Strahlenschutz

Das Thema Strahlendosis rückt zu Recht immer mehr in den 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 (03m mSv), Strahlung die von natürlichen Bodenschätzen ausgeht (Radon und seiner Folgeprodukte etc..1,4 mSv.), Strahlung die wir mit der Nahrung aufnehmen(0,3 m,Sv), Fallout aus Atombombenversuchen, weiterhin messbare Strahlung aus dem Reaktorunfall in Tschernobyl(0,05 mSv) und vielen anderen Quellen (terristische Stralung 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.

Weiterhin ist bekannt, dass die jährliche mittlere effektive Dosis der gesamten BRD Population circa 2,0 Millisievert beträgt.
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 medizinisch, 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 gering einzusetzen. Nichtsdestotrotz ist alleine aufgrund der Methode die Computertomographie ein Verfahren mit einer höheren absoluten effektiven Dosis.


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. (Stand: 22.06.2010)

Diese Richtwerte fußen letztendlich auf das 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 16-Zeilen-Computertomograph bringt durch technische Innovationen die Dosis im Vergleich zu anderen Scannern im Umfeld auf ein niedrigst mögliches Niveau.

Als Beispiele mögen dienen:

CT Untersuchung der Nasennebenhöhlen: DLP:   78,29 mGy.cm
16 Zeilen a 0,625 mm  / 100kV - 48mAs  eff. Dosis:  0,18 mSv

= 78% weniger als die europäische Richtlinie fordern

CT Untersuchung der Lunge (normaler Modus) DLP:  262 mGy.cm
16 Zeilen a 0,625 mm  / 120kV - 90-150mAs eff. Dosis:  4,4 mSv

= 60% weniger als die europäische Richtlinie fordern

CT Untersuchung des Abdomens/Beckens DLP:  437 mGy.cm
eff. Dosis:  6,9 mSv

= 68% weniger als die europäische Richtlinie fordern

CT Untersuchung des Colon   DLP:  437 mGy.cm
Werte für Bauch und Rückenlage Serie  eff. Dosis:  5,2 mSv
120 kV - 50 - 75 mAs

= 76% weniger als die europäische Richtlinie fordern

ASIR - Adaptive Statistische Iterative Rekonstruktion

alleeradiologie investiert in den Strahlenschutz !

Dosisreduktion und Bildqualität sind Schlüsselthemen in der Computertomographie!

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

GE 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 (Fourrier-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 diese 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.

alleeradiologie investiert in diese Hochleistungskonsolen und 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 un dsomit auch die erforderliche Kontrastmitteldosis in der Routineuntersuchung! ASIR bietet bis zu 25% Verbesserung von LCD und

erhöht die Bildqualität bei 40% geringerer Dosis.

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

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. (Hardcore für Strahlenschutzexperten)

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 spezielle Filter vorgehalten.

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.