title: Evaluation des Potentials der Dosisreduktion in der Computertomographie der Nase und Nasennebenhöhlen unter Berücksichtigung der klinisch notwendigen Bildqualität
title: Evaluation the potential of radiation dose reduction in the CT of nose and paranasal sinuses while maintaining a clinically good and satisfactory picture quality
Creators: name: Hofmann, Kathrin
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2015
Subjects: pictue quality
CT
Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit
Bildqualität
Dosisreduktion
dose reduction , CT

description: Chronic rhinosinusitis is a common
      disease. Having used all conservative procedures, an
      operation using functional endoscopic sinus surgery is the
      therapy of choice. Anatomical structures showing normvariants
      are important due to the fact that they are at risk of
      getting destroyed during the operation. Therefore, a
      Computertomography scan is required before each operation.
      Radiation dose is a key factor in CT, which should not be
      underestimated. Thus, in this study, we examined the question
      of how radiation dose in the CT of the nose and the paranasal
      sinuses can be reduced while still maintaining a clinically
      good and, satisfactory picture quality. The aim of this study
      was to find an optimal range of technical parameters that
      would allow, from a clinical-surgical point of view, a
      consistently good picture quality, while also saving the
      maximum radiation dose possible for the patient. Using three
      human head phantoms, 178 – 183 CT-images per head were made
      with varying voltage, current (= all together 46 different
      CTDI-values) and reconstruction algorithms, keeping constant
      section thickness and pitch. The blinding element of the
      study was achieved by anonymising and randomising the data
      records. In total, 14 anatomical structures in each picture
      were evaluated with grades 1 = very good to see, 2 = good to
      see, 3 = bad to see and, 4 = not to see. These structures
      were the following: the bony margin of maxillary sinus, the
      bony margin of the infraorbital nerve, the os turbinale of
      the inferior nasal concha, the uncinate process, the lamina
      papyracea on a level with uncinate process and on a level
      with anterior ethmoidal artery, the anterior ethmoidal
      artery, the lateral lamina of the olfactory fossa, the
      cribriform plate, the bony canal of the optic nerve, the
      canal of the Vidian nerve, the foramen rotundum, the bony
      canal of the internal carotid artery and the posterior wall
      of frontal sinus. In order to achieve a satisfactory image
      quality, the mean value including the standard deviation was
      set constantly at ≤ 2,0 in grading. As a result, a strong
      dosage-dependency of the presentability of anatomical
      structures could be shown. The higher the dosage was, the
      better the evaluation. But there were differences. Stable
      structures, such as the frontal sinus, the maxillary sinus or
      the carotid artery, were more dosage-independent whereas
      fine, thin structures, such as the os turbinale, the lamina
      papyracea or the canal of the Vidian nerve, were strongly
      dosage-dependent. Concerning the reconstruction algorithms,
      our results showed that the lower the kernel, the better the
      picture quality and grade in the low-dose-area were. Kernel
      H47f/s and H50f/s were the best adjustments, in which good
      images were generated at a CTDI-value of 2.0 – 2.5 mGy.
      Independent of the kernel, a CTDI-area of 3.5 – 4.5 mGy could
      be established as the optimal range, in which a clinically
      satisfactory, good image quality exists even for fine
      anatomical structures, while ensuring a low radiation dose
      for the patient. For clinical practical work these results
      consist of a dose reduction of at least 50 % compared to the
      current diagnostic reference value of 9 mGy. These findings
      are consistent with fundamental studies carried out by other
      research groups. The dosage range of the kernel proposed in
      this paper should now be further evaluated in the clinic and
      verified through follow-up studies. Starting points for
      further research are the evaluation of using smooth kernel as
      well as working with a higher layer of thickness in the CT of
      the nose and the paranasal sinuses.
description: Die chronische Rhinosinusitis ist
      eine häufige Erkrankung, deren Therapie nach Ausschöpfen der
      konservativen Maßnahmen in der operativen Sanierung mittels
      endoskopisch gestützter, funktionell orientierter
      Nasennebenhöhlenchirurgie liegt. Von Bedeutung sind dabei
      anatomische Strukturen, die Normvarianten aufweisen können
      und dadurch bei einer Operation gefährdet sind, verletzt zu
      werden. Vor jedem chirurgischen Eingriff an den
      Nasennebenhöhlen wird deshalb zur Standortbestimmung obligat
      eine Bildgebung in Form einer Computertomographieaufnahme
      gefordert. Da die Strahlendosis ein nicht zu unterschätzender
      Faktor der CT ist, hat vorliegende Arbeit untersucht,
      inwieweit die Dosis in der CT der Nase und Nasennebenhöhlen
      vor einer Operation reduziert werden kann unter
      Berücksichtigung einer klinisch ausreichenden, guten
      Bildqualität. Ziel der Arbeit war es, einen optimalen Bereich
      der technischen Einstellungen festzulegen, in dem eine gute
      Bildqualität aus klinisch-chirurgischer Sicht besteht bei
      strahleneinsparender Dosis für den Patienten. Somit sollte
      eine Reduktion der Strahlenbelastung des Patienten erwirkt
      werden. Anhand von drei humanen Ganzkopfpräparaten wurden je
      Schädel 178 – 183 CT-Aufnahmen mit Variation der Parameter
      Röhrenspannung, Röhrenstrom-Zeit-Produkt (= insgesamt von 46
      verschiedenen CTDI-Werten) sowie Rekonstruktionskernel bei
      konstanter/m Schichtdicke und Pitch angefertigt. Eine
      Verblindung war durch Anonymisierung und Randomisierung der
      Datensätze gegeben. Es wurden insgesamt 14 anatomische
      Strukturen pro Bilddatensatz im Schulnotenprinzip mit 1 =
      sehr gut zu sehen, 2 = gut zu sehen, 3 = schlecht zu sehen
      und 4 = nicht zu sehen, bewertet. Bei den Strukturen handelte
      es sich im Einzelnen um die knöcherne Begrenzung der
      Kieferhöhle, die knöcherne Begrenzung des Nervus
      infraorbitalis, das Os turbinale der Concha nasalis inferior,
      den Processus uncinatus, die Lamina papyracea auf Höhe des
      Processus uncinatus und auf Höhe der Arteria ethmoidalis
      anterior, die Arteria ethmoidalis anterior, die Lamina
      lateralis fossa olfactoria, die Lamina cribrosa, die
      knöcherne Begrenzung des Canalis nervus opticus, den Canalis
      nervus vidianus, das Foramen rotundum, die knöcherne
      Begrenzung des Canalis arteria carotidea interna und die
      Stirnhöhlenhinterwand. Für eine ausreichend gute Bildqualität
      wurde ein Mittelwert inklusive Standardabweichung von
      dauerhaft ≤ 2,0 in der durchschnittlichen Benotung als
      Kriterium gefordert. Als Ergebnis konnte eine deutliche
      Dosisabhängigkeit der Darstellbarkeit von anatomischen
      Strukturen bewiesen werden. Hierbei gilt generell, je höher
      die Dosis gewählt wurde, desto besser auch die Bewertung.
      Dabei gibt es Unterschiede. Stabile Strukturen wie die
      Stirnhöhle, die Kieferhöhle oder die Carotis sind in ihrer
      Darstellbarkeit eher dosisunabhängig, während bei filigranen
      Strukturen wie dem Os turbinale, der Lamina papyracea oder
      dem Canalis nervus vidianus eine deutliche Dosisabhängigkeit
      aufgezeigt werden konnte. Im Bereich der
      Rekonstruktionskernel gilt, je niedriger der Kernel gewählt
      wird, desto besser werden Bildschärfe und Note im
      Niedrigdosisbereich. Die mittelscharfen Kernel H47f/s und
      H50f/s sind dabei die Einstellungen, bei denen bereits ab
      einem CTDI-Wert von 2,0 – 2,5 mGy gute Bilder entstehen.
      Unabhängig der Kerneleinstellung kann ein CTDI-Bereich ab 3,5
      – 4,5 mGy als optimaler Bereich festgehalten werden, bei dem
      eine klinisch ausreichend gute Bildqualität auch für feine
      anatomische Strukturen besteht, bei niedriger
      Strahlenbelastung für den Patienten. Dies bedeutet für die
      klinische Praxis eine Dosisreduktion um mindestens 50 %
      verglichen mit dem bisherigen diagnostischen Referenzwert von
      9 mGy. Diese Erkenntnisse stehen im Einklang mit den
      grundlegenden Untersuchungen anderer Arbeitsgruppen. Der in
      hier vorliegender Arbeit vorgeschlagene Dosisbereich mit
      Kerneleinstellung sollte nun durch Anwendung in der Klinik
      sowie durch weitere Studien verifiziert werden. Ansatzpunkte
      für weitere Forschung bieten die Überprüfung des Einsatzes
      glättender Kernel sowie das Arbeiten mit höherer Schichtdicke
      in der Computertomographie der Nase und der
      Nasennebenhöhlen.