Image Quality Optimisation and Dose Management in CT, SPECT/CT, and PET/CT

Popular Abstract in Swedish Det diagnostiska vardet av rontgen- och nuklearmedicinska undersokningar kan knappast over¬skattas. Daremot innebar undersokningar som baseras pa joniserande stralning en liten risk for patienten att senare i livet utveckla en cancer. Darfor ar det var skyldighet att halla straldoserna sa laga som mojligt med bibehallen diagnostisk noggrannhet. Idag utgor medicinska undersokningar en betydande del av befolkningens exponering for joniserande stralning. Dessutom okar straldoserna inom sjukvarden for varje ar och det okade antalet CT-undersokningar ar den storsta orsaken till denna vaxande andel av kollektiv¬dosen. Flera av de avbildningstekniker som anvands idag ar annu inte optimerade med hansyn till bildkvalitet och patientstraldos. Detta galler sarskilt undersokningar med CT, SPECT/CT och PET/CT. Idag finns det olika metoder for att sanka straldoserna. Den svara fragan att utreda ar vad som ar tillracklig straldos for en viss undersokning utan att den diagnostiska sakerheten blir for lag. Det overgripande syftet med denna avhandling ar att forbattra och systematiskt utvardera bildkvalitet och patientstraldos vid bild- och funktions¬undersokningar. Avhandlingen innehaller studier av system for exponeringsautomatik pa CT, med vilka rorstrommen anpassas efter varje patients storlek och form samt rontgenstralningens absorption och spridning. Dessa olika system har utvarderats betraffande sin effektivitet, saval med avseende pa bildkvalitet som patientstraldos. Beroende pa system och installningar minskade absorberad dos med 35-60 % for ett antropomorfiskt thoraxfantom. Brusnivan i bilderna blev mer jamn mellan olika anatomiska regioner aven om bruset generellt okade. For att forbattra den diagnostiska informationen vid CT-undersokningar tillfors ofta kontrastmedel som kan ha en oonskad paverkan pa njurfunktionen, sarskilt for aldre patienter. Risken for sena effekter av stralning (cancer) ar daremot hogst for yngre patienter. Genom att justera mangd kontrastmedel mot straldos kan risker i olika aldrar minimeras. For yngre patienter (16-25 ar) kunde straldosen mer an halveras. Detta kunde goras genom att mangden kontrastmedel okades sa att signal-till-brus-forhallande i levern bibeholls och kontrast-till-brus-forhallande for en tankt levermetastas som bara sparsamt fylls med kontrastmedel bibeholls. Hos aldre patienter (>75 ar) kunde mangden kontrastmedel minskas med 18 % genom att straldosen okades med 46 % for bibehallen bildkvalitet. Kliniska undersokningsprotokoll for ett mobilt intraoperativt bildsystem (O-arm) bestaende av en CT med ett konformat stralknippe har optimerats for anvandning vid kirurgiska ingrepp i ryggraden. Organdoser och effektiv dos har beraknats genom Monte Carlo simulering och erhallna bilder har bedomts av observatorer. Resultatet visade att effektiv dos kan reduceras till 1,5-2,4 mSv med tillracklig bildkvalitet for andamalet, vilket ar 5 ganger lagre straldos jamfort med de installningar som tillverkaren angivit for bildtagning av en liten patient. Inom ramen for ett EU-projekt har ett nytt fantom benamnt MADERIA tagits fram for optimering av nuklearmedicinsk diagnostik. Fantomet ar unikt i sin konstruktion med ett stort antal lika stora ihaliga koner vilka kan fyllas med radioaktiva losningar av olika aktivitetskoncentration. Detta mojliggor studier av rumslig upplosning, partiell volymseffekt (intensitetsdiffusion) och detekterbarhet. Baserat pa erfarenhet av olika fantom¬matningar har fantomet vidareutvecklats. Fantomet har potential att bli ett anvandbart och viktigt verktyg i optimeringsarbetet av SPECT- och PET-undersokningar. Standigt sker det forbattringar och utveckling av nya typer av bildrekonstruktions-metoder. Tre olika rekonstruktionsmetoder for SPECT har optimerats och jamforts i en observatorsstudie av 123I-MIBG-bilder vid misstanke om tumor-sjukdom. Bilderna presenterades och rangordnades med hjalp av ett bildvisnings-program som anpassades for observatorsstudier med mojlighet att visa upp till 8 olika rekonstruktioner sida vid sida. For den nyttjade SPECT-kameran och parameter¬installningar bedomdes Siemens algoritm Flash 3D med 32 (4h efter injektion) och 16 (24h efter injektion) ekvivalenta iterationer ge bast bildkvalitet. Det finns utrymme for fortsatt optimering av bildkvalitet och straldos. Standigt pagar utveckling av ny teknologi som mojliggor detta. Framtida potentiella tekniker sasom energiupplosande detektorer i kombination med kontrastmedel baserade pa amnen med hogt atomnummer och forbattrade iterativa bildrekonstruktionsmetoder kommer medfora nya medicinska applikationer. Detta kommer aven i fortsattnigen fordra ett nara samarbete mellan sjukhus-fysiker, tillverkare, radiologer, nuklearmedicinare, rontgensjukskoterskor, biomedicinska analytiker och remitterande lakare. Malet ar att faststalla tillracklig bildkvalitet for en specifik diagnostisk fragestallning med lagsta mojliga effektiv dos till patienten. (Less)