitet, detektorsensitivitet og den perifere strålesvækkelse. (60)

Geometrisk halvskygge er et udtryk for den forringede intensitet i periferien af strålebundtet. I MSCT er det nødvendigt, at alle detektorer får samme dosis, hvilket betyder, at man må sende den geometriske halvskyggedosis igennem patienten, for herefter at fjerne den via sekundær kollimering før detektorerne. Dette har en negativ indflydelse på patientdosis, da den geometriske halvskygge ved MSCT hverken kan bruges i dataindsamlingen eller fjernes. Dette vil give en højere dosis i forhold til SSCT, da SSCT godt kan benytte sig af den geometriske halvskygge (61).

Geometrisk effektivitet ved geometrisk effektivitet forstås detektorernes arealeffektivitet i forhold til detektormellemrummene. Da MSCT også har, til forskel fra SSCT, detektoradskillelse mellem detektorkæderne (i patientens længdeakse) vil den geometriske effekt ved MSCT være dårligere end ved SSCT. Det vil sige: jo flere detektorer og detektorkæder, desto dårligere effektivitet. (62).

Detektorsensitivitet er et mål for, i hvilken grad den enkelte detektor kan udnytte den sendte dosis til billeddannelse. (62) Materialet, som detektorerne er lavet af, har indflydelse på den totale detektorsensitivitet: dets evne til at absorbere og konvertere røntgenstråling, hvor stabilt systemet er, og hvor hurtigt den kan måle en røntgenstråle, videresende måldata, og måle en ny røntgenstråle. (63) Der findes to måder at konvertere røntgenstråling til elektrisk energi.

Figur 11

Bachelorprojekt

- 29 -

Juni 2005


Hold 52

Gasdetektorer blev introduceret i tredje generationsscannere, og konverterer røntgenstråling direkte til energi ved hjælp af ionisering, via en serie gaskamre.(64) Scintillationsdetektorer konverterer røntgenstråling til lys, via scintillationskrystaller, og derefter fra lys til energi, via en photomultiplier/fotodiode.

Figur 12 De to scintillationsmaterialer, der bruges med fotodioden er kadmium wolframat og et keramisk materiale, bestående af sjældne jordarter. (65) Der findes typisk xenon gasdetektorer i SSCT-systemer. Xenon gasdetektorerne har en sensitivitet på 50-60 % . (62) I MSCT-systemet findes der oftest keramiske detektorer med sensitivitet på 98 %. (62) Det siger her sig selv, at der en reduktion i patientdosis i brugen af de keramiske detektorer.

Perifer strålesvækkelse er et udtryk for, hvor godt de yderste detektorer - sammenlignet med centerdetektorerne - kan udnytte de indkomne stråler

Figur 13 I MSCT er effektiviteten i de perifere detektorer er ikke så god som i de centrale. Årsagen til dette er, at strålerne er mere vinklet ved de perifere detektorer, og da disse samtidig fungerer som et slags raster, vil effektiviteten blive dårligere. Her har den asymmetriske detektoropbygning en lidt bedre udnyttelse, da de perifere detektorer er større, hvorfor raster effekten vil blive mindre. (62)

Radiografer og andet sundhedspersonale, som beskæftiger sig med ioniserende stråling er

forpligtigede

Bachelorprojekt

af

Sundhedsstyrelsens

bekendtgørelse

- 30 -

nr.

823

af

31.

Juni 2005


Hold 52

oktober 1997 om dosisgrænser for ioniserende stråling. Doser skal holdes så lave som rimeligt opnåeligt for at reducere ioniserende strålings skadevirkning mest muligt. For radiografer er det et kerneområde i faget løbende at vurdere dosis i forhold til billedkvaliteten af den pågældende undersøgelse, det sammenfattes i ALARAprincippet (As Low As Reasonable Achieveable), som er lanceret af ICRP. (66) Dosis er derfor væsentligt for radiografer, når procedurer og scanparametre skal vurderes, men skal altså sættes i relation til billedkvalitet.

Billedkvalitet. Kvaliteten af et billede vurderes ud fra kontrasten og skarpheden i billedet. Kontrasten vurderes ved at se på lavkontrast-opløsningen (LKO), herunder også støj, og skarpheden vurderes ved den rumlige opløsning (RO). (67)

Lavkontrastopløsning. Lavkontrastopløsning (LKO) er et mål for, hvor effektivt scansystemet er i stand til at adskille strukturer med en lille vævskontrast (µ = linære svækkelsekoefficient), og lille kontrastforskel (3 CT-tal) fra hinanden. (68) Støj i billedet har stor indflydelse på LKO. Støj giver ingen information om absorptionsforskelle og

kan derfor udviske små

forskelle i vævet. En øgning af rørspændingen vil reducere støj i billedet, og derved forbedre LKO, men samtidig giver en høj kV dårligere vævsdifferentiering i blødt væv. Dvs. for at begrænse støjen, og dermed forbedre LKO, kan man øge kV, mA, scantid (s), snittykkelsen (mm) og mindske pitch. (69)

Støj. Støj er den del af signalet, som ikke indeholder nogen egentlig information. Støj vil altid være tilstede i et billede, men vil veksle i styrke. (70) I et billede af et homogent felt, f.eks. vand, skulle hver enkelt pixel have værdien 0. Dette ville selvfølgelig aldrig optræde, da systemets LKO ikke er perfekt. Dette vil betyde, at det gennemsnittet af CT-tal vil være nul, men at der vil være værdier, der både er større og mindre end 0. Denne variation af CT-tal over og under gennemsnittet er støjen. (71) Støj kan beskrives med standarddeviationen (δ) af værdierne i et billedmatrix ved følgende formel;

Bachelorprojekt

- 31 -

Juni 2005


Hold 52

δ= √ ((∑(xi – x))2/n) Hvor n er det total antal pixelværdier, xi er værdien på den individuelle pixel, og x er gennemsnittet af pixelværdierne. (70) Støjniveauet varierer for forskellige CT-scannere, og flere faktorer har indvirkning på støjen, f.eks. mAs, kV, snittykkelse, pitch, objektstørrelse. (72) Objektstørrelse har stor indflydelse på støj i billedet. Hvis objektets (patientens) diameter øges med 4 cm, reduceres fotontilgangen til detektorerne med 50%, dvs. en forøgelse af støjen i billedet med en faktor 1,4. Sammenhængen mellem støj og dosis kan beskrives ved følgende formel; δ = 1 / √( dosis) hvor δ er støjen. Dette betyder, at det eneste virkelige effektive “våben” mod støj er at øge dosis til patienten. Det vil sige, for at reducere støjniveauet i billedet til det halve, må fotonuotput øges med en faktor 4. (73)

Rumlig opløsning. Rumlig opløsning (RO) er et mål for, hvor små detaljer, der kan gengives, når strukturen afviger med minimum 100 CT-tal (Hounsfield Unit) fra omgivelserne. Støj har ikke en reel indflydelse på RO, men derimod er det vigtigt at minimere den geometriske uskarphed for at opnå en god RO. Dette kan man gøre ved at mindske snittykkelsen, mindske FOV (feltstørrelsen), bruge hårde algoritmer, lille fokus, holde pitch lav, og øge scantiden. Det sidste kan dog kun bruges, hvis patienten kan ligge stille, da det ellers vil have en negativ indflydelse på RO.(74)

Automatisk dosiskontrol. Da diameter og attenuationsværdier varierer fra patient til patient, i patientens længdeakse og fra AP til lateral, vil der altid være områder, hvor der gives mere dosis end nødvendigt. Derfor bruger nogle systemer automatisk dosiskontrol. Med automatisk dosiskontrol kan den ønskede billedkvalitet bestemmes eller det ønskede støjniveau, hvorefter systemet bruger en af to metoder. I en metode planlægges mA ud fra attenuationsværdierne for hvert snit, før selve scanningen.

Bachelorprojekt

- 32 -

Juni 2005


Hold 52

I en anden metode bruges feed back af attenuationsværdierne fra den eller de tidligere rotationer, og regulerer mA, så signalet til detektorerne holdes konstant under selve scanningen. Denne variation af mA reducerer dosis til patienten, samtidig med at billedkvaliteten holdes konstant. (75)

Delkonklusion. Da man ved CTK ser på kontrasten mellem tarmvæggen og den insufflerede luft i tarmen, er RO vigtigere end LKO, fordi der ikke ses på små absorptionsforskelle (–300 til -100 HU), men i stedet på detaljerne på tarmvæggen (–300 til –100 HU) i forhold til luften (–1000 HU), og detaljerne kan være små (1-10 mm for polypper). Men LKO skal dog stadig være acceptabel, da abdomen også undersøges for bifund ved en kolografi og abdomen består af blødt væv (–300 til –100 HU). Der her vil være tale om små vævskontraster. RO optimeres ved at holde snittykkelsen lav, men dette vil til gengæld forringe LKO. En lille pitch kan forbedre billedkvaliteten en smule, hvorimod en høj pitch vil forringe LKO, men ikke berøre RO. En øgning af scantid vil forbedre både LKO og RO, og en øgning af mAs og kV vil forbedre LKO. Parametrenes indflydelse på dosis.

Men samtidig vil mange af disse parametre,

scout parametre

der forbedrer billedkvaliteten have en negativ

supine scouts

min

max

eller mAs

min

max

min

max

kolimering (mm)

max

min

pitch

max

min

Total effektivdosis (mSv)

min

max

effekt på dosis.

dosis ↓ dosis ↑

prone scanområde (mm)

Som det kan ses af figur 15, vil en øgning af mAs, herunder også scantiden (med mindre mA samtidig mindskes), give en højere dosis

Figur 15

til patienten. En høj pitch vil forringe LKO, men give mindre dosis til patienten. En lav snittykkelse vil forbedre RO, og give en lavere dosis, men samtidig forringe LKO. For at optimere billedkvaliteten og samtidig mindske dosis, bruger nogle af de nye systemer automatisk dosiskontrol, der varierer mA under rotationen eller efter hver rotation, hvilket i nogen grad reducerer radiografens arbejde med at foretage en individuel vurdering af hver patient.

Bachelorprojekt

- 33 -

Juni 2005


Hold 52

I opbygningen af MSCT-systemerne er der også her nogle dosisvariationer. Da MSCTsystemet ikke kan bruge den geometriske halvskygge, har en dårlig perifer strålesvækkelse, og har 4 eller flere detektorkæder, giver det lidt højere patientdosis, selvom MSCT-systemets bedre detektorsensitivitet modvirker dette en smule.

Bachelorprojekt

- 34 -

Juni 2005


Hold 52

V. De følgende afsnit har til formål at præsentere og diskutere analysen af det empiriske materiale. Der redegøres for behandling af data og hvorledes disse data gennem den beskrevne matematiske metode bestemmes til en repræsentativ protokol. For dels at demonstrere anvendeligheden af den anvendte teori og metode, dels for at illustrere, hvorledes den anvendte metode og det anvendte dosisprogram kan anvendes i praksis til at sammenligne og udvikle protokoller ikke kun for CTK, gives nogle eksempler på, hvordan resultater kan sammenstilles og diskuteres. Anvendeligheden af den anvendte metode diskuteres også i relation til opgavens formål.

Behandling af empiriske data. Indsamling af empirisk materiale viser, at der eksisterer protokoller for CTK på 6 hospitaler i Danmark, som kuriosum kan bemærkes, at Hillerød Sygehus som er det ene af de to hospitaler, der danner basis for MTV ikke længere udfører CTK. Et hospital fremsendte venligt en protokol for diverticulitis, som naturligvis har en del lighedspunkter med CTK. Men set i relation til, at problemformuleringen præciserer protokoller for CTK, indgår denne protokol ikke. Det empiriske materiale består altså af 6 protokoller, som er vidt forskellige og det har ikke været muligt direkte at sammenligne data. Data har dels manglet, dels har samme data været benævnt forskelligt i forskellige protokoller, derfor har nogle afdelinger været kontaktet flere gange for at afklare tvivlsspørgsmål. Andre informationer er uddraget og tolket af de foreliggende protokoller, hvilket kan give en bias. De relevante data, altså de data som har indflydelse på dosis, fra de indsamlede protokoller er fremstillet i bilag D, hvor afdelingerne i tilfældig orden er tildelt et bogstav. Da der kun behandles 6 protokoller, angives ikke hvilket scannerfabrikat, der anvendes, da dette ville kunne bryde den lovede anonymitet. En enkelt afdeling oplyser, at der anvendes automatisk dosiskontrol, dosis i denne protokol er altså et udtryk for den maksimale dosis og ikke nødvendigvis den dosis som gives. I bilag E er de bearbejdede data fremstillet og beregnede eller tilnærmede værdier er markeret med rød skrift.

Bachelorprojekt

- 35 -

Juni 2005


Hold 52

Det har været muligt umiddelbart at uddrage information om antal scouts, rotationstid og kV af alle protokoller. Oplysninger om scannertype, scanteknik og pitch eller feed pr. rotation er i nogle tilfælde indhentet via telefon og mailkontakt. Der foreligger altså ikke skriftlig dokumentation for al information, øvrig information er indhentet hos autoriserede radiografer, der i de fleste tilfælde også er CT-ressourcepersoner og informationerne anses derfor for valide. Det fremgik også af protokollerne, om der anvendes peroral og/eller i. v. kontrast og medicinering af patienten, dette er som nævnt i problemfeltets afgrænsning et lægefagligt spørgsmål og har ikke indflydelse på dosis. Disse informationer er derfor ikke medtaget. Beskrivelsen af scanområde varierede også en del, fra aflæsning af en tegning til en angivelse af ”fra og med diafragmakuplerne og symfysen ud”. På baggrund af praksiserfaringer er dette tolket til at være identisk. På den anvendte model i dosisberegningsprogrammet er scanområdet aflæst til 460 mm. Der var forskelle i protokollerne om undersøgelsen blev foretaget craniecadudalt eller caudocranielt. Da der ikke blev angivet forskelle i scanområdet af den årsag er disse informationer ikke medtaget, da det skønnes ikke at have indflydelse på dosis. Der var ligeledes forskelle i protokollerne om supine og prone er første eller anden serie. Ingen protokoller angiver, at der kun udføres en serie, derfor er rækkefølgen supine og dernæst prone valgt. Kollimeringen var i protokollerne beskrevet som detektorkonfigurationer, mens der i beregningerne er brugt den beregnede totale kollimering. To protokoller bruger feed pr. rotation, en betegnelse, som det antages, vil erstatte pitch. Det har ikke været muligt i den anvendte litteratur at finde relationen mellem pitch og feed/rotation beskrevet. Det er pr. mail blevet oplyst, at det udtrykkes som Pitch = tablefeed pr. rotation/totale kollimering, men heller ikke her var der kendskab til skriftlige kilder. Spørgsmålet har været forelagt den faglige vejleder, som kunne bidrage med yderligere information, men desværre ingen skriftlige kilder. Protokollerne har indeholdt oplysninger om mA eller mAs, begge værdier fremgår evt. efter en beregning via rotationstiden.

Bachelorprojekt

- 36 -

Juni 2005


Hold 52

Protokollerne har også indeholdt oplysninger om antal scouts, men ingen protokoller har indeholdt oplysninger om hvilke scanparametere, der anvendes. Det har ikke været muligt i den anvendte litteratur at finde dosisberegninger, der medtager dosis ved scouts, hvilket det i denne opgave anvendte program i øvrigt heller ikke gør. Af en scannermanual for GE LightSpeed (76) fremgår det, at scouts ikke er medtaget i den dosisudregning, som scanneren udfører ved hver undersøgelse. En CTK involverer som minimum et scout og ofte flere for at konstatere, om colon er tilstrækkeligt distenderet. Såfremt undersøgelsen udføres med patienten i både supine og prone er det også nødvendigt at lave scout(s), når patienten skifter position. Der kan altså være tale om adskillige scouts, men da det ikke har været muligt at finde valide informationer om dosisberegning, er det ikke muligt at vurdere, hvorvidt scouts bidrager til dosis i sådan grad, at det giver en signifikant forskel, ligesom det ikke er muligt at vurdere, hvorvidt dosisbidrag varierer med scannerfabrikat. Derfor vil scout ikke indgå som parameter i analysen af de indsamlede data. Indsamlede og beregnede data i bilag E er altså fremkommet som beskrevet ovenstående, disse data vil herefter blive anvendt til at bestemme variationer og en repræsentativ protokol.

Den repræsentative protokol Der bestemmes en repræsentativ protokol efter den matematiske model, som er beskrevet i afsnit ”Metode til bearbejdning af data” af de indsamlede og beregnede data. Det gælder for alle indsamlede protokoller, at kV er identisk, nemlig 120 kV, derfor er denne parameter udeladt, da den ikke vil give anledning til variation. Som før beskrevet udelades antal scouts, da det ikke er muligt at bestemme, hvilket dosisbidrag de giver og om bidraget er identisk. Ligeledes som før beskrevet antages scanområdet at være identisk. Den repræsentative protokol er derfor baseret på 4 parametre, mAs, pitch, kollimering/snittykkelse og scanområde og det beregnes hvilken protokol, der indeholder flest medianværdier. Da samplingen er lille, og nogle af parametre har stor variation, er den procentvise afvigelse mellem medianen og middelværdien væsentligt større end 5 %. Dette betyder, at det er middelværdien, der bruges ved disse parametre. Desuden er der et lige antal

Bachelorprojekt

- 37 -

Juni 2005


Hold 52

protokoller, hvilket betyder, at både middelværdien og medianværdien flere steder vil ligge mellem to protokoller, hvorfor resultatet også vil blive to protokoller. Beregningen fremstilles i bilag F og G, hvor af det fremgår, at den repræsentative protokol bliver protokol C og protokol E. Begge protokoller indeholder lige mange median- og middelværdier. Som beskrevet i afsnittet ”Metode til bearbejdning af data” vurderes det, om de protokoller, som er repræsentative for scanparametre, også er repræsentative for dosis. Det fremgår af

bilag F, at protokol C har den næstlaveste totale effektive dosis,

hvorimod protokol E, er en ud af to protokoller med den højeste totale effektive dosis. Dette betyder, at protokol C og E, der ud fra scanparametrene var repræsentative, ikke er dosismæssigt repræsentative. Da det ikke har været muligt at bestemme en protokol, der er repræsentativ for både scanparametre og dosis, er der ikke muligt at anvende den repræsentative protokol til beregninger over protokolvariationens eller scannertypens indflydelse på dosis og det er dermed heller ikke muligt at beregne variationen for sandsynligheden for en stråleinduceret cancer. Derfor vælges den protokol, der dosismæssigt er mest repræsentativ til beregninger og analyse. Medianværdien for den totale effektive dosis er 6.55 mSv. Dette ligger midt mellem to protokoller, nemlig protokol B på 6.9 mSv og protokol D 6.2 mSv, men protokol B indeholder 3 median/middel værdier, og protokol D indeholder 5 median/middel værdier, derfor findes protokol D at være den mest repræsentative.

Analyse af resultater. Protokolvariationen bestemmes ved at tage udgangspunkt i de protokoller, der udgør yderpunkterne for den totale effektive dosis. Af bilag F fremgår det, at protokol F giver den mindste totale effektive dosis på 5.6 mSv, og at både protokol A og E giver den største totale effektive dosis på 7 mSv. Som tidligere anført er sandsynlighedsfaktoren for indtræden af en dødelig stråleinduceret cancer 5•10–2•Sv-1 (s. 19). Derfor vil variationen i sandsynlighed være fra 2.8 : 10000 til 3.5 : 10000.

Bachelorprojekt

- 38 -

Juni 2005


Hold 52

Sandsynligheden for at erhverve en stråleinduceret cancer er altså 1.25 større for protokol A og E i forhold til protokol F.

Scannertypens betydning for dosis undersøges med den repræsentative protokol D. D er endvidere afviklet på en 4 slice, som også er den hyppigst anvendte scannertype i de indsamlede data. I dosisprogrammet afvikles protokol D på en 4 og 16 slicescanner. De 6 protokoller er fabrikatmæssigt fordelt over GE, Siemens, Marconi og Philips. De hyppigst forekommende fabrikater er GE Ligthspeed og Siemens Sensation, protokol D beregnes her for Siemens Sensation. Da den mindste kollimering i protokol D er 2.5, og rekonstruktionsmulighederne skal være de samme til den totale kollimering, bliver den totale kollimering for 16 slice 40 mm., men da denne kollimering ikke er mulig i dosisprogrammet, er 24 mm., som højst mulige, valgt. Af beregningerne med dosisprogrammet fremgår det, at protokol D afviklet på en Siemens Sensation 4 slice, giver en effektiv dosis på 6.2 mSv, og en effektiv dosis på 5.1 mSv på en Siemens Sensation 16 slice. Sandsynligheden for at erhverve en stråleinduceret cancer kan således beregnes til 3,1:10000 og 2,55 :10000. På baggrund af den anvendte teori vækker det undren, at sandsynligheden for 16 slice er mindre end for 4 slice. Derfor udføres tilsvarende beregninger for GE Lightspeed, hvor den totale kollimering sættes til 20 som den højst mulige. Afviklet på en GE ligthspeed 4 slice giver protokol D en effektiv dosis på 7.9 mSv, og på en GE Ligthspeed 16 slice en effektiv dosis på 8.8 mSv. Sandsynligheden for at erhverve en cancer er henholdsvis 3.95 :10000 og 4.4:10000 for GE. Dette resultat er i bedre overensstemmelse med den anvendte teori, som siger, at detektoreffektiviteten er faldende med stigende antal detektorrækker. Resultatet for Siemens kan måske skyldes forbedringer i systemopbygningen fra 4 til 16 slice. På baggrund af ovenstående beregninger er det ikke muligt entydigt at konkludere på scannertypens indflydelse på dosisvariationen.

Bachelorprojekt

- 39 -

Juni 2005


Hold 52

Diskussion af resultater. Som det fremgår er den repræsentative effektive dosis 6.2 mSv, hvilket er meget acceptabelt i forhold til de 4-12 mSv som internationale undersøgelser angiver som effektiv dosis. Så umiddelbart er der i Danmark ikke et dosisproblem set i international sammenhæng. Der undersøges fire scanparametres indflydelse på dosis, mAs, pitch, kollimering og snittykkelse. Da snittykkelse rekonstrueres ved MSCT og der ikke kan rekonstrueres en snittykkelse, som er mindre end den mindste kollimering, har snittykkelse ikke direkte indflydelse på dosis ved MSCT.

Eksempel 1: Som førnævnt giver protokol D afviklet på hhv. GE og Siemens 16 slice scannere 8.8 og 5.1 mSv. Sammenholdes dette med den indsamlede 16 sliceprotokol F med en dosis på 5.6 mSv, er dosis højere for D på en GE-scanner, men lavere på en Siemens. Da protokol F bruger Philips, og ikke en GE eller en Siemens, afvikles protokol D på en Philips 16 slice, med en kollimering på 24 som højest mulige, via dosisprogrammet. Her bliver dosis så 5.8 mSv. Da både Philips og Siemens har en højest mulig kollimering på 24 og GE’s højeste mulige kollimering er 20, kan kollimeringen have indflydelse på GE’s næsten dobbelte dosis, da, som tidligere beskrevet, en høj kollimering giver lavere dosis. Men dette er ikke nødvendigvis den eneste årsag. Scannerfabrikatets systemopbygning kan også være en årsag.

Eksempel 2: De to protokoller, som giver de højeste doser er protokol A og E. Protokollerne er næsten identiske. De afviger på scannerfabrikat og mAs og Pitch. Protokol E indeholder en lavere mAs og en højere pitch end protokol A og burde derfor i henhold til den beskrevne teori give en lavere dosis. Da det ikke er tilfældet undersøges det, om det skyldes scannerfabrikatet. Derfor beregnes scanner A med protokol E’s parametre og vice versa. Scanner A giver en dosis på 5.4 mSv og scanner E 9.0 mSv . Da dosis bliver hhv. endnu lavere og højere, må divergensen skyldes systemopbygningen.

Eksempel 3: To protokoller B og D anvender forskellig mAs for de to serier og giver hhv. 6.9 og 6.2 mSv. Protokol D anvender en højere mAs, pitch og kollimering end B.

Bachelorprojekt

- 40 -

Juni 2005


Hold 52

D giver en lavere dosis, hvilket er i overensstemmelse med fig. 15 om parametrenes indflydelse. Da B udføres på en 10 slice og D på en 4 slice, beregnes scanner B med protokol D’s parametre og vice versa. Protokol D’s parametre beregnet på B’s scanner giver en dosis på 4.8 mSv. B kan altså opnå en bedre strålehygiejne ved at justere sine parametre efter protokol D. Da protokol D samtidig bruger 120 mAs i forhold til B’s 100 mAs og dermed opnår en bedre LKO, optimeres billedkvaliteten samtidig med en generel dosisreduktion.

Eksempel 4: Fire protokoller A, C, D og E afvikles på 4 slice, variationen i dosis er 6-7 mSv. Scanparametrene varierer for mAs og pitch. Protokol A har en relativ høj og ens mAs i begge serier og den laveste pitch og den højeste dosis af de fire. Protokol E har ligesom A den højeste dosis, parametrene for mAs og pitch er lavere, at dosis ikke er lavere for denne protokol, kan som før beskrevet tilskrives scannerfabrikat. Umiddelbart kunne det antages, at den protokol med den højeste mAs, D, også ville have den højeste dosis. Det er således, at protokollen med den højeste mAs har næstlaveste dosis, da pitch samtidig er den højeste. En høj pitch vil forringe RO, så parametrene er en afvejning af de fordele, som en høj mAs giver, nemlig en god LKO og en kompensation for den dosisforøgelse, som en høj mAs giver. Denne protokol vil med sin høje mAs i den ene serie give de bedste betingelser for at diagnostisere bifund i abdomen.

Eksempel 5: Protokol C har den laveste dosis af de fire. Parametre ligger alle i mellemlejet, undtaget mAs som er den laveste. Sammenlignet med D, som har den næstlaveste dosis, og en mAs på 120 i den ene serie, giver protokol C kun en dosisbesparelse på 0.2 mSv i forhold til D, hvor D, med sin høje mAs vil opnå en langt bedre LKO i den ene serie.

Bachelorprojekt

- 41 -

Juni 2005


Hold 52

Diskussion af anvendt metode. Som før nævnt stilles der grundlæggende tre krav til en videnskabelig metode, som et udtryk for i hvor høj grad undersøgelsens resultater afspejler virkeligheden. Resultaterne skal være generaliserbare, reliabile og valide. Eftersom der er indsamlet og bearbejdet data fra hele Danmark er resultaterne generaliserbare. For at vurdere om resultaterne er reliable, altså om undersøgelserne giver samme resultater, hvis de gentages og om andre, som udfører beregningerne får samme resultat, (undersøgelsens repeterbarhed og reproducerbarhed), er det nødvendigt at vurdere om der optræder skævheder, bias, i den anvendte metode. En skævhed, en afvigelse fra den beskrevne metode er de manglende informationer og store forskelligheder i de indsamlede protokoller. Det nødvendiggjorde en indsamling af data, der ikke forligger skriftlig dokumentation for, men graden af bias er forsøgt reduceret ved at informationerne, som er indhentet pr. telefon eller mail, er indhentet hos CT- ressourcepersoner. De kvantitative data er i flere tilfælde beregnede, hvilket giver en mulig bias, da der er mulighed for forkerte tolkninger eller påvirkning af data. Graden af denne bias er søgt reduceret gennem vejledning. Data vurderes således til at have høj repeterbarhed. Den anvendte metode til bestemmelse af en repræsentativ protokol måtte afviges, da de fundne protokoller ikke også var dosismæssigt repræsentative. Der beregnes på et lille materiale, 6 protokoller, med en stor spredning. I et større materiale er det en almindeligt anerkendt metode at udelade yderpunkter i data for at reducere bias, da yderpunkterne ofte vil afvige meget fra de øvrige data. Denne metode er forsøgt anvendt, selvom samplingen er lille. 3 protokoller udgjorde yderpunkterne og beregningen er gentaget med de tilbageværende. Beregningen fremgår af bilag H og I. og det er den samme protokol, D, som vil være repræsentativ. Den anvendte protokol må anses for at være repræsentativ, da den findes ved begge metoder. Da der også er tydeligt redegjort for den anvendte metode, er resultaterne reproducerbare og de er dermed reliable Efter således at have diskuteret og vurderet graden af bias, som korrelerer direkte med validiteten, kan denne vurderes og diskuteres. Validiteten er et udtryk for i hvor høj grad de anvendte data beskriver undersøgelsens formål.

Bachelorprojekt

- 42 -

Juni 2005


Hold 52

Undersøgelsen har til formål at finde og undersøge radiograffaglige argumenter til diskussion af CTK. Det er muligt for de hospitaler, der venligt har ladet deres protokoller indgå, at vurdere hvorledes den lokale protokol afviger fra de øvrige protokoller. Det er også muligt at vurdere om en korrektion af scanparametre kan reducere dosis. Opgaven har også til formål at bidrage til udvikling af CTK og andet kvalitetsudviklingsarbejde,

hvorfor

opgavens

metode

og

det

anvendte

beregningsprogram er tilstræbt beskrevet med en gennemsigtighed, der gør det muligt for nuværende og kommende radiografer at anvende dem i udviklingsarbejde Det er muligt for hospitaler, som skal begynde at udføre CTK at indhente information til en protokol, som er i bedste overensstemmelse med ALARA-princippet. Ligesom den anvendte matematiske metode og dosisberegningsprogrammet kan anvendes på andre CT-undersøgelser. Validiteten vurderes derfor som værende høj. Opgavens mål - at udarbejde en undersøgelse, som har en høj grad af generaliserbarhed, reliabilitet og validitet - anses derfor at være opnået.

Bachelorprojekt

- 43 -

Juni 2005


Hold 52

VI. Konklusion. Der indgår 6 protokoller i opgavens statistiske materiale. Overordnet udføres alle protokoller på MSCT og ved 120 kV. På alle øvrige parametre og ikke kun scanparametre varierer protokollerne. Ikke alene varierer parametrene, men hvilke parametre, som fremgår af protokollen varierer også. Eksempelvis er der ikke konsensus om, hvorvidt der scannes cranie-caudalt eller omvendt, en del protokoller angiver sågar ikke scanretning. Der er ikke enighed i om undersøgelsen begyndes i supine- eller proneposition, ligesom der er seks forskellige angivelser af scanområde. Blandt de mange divergerende parametre er der udvalgt fire scanparametere, mAs, kollimering, pitch og snittykkelse, som med den beskrevne matematiske metode bruges til at bestemme en repræsentativ protokol. Derudover er variationen i scannertype forsøgt undersøgt. Der er stor variation i de anvendte mAs-produkter. Kollimering varierer med scannertype, hvorimod pitch-variationen er uafhængig af scannertypen. Der er bestemt en dosismæssig repræsentativ protokol, som er den protokol, der er nærmest den beregnede middeldosis. To protokoller var repræsentative, hvorfor der er valgt den protokol, som også er mest repræsentativ ud fra scanparametrene. Den repræsentative effektive dosis er beregnet til 6.55mSv, med en variation fra 5.6 mSv til 7 mSv. Denne variation fra 5.6 mSv til 7mSv giver en variation i sandsynligheden for at erhverve en stråleinduceret cancer fra 2.8:10000 til 3.5:10000. Sandsynligheden for at erhverve en stråleinduceret cancer er altså 1,25 gange højere fra den højeste til den laveste dosis. Med den repræsentative protokol, undersøges hvilken indflydelse scanparametrenes variation har på dosis. Dosisvariationen er størst indenfor 4 slice scannere. Der er to protokoller, der har den højeste dosis på 7 mSv. Den ene af disse protokoller bliver afviklet med en pitch på 1.25, den anden på 1.5, hvor den repræsentative protokol bliver afviklet med en pitch på 1.75. Protokollen med den laveste dosis 6 mSv af 4 slice-scannerne, bliver i supine-serien afviklet med mAs, der er mere end halveret i forhold til den repræsentative protokol.

Bachelorprojekt

- 44 -

Juni 2005


Hold 52

Altså er variation indenfor scanparametrene pitch og mAs de væsentligste årsager til dosisvariation. Udover indflydelsen af scanparametrenes variation på dosis har analysen af de indsamlede empiriske data vist, at scannerfabrikat har indflydelse på dosis, som det fremgår af eksempel 1 og 2 i afsnittet ”diskussion af resultater.” Protokollerne bliver afviklet på 3 forskellige scannertyper. Når den repræsentative protokol afvikles på henholdsvis 4 slice og 16 slice på de to hyppigste scannerfabrikater, resulterer dette i en variation på sandsynligheden for at erhverve en stråleinduceret cancer på henholdsvis 3,1:10000 og 2,55:10000, og 3,95:10000 og 4,4:10000. Sandsynligheden varierer med scannerfabrikat og disse variationer gør, at der ikke kan drages en entydig konklusion om scannertypens indflydelse på baggrund af de indsamlede empiriske data. Da CTK i udenlandske arbejder estimeres til at give effektive doser på 4-12 mSv, med en variation i sandsynligheden fra 2,0:10000 til 6,0:10000 giver undersøgelsens resultat ikke anledning til alarm. Det kan sammenholdes med en konventionel colonundersøgelse, hvor den gennemsnitlige effektive dosis af SIS opgives til 8 mSv med en variation på 6 mSv til 14 mSv, hvilket giver en variation i sandsynligheden for en stråleinduceret cancer på 3,0:10000 til 7,0:10000. Så alene ud fra en strålehygiejnisk synsvinkel, er MTV’ens anbefaling af at lade CTK erstatte konventionelle colonundersøgelser fornuftig. Opgaven har især beskæftiget sig med scanparametres indflydelse på dosis og en mulig reduktion, men da CTK er en lavdosisundersøgelse og overvejende udføres på personer over 50 år, vejer billedkvaliteten som grundlag for det diagnostiske resultat tungt. Men radiografer er forpligtiget af lovgivningen til at reducere ioniserende stråling til det mindst mulige, formuleret i ALARA-princippet, og da CTK også skal anvendes i screeningsøjemed, hvor raske mennesker kan blive scannet, bør der naturligvis pågå et løbende udviklingsarbejde for at optimere forholdet billedkvalitet kontra dosis.

Bachelorprojekt

- 45 -

Juni 2005


Hold 52

Perspektivering. Denne opgave har vist variationen i scanparametre i CTK protokoller i Danmark, og at denne variation har indflydelse på patientdosis og dermed på sandsynligheden for at påføre en patient en dødelig stråleinduceret cancer. Opgaven har haft til formål, gennem de radiograffaglige argumenter om CTK som opgaven har skabt, at bidrage til et udviklingsarbejde. Opgaven gør det muligt for de deltagende afdelinger at vurdere deres protokoller mod andres og dermed give argumenter til en eventuel revision. Men det er også muligt for afdelinger, der måske som følge af Kræftplanen skal begynde at udføre CTK at undgå en tidskrævende opstartsfase. Set i lyset af, at der udføres et hastigt stigende antal CT-undersøgelser, som bidrager til baggrundsstrålingen og der igangsættes stadig flere screeningsprojekter f.eks. det fælleseuropæiske lungescreeningsprojekt på Gentofte Amtssygehus er radiograffaglige argumenter om strålehygiejne og billedkvalitet påkrævede både i sundhedssektoren og i samfundsdebatten. Derfor har opgaven forsøgt at beskrive sin metode og det anvendte dosisberegningsprogram med en sådan gennemsigtighed, at det er muligt for radiografer og radiografstuderende at anvende dem til analyse af andre CT-undersøgelser. En forudsætning for at opgaven kan opfylde sit formål er, at den er kendt og tilgængelig. Der er desværre ikke et forum fælles for de tre uddannelsessteder, hvor ny viden kan publiceres, men opgavens abstract bliver lagt ud på Foreningen af Radiografer i Danmark hjemmeside (FRD) med reference til, hvor opgaven kan rekvireres. De deltagende afdelinger og ressourcepersoner har vist stor velvilje og interesse undervejs og opgaven bliver tilsendt dem. Hermed er mulighederne indtil videre udtømt. De indsamlede protokoller har rejst mange andre spørgsmål end de i opgaven behandlede. Der er basis for generelle diskussioner om CTK’s udførelse, herunder anvendelse af peroral og/eller i.v. kontrast. Men også muligheden for virtuel udrensning, som er en kommende feature, der må antages at have indflydelse på både hyppigheden af CTK, da den formentlig opleves som mere skånsom af patienten, giver anledning til diskussion.

Bachelorprojekt

- 46 -

Juni 2005


Hold 52

Den store variation i forberedelse og positionering af patienten bør også give anledning til debat, kan en hensigtsmæssig forberedelse og positionering spare en serie eller en del af en serie. Der foregår i dag internationalt forsøg med at udføre 2. serie helt ned til 10 mA, hvilket må forventes at have afsmittende effekt i Danmark, men alene at foretage en individuel vurdering af, om der er brug for en eller to serier kunne være dosisbesparende. Nyere scannere er født med automatisk dosiskontrol og det må antages at reducere forbruget af ioniserende stråling ved CT-undersøgelser betragteligt, SIS anslår 10-50 %. De indsamlede protokollers store divergens i opstilling og arten af information har også vakt vores undren. Der kunne være både produktivitets- og effektivitetsforbedringer at hente i en standardisering. Men ikke mindst undrer vi os over, hvordan radiografer formelt udveksler viden og erfaring.

Bachelorprojekt

- 47 -

Juni 2005