Strahlenschutz

Das Thema Strahlendosis steht zu Recht immer mehr im Blickpunkt von Überweisern und insbesondere Patienten.

Niemand möchte sich unnötiger Strahlung aussetzen, kaum einer kann aber mit Dosiswerten etwas anfangen. Die wenigsten Mitmenschen sind darüber informiert, dass wir uns tagtäglich Strahlung aussetzen. Diese tagtägliche Exposition wird natürliche Strahlenbelastung genannt, sie resultiert aus vielen Faktoren, wie z.B. der kosmischen Strahlung aus dem All (0,3 mSv), Strahlung die von natürlichen Bodenschätzen ausgeht (Radon und seiner Folgeprodukte etc..1,4 mSv.), Strahlung die wir mit der Nahrung aufnehmen (0,3 mSv), Fallout aus Atombombenversuchen, weiterhin messbare Strahlung aus dem Reaktorunfall in Tschernobyl (0,05 mSv) und vielen anderen Quellen (terrestrische Strahlung 0,4 mSv).

Statistisch gesehen beträgt diese Strahlenmenge, der wir uns letztendlich nicht entziehen können, in Deutschland gemittelt circa 2.4 mSv - verteilt auf ein Jahr.

Zu der oben genannten Dosis kommt noch ein weiterer Aspekt hinzu:

die Menschen gewollte Strahlung aus der diagnostischen Medizin. Bezogen auf die gesamte Population der Bundesrepublik Deutschland wird hier von einer mittleren jährlichen effektiven Dosis von ca. zwei Millisievert ausgegangen.

Der allergrößte Anteil dieser künstlichen, medizinisch veranlassten Strahlung liegt in der Röntgendiagnostik. Ein geringer Anteil in der Nuklearmedizin.

Somit ergibt sich eine statistische mittlere effektive Dosis von circa 4,4 Millisievert Mensch/Jahr.

Genauer anschauen sollte man sich jetzt wie z.B. die medizinische, röntgenologisch veranlasste Strahlendosis sich aufschlüsseln lässt.

Schnell stellt man fest, dass die Masse der Untersuchungen sich aus der konventionellen Skelett- und Thoraxdiagnostik, der Zahnaufnahmen rekrutiert. Die Computertomographie ist in absoluten Zahlen zum konventionellen Röntgen zwar geringer anzusetzen – nimmt in absoluten Zahlen aber deutlich zu.

Der Dosisanteil CT hat sich in den letzten zehn Jahren verdoppelt. Die Computertomografie rückt immer mehr in den Vordergrund, hat teilweise die konventionelle Röntgendiagnostik als erstes Glied der diagnostischen Kette abgelöst.

Gerade dosisintensivere CT-Untersuchungen an Erwachsenen haben zwischen 1996 und 2012 um 130 Prozent zugenommen.

Obwohl Computertomographie-Untersuchungen nur 8 % aller Röntgenuntersuchungen ausmachen, liefern sie mit mehr als 60 % den mit Abstand größten Beitrag zur zivilisatorischen Strahlenexposition der Bevölkerung. (Quelle: BfS)

Der Gesetzgeber schreibt sinnige Maßnahmen und Richtwerte vor. Hierbei sind insbesondere die Qualitätssicherungsmaßnahmen nach Paragraph 16, 17,17 A. Röntgenverordnung (RöV) zu nennen. Unter anderem sind hier die Einführung von Dosisreferenzwerten genannt. Diese Dosis Referenzwerte werden an den Stand der Technik angepasst und entsprechend immer weiter nach unten korrigiert. Die letzte Anpassung der Dosis Referenzwerte erfolgte am 17.November 2022.

(Die neuesten Richtwerte finden Sie in der jeweils aktuellen Form auf der Homepage des Bundesamt für Strahlenschutz : https://www.bfs.de/SharedDocs/Downloads/BfS/DE/fachinfo/ion/drw-roentgen.pdf ).

Diese Richtwerte fußen letztendlich auf dem Atomgesetz und den Euratom Empfehlungen.

Nach Art. 4(1)97/43/Euratom ist jede Anwendung ionisierender Strahlung am Menschen zu optimieren...
"(1 a) alle Dosen auf Aktionen zu radiologischen Zwecken mit Ausnahme Strahlentherapeutischer gemäß Artikel I Abs. 2 sind so niedrig zu halten, wie dies unter Berücksichtigung wirtschaftlicher und sozialer Faktoren zur Gewinnung der benötigten diagnostischen Informationen möglich und vertretbar sind."

Man spricht auch vom ALARA Prinzip - as low as reasonably achievable - so wenig wie möglich Strahlung zu verursachen ohne die diagnostische Sicherheit aufzugeben.

Und an diesem Grundsatz setzen wir mit unseren hochmodernen Geräten an:

Sowohl die digitale Radiographie wie auch insbesondere unser moderner 64-Zeilen-Computertomograph bringt durch technische Innovationen die Dosis im Vergleich zu anderen Scannern im Umfeld auf ein niedrigst mögliches Niveau.

Siehe auch Link zur generelle Dosisreduktion der CT Scanner in Deutschland

https://www.bfs.de/DE/themen/ion/anwendung-medizin/diagnostik/roentgen/ct-untersuchungen.html (Quelle: BfS)

alleeradiologie investiert in den Strahlenschutz!

ASiR-V - Adaptive Statistische Iterative Rekonstruktion

Dosisreduktion und Bildqualität sind Schlüsselthemen in der Computertomographie!

Hardwarebasierte Dosisreduktion stößt an Grenzen - ein anderer Ansatz verfolgt die bildgebenden Rekonstruktionsverfahren.

Der Medizin Produkthersteller GE-Healthcare hat als erster Hersteller hier spezielle Verfahren zur rechnergestützten Dosisreduktion vorgestellt.

Eine kleine Einführung!

Das um den Patienten rotierende Röhren-Detektorsystem des CT erfasst auf seinem Weg einer 360 Grad Rotation eine Vielzahl von Projektionen. In Form von Rohdaten werden diese Aufnahmen in einem mathematischen Verfahren in ein Schnittbild umgesetzt (Fourier-Transformation). Die Daten einer jeden Projektion werden dabei, kalibriert, gefiltert, rückprojeziert, gewichtet und nach Abschluss der letzten Projektion zu einem gesamten Bild zusammengesetzt und rekonstruiert - das eigentliche CT-Schnittbild ist fertig.

Dieses Verfahren heißt "filtered Backprojektion" (FBP").

Dieses traditionelle Rekonstruktionsmodell ist schnell im Bildaufbau und kann auf einfachen Rechnern verarbeitet werden. Nachteile ergeben sich im Bereich der Sensivität, Rauschpegelreduktion und Artefakte. Insbesondere in der Dosisreduktion spielt diese Methode eine entscheidende Rolle.

Der Zusammenhang Dosis und Bildrauschen ist insofern wichtig, da bei sinkendem Röhrenstrom (Dosis) das Bildrauschen steigt. Wird der Röhrenstrom und damit die Dosis zu weit reduziert, steigt das Bildrauschen derart an, dass eine Befundung nicht mehr möglich ist!

Dosisreduktion und Bildqualität - ein Teufelskreis

Wichtige Erkenntnisse der forschenden Physiker waren: Das FBP-Verfahren ist ursächlich für das steigende Bildrauschen bei sinkender Dosis verantwortlich. Denn es ist ein relativ unpräzises mathematisches Modell, das auf viele Annahmen und Vereinfachungen aufsetzt. Dies führt in der Konsequenz zu einer von der Realität abweichenden Bilddarstellung, dem Rauschen.

Die Lösung

Mit komplexeren mathematischen Algorithmen ist dieses Problem zu lösen. Es erfordert jedoch ein komplexes iteratives Rekonstruktionsverfahren und insbesondere hochwertige Rechner und Grafikkarten. (Iteration = im Sprachgebrauch die Wiederholung von Wortteilen wie bei Urururgroßmutter - in der Informatik: schrittweise, bzw. wiederholte Durchführung von Datenverarbeitungsschritten)

Rohdatenbasierte Iterative Rekonstruktion

Um auszuschließen, dass das iterative Verfahren bei der Datenverarbeitung Bildinformationen zu kleinen Läsionen "wegrechnet" ist es erforderlich ausschließlich auf die Rohdaten des Scans aufzusetzen. Der Iterative Prozess ist also keine Interpolation, sondern ein ständiges Vergleichen von Messwerten mit Modelldaten.

Damit dies in einer für die klinische Routine vertretbaren Rechenzeit erfolgt ist eine spezielle - proprietäre Hardware erforderlich. Eine echte iterative Rekonstruktion auf Rohdatenbasis ist ohne spezielle Hardware nicht möglich. Reine Softwarelösungen sind nicht in der Lage diese aufwändigen Prozesse zeitnah zu bewältigen.

allee-radiologie investiert in diese Hochleistungskonsolen und moderne Software - wir nehmen den Strahlenschutz ernst.

ASiR- reduziert also das Bildrauschen auf Grundlage der Rohdaten und steigert sogar noch die Niedrigkontastauflösung und Bildqualität. Der ASIR-Rekonstruktionsalgorithmus reduziert das Bildrauschen und somit auch die erforderliche Kontrastmitteldosis in der Routineuntersuchung! ASIR bietet bis zu 25% Verbesserung von LCD und erhöht die Bildqualität bei 40% geringerer Dosis.

Wir haben jetzt erneut investiert und die neue ASiR-V Technik mit unserem 64 Zeilen CT eingeführt.

ASiR-V ermöglicht bis zu 82 % Dosisreduktion gegenüber normaler FBP-Rekonstruktion CT Untersuchung.

Für technisch interessierte Patienten und Ärzte sei an dieser Stelle auch kurz dargestellt auf welchem Wege geräteseitig diese erheblichen Reduktionen der Dosis Zustandekommen.

Organ – Dosis - Modulation (ODM)

Um Modulation während der Untersuchung von empfindlichen Bereichen, wie zum Beispiel der Brust oder der Augenlinsen. Die Dosisreduktion Oberfläche liegt bei bis zu 40 %, während der Rauschanstieg bei den oberflächennahen inneren Strukturen bei weniger als 10 % liegt.
In der Praxis sieht das zum Beispiel so aus, dass wenn der Strahler vorne im Gesichtsschädel ist, die Dosis reduziert wird – wenn der Strahler aber das Hinterhaupt passiert er normal strahlt. Somit werden die Augenlinsen effektiv geschont.

Auto mA  /  Smart mA

das CT System erkennt die optimale Einstellung für die Untersuchung anhand des Übersichtsbildes und passt somit den Röhrenstrom an die anatomischen Gegebenheiten an.
In der Praxis sieht das so aus, dass die Lunge zum Beispiel deutlich weniger Strahlung abbekommen muss wie zum Beispiel ein dicker Bauch.

Zum einen besitzt das Gerät ein intelligentes Dosismanagementsystem, schon aus dem digitalen Übersichtsbild heraus liest die Maschine an welchen Stellen der Patient mehr Dosis aufgrund seiner Leibesfülle haben muss, an welcher Stelle Dosis eingespart werden kann. Schon zu diesem Zeitpunkt wird die applizierte Dosis berechnet. Somit kommt es immer zur optimalen Dosis Applikation.

Ein weiterer technisch wichtiger Punkt zielt darauf ab die vermeidbare Streustrahlung am Patienten so gering wie möglich zu halten. Viele Scanner haben ihrer Einblendung des Röntgenstrahlenbündels erst hinter dem Patienten, vor dem Detektor. Es resultiert eine höhere Strahlenbelastung – unnötigerweise.

Technisch aufwändiger, aber Patienten freundlicher ist die Einblendung (Kollimation) des Nutzstrahlenbündels vor dem Patienten. Dieses erfordert natürlich eine viel höhere Präzision der Röntgen Röhre, eine weitaus höhere Fokussierung.

Ein weiterer Weg die Dosis zu reduzieren ist die Geometrie zu verkürzen. Je länger der Weg zwischen Röntgen Röhre und Detektor ist, umso größer muss die Dosis sein. Bei kürzeren Detektor-Röhren-Abstand kann folglich auch die Dosis reduziert werden.

Ist das Thema Dosis immer noch spannend?

Nachfolgend geben wir gerne noch Erklärungen zu richtigen Dosisparametern:

Wie schon oben erwähnt geben die europäischen Richtlinien für die Qualitätssicherung in der Computertomographie (EUR 16262) definierte maximal Dosen für bestimmte Untersuchungen, die nur im Einzelfall überschritten werden dürfen.

Die absoluten Werte der Strahlenexposition einer Röntgen- oder CT-Untersuchung stehen in engem Zusammenhang mit den Untersuchungsparametern, der Charakteristik der Röntgen- oder des CT Systems, und natürlich dem Patienten selbst.

Flächendosisprodukt (FDP) - konventionelle Röntgenanlage

Das Flächendosisprodukt wird mit einem so genannten Diamentor (oder Flächendosimeter) am Röntgengeräte ermittelt (unmittelbar hinter der Blende des Röntgenstrahlers). Es beschreibt die Ortsdosis für den Patienten flächenbezogen am Röntgengerät - diese Messeeinheiten sind seit Inkrafttreten der neuen Röntgenverordnung 2003 Pflicht an allen Röntgen Systemen.

Volumenbezogener CT-Dosisindex (CTDI vol)

Der volumenbezogene CT-Dosisindex (CTDIvol) beschreibt die durchschnittliche Ortsdosis für den Patienten innerhalb des Untersuchungsvolumens in mGy (Milli-Gray). Die Daten sind für Körperuntersuchungen (gemessen an einem 32cm PMMA-Phantom) und Kopfuntersuchungen (16cm PMMA-Phantom) unterschiedlich. Der CTDIvol ist letztlich eine Messung der durchschnittlichen Ortsdosis einer CT-Untersuchung anhand einer transaxialen Schicht durch dieses Phantom (konventionell Schicht für Schicht, Spirale oder MS-CT). Der CTDI eignet sich nicht zum Vergleich von praktizierten Dosen zwischen verschiedenen Maschinen, kann aber hervorragend zur Konstanzprüfung, zur Erfolgskontrolle am selben CT-System verwendet werden.

Dosislängenprodukt (DLP)

Das Dosislängenprodukt DLP misst die kumulative Dosis (totale Energie), der ein Patient ausgesetzt wird, in mGycm. Dies berücksichtigt nicht nur die mittlere Dosis (CTDIvol) im Scanvolumen, sondern auch die Scanlänge L: DLP = CTDIvol x L.

Das DLP trägt der Überlegung Rechnung, dass die Dosis einer begrenzten abdominellen Untersuchung geringer sein muss, als die einer Untersuchung z.B. des gesamten Brust- und Bauchraumes.

Effektive Dosis (E)

Die effektive Dosis ist im Strahlenschutz die wichtigste Größe.

Das Strahlenrisiko des Patienten lässt sich durch die Effektive Dosis E (Einheit mSv = Milli-Sievert) abschätzen.

Anhand eines mathematischen Modells, das organverändernde Faktoren entlang der z-Achse entsprechend ihrer anatomischen Region berechnet, wird die effektive Dosis für ein standardisiertes männliches oder weibliches Individuum definiert. Derzeit existieren eine Reihe von Programmen, die eine große Zahl von Geräten und Organsystemen in diese Berechnung einbeziehen. Grundlage der Berechnungen der effektiven Dosis bilden standardisierte "mathematische" Maßphantome, welche die Daten für Männer und Frauen altersabhängig vom Säuglings- bis Erwachsenenalter individuell festlegen. In der Praxis werden in der Regel die Werte des "70kg-Standard-Erwachsenen" genutzt, was naturgemäß das Strahlenrisiko für Kinder und asthenische Patienten unter- und das von adipösen Patienten überschätzt.

Zusätzlich zum Größenfaktor besitzen Kinder eine altersabhängig doppelt bis dreifach erhöhte Strahlensensitivität im Vergleich zum Erwachsenen.

Jede Methode der Kalkulation einer effektiven Dosis stellt nur eine Schätzung dar. Auch unter Einschluss verschiedener Korrekturfaktoren ist die detaillierte Berechnung für den individuellen Patienten nicht möglich. Die mittels CTDIvol abgeschätzte effektive Dosis zeigt weniger das Strahlenrisiko des jeweiligen Individuum an, als vielmehr den Risiko-Index einer bestimmten Untersuchung am jeweiligen CT-Gerät.

Risiko Strahlung?

Das letale Risiko eines strahleninduzierten Karzinoms wurde durch Extrapolation von Daten beruflich strahlenexponierter Personen oder aus Strahlenunfällen (Überlebende eines Nuklearwaffenangriffs) berechnet.

Viele dieser Daten beruhen auf hohen Dosen und hochdosierten Strahlungsraten, weshalb die Risiken diagnostischer Strahlenanwendungen (typischerweise niedrigdosiert) extrapoliert werden müssen.

Es ist extrem schwierig, ein zusätzliches Risiko diagnostischer Dosen zu definieren, da alle anderen individuellen und Umwelteinflüsse einen wesentlich stärkeren Einfluss ausüben.

ACHTUNG

Bitte geben Sie uns auf jeden Fall Bescheid, falls eine Schwangerschaft auch nur bestehen könnte – das Ungeborene wie auch die kleinen Kinder sind besonders strahlensensibel.

Für pädiatrische Aufnahmen werden Filter vorgehalten.
In speziellen pädiatrischen Fragestellungen bitten wir Sie sich an eine ausgewiesene Kinderradiologische Einrichtung zu wenden.

Haben Sie weiterführende Fragen?

Wir antworten gerne.

Bitte beachten Sie - Doppeluntersuchungen mittels Röntgenstrahlen - egal ob konventionelles X-Ray oder MS-CT - sind potentiell gefährlich ( für Sie! ) und darüber hinaus kostentreibend in unserem jetzt schon viel zu knapp bemessenem Gesundheitssystem.

Es mag vielleicht nervig sein, wenn man um Voraufnahmen gebeten wird, es mag lästig sein, diesen vielleicht hinterher telefonieren zu müssen - aber es dient Ihrer eigenen Gesundheit - und die kann man nicht hoch genug einschätzen.