A dóziscsökkentés lehetőségei a koszorúerek MDCT-vizsgálatakor Szukits Sándor, Maurovich-Horvat Pál, Váradi Edit, Battyány István
Absztrakt: A szív és különösen a coronariák multidetektoros CT-vizsgálata (MDCT) napjaink egyik legdinamikusabban fejlődő és egyre növekvő számban végzett vizsgálata a képalkotó diagnosztikában. Az egyre szélesedő indikációs körök és a bővülő technikai lehetőségek miatt a vizsgálatok számának növekedése várható a fiatalabb korosztályban. Ezért egyre fontosabb a vizsgálatok sugárterhelésének a csökkentése, a lehető legalacsonyabb sugárdózis alkalmazása. A szerzők célja, hogy röviden ismertessék a vizsgálatok során alkalmazható dóziscsökkentési lehetőségeket, valamint a kontrasztanyag-választás jelentőségét. Ezeket szem előtt tartva elfogadható sugárterhelés mellett lehet elérni a diagnosztikus képminőséget. Kulcsszavak: szív-CT, coronaria-CTA, sugárdózis-csökkentés, nagy koncentrációjú kontrasztanyag, alacsony sugárdózis Article Title: Methods for radiation dose reduction in coronary MDCT imaging Abstract: Coronary multidetector-row CT angiography is one of the most dinamically developing field of diagnostic imaging. Due to the increasing number of indications and technical advancement, there is an increase in the number of examinations for younger population. Therefore radiation dose reduction has very high importance during coronary CTA examinations based on low radiation dose protocols. The aim of authors is to summarize methods of radiation dose reduction applied during coronary CTA examinations and the proper choice of the contrast agent, which can provide good image quality in the case of low radiation protocols. Keywords: CT, coronary CTA, HCCM, radiation dose reduction, low radiation dose A szív és különösen a coronariák multidetektoros CT-vizsgálata (MDCT) napjaink egyik legdinamikusabban fejlődő és egyre növekvő számban végzett vizsgálata a képalkotó diagnosztikában. A készülékek gyorsasága, nagy térbeli felbontása, az alkalmazott és egyre bővülő szoftveres algoritmusok nyújtotta többletinformációk, a vizsgálatok pontossága egyre inkább előtérbe helyezik a noninvazív kardiodiagnosztikai módszerek közül az MDCT-vizsgálatot. A nemzetközi ajánlások is bővülő indikációs köröket állapítanak meg. Bár a szív egyre több területének megítélésére a legkülönbözőbb klinikai állapotokban végzünk szív-CT-vizsgálatokat, a leggyakoribb indikáció a coronariák státusának tisztázása. A legutóbbi nemzetközi ajánlás az alacsony és a közepes cardiovascularis rizikójú betegek esetében tartja ideálisnak ezt a képalkotó módszert (1, 2). A vizsgálat noninvazív volta, valamint a háromdimenziós leképezés sok szempontból előnyös a betegeknek. A coronaria-CT-angiográfiának (CCTA), mint noninvazív képalkotó eljárásnak, kifejezetten magas a negatív prediktív értéke (95-100%) (3), a költsége a katéteres angiográfiához képest lényegesen alacsonyabb, ezért ideális „gatekeeper” funkciót láthat el abból a célból, hogy csak az a betegpopuláció kerüljön a hemodinamikai laboratóriumba katéterezésre, akiknél az invazív vizsgálatot várhatóan terápiás beavatkozás is követi. A jövőben a CCTA-vizsgálatok számának növekedése várható, amelyen belül egyre gyakrabban kerülnek fiatal és középkorú egyének is MDCT-vizsgálatra, ezért a sugárterhelés kérdése egyre inkább előtérbe kerül. Az ALARA-elv értelmében a technikai lehetőségek függvényében a sugárterhelést lehetőség szerint a legalacsonyabb szintre célszerű csökkenteni.
A sugárdózis-csökkentésére alkalmazott felvételezési módszerek CCTA-vizsgálatok esetén
Retrospekítv EKG-kapuzással végzett spirálmódú adatgyűjtés EKG-dózismoduláció nélkül
Alacsony pitch-értékkel végzett vizsgálat, amelynek során a szívciklus teljes időtartama alatt azonos intenzitású sugárzás éri a beteget, ezért várható sugárterhelése kifejezetten magas. Elérheti vagy akár meg is haladhatja a 20 mSv értéket (10-20 mSv) (4). A szívciklus ideje alatt 5-10%-os lépésekben (10-20 képsorozat/szívciklus) generálunk felvételeket, így a módszer alkalmas statikus és mozgó képek létrehozására is.
Retrospektív EKG-kapuzással végzett spirálmódú adatgyűjtés EKG-dózismodulációval
Ez a mód a retrospektív EKG-kapuzás magas sugárterhelésének csökkentésére hivatott. A szívciklusnak a coronariák leképezése szempontjából kevésbé előnyös fázisaiban – gyártótól függően – a mérés elején beállított csőáram 4-20%-a kerül csak alkalmazásra. Dózismodulációval mintegy 40%-os dóziscsökkentés érhető el. Az átlagos sugárterhelés 12 mSv-re csökkenthető (5-15 mSv)(4).A mérési mód előnye, hogy a coronariák leképezésén túl a funkcionális információ még megmarad. Gyakori extraszisztolék, valamint pitvarfibrilláció esetén is rendkívül előnyös a használata. A régebbi 64 szeletes CT-készülékek esetén a mérési idő ezzel az adatgyűjtési móddal rövidebb, mint prospektív triggerelés esetén, ami fontos tényező lehet olyan betegeknél, akik a légzés visszatartására csak rövid ideig képesek.
Prospektív EKG-triggerelés
Axiális méréssel megfelelően alacsony szívfrekvencia (<65/perc) esetén csak a szívciklus egy pontjában (általában az R-R ciklus 70%-a idején) végzünk mérést. Hosszabb adatgyűjtés is lehetséges, ilyenkor általában az R-R ciklus 60-70%-a között történik a mérés. A módszerrel a sugárterhelés szignifikánsan tovább csökkenthető átlag 4 mSv (2-8 mSv) (4). A mérési mód hátránya, hogy funkcionális információ nem nyerhető vele (azaz cine módú leképezés nem lehetséges), valamint hogy irreguláris szívritmuszavar esetén nehezen alkalmazható. Megfelelő technológiai továbbfejlesztésekkel „padding”, extraszisztolé-detektálással e problémák egy része kiküszöbölhető. A limitált funkcionális információ ellenére azonban jól láthatók egyéb szívbetegségek, mint aortopathiák, pseudoaneurysmák, üregrendszeri tágulatok stb.
Prospektív EKG-kapuzott high-pitch mód (gyors, második generációs dual source CT)
Magas pitch használatakor, egy röngencsöves készülékek esetén 1,5 felett, a mért projekciók oly mértékben lesznek hiányosak, hogy rekonstrukció nem végezhető. A második generációs dual source CT esetén a fenti problémát azzal küszöbölte ki a gyártó, hogy a „B” röntgencső rendszere az „A” röntgencső rendszerének adatgyűjtése során kihagyott projekciókat méri le. A szívritmust ebben az esetben is 60 alá célszerű csökkenteni (5). Ezen mérési móddal a sugárterhelés a standard retrospektív méréssel összehasonlítva 100 kV csőfeszültség esetén 2 mSv alá csökkenthető (4), amelyet tovább csökkenthetünk, ha iteratív rekonstrukciót is alkalmazunk. Összehasonlításként a PET (ISF-fluorodeoxiglükóz [FDG], 400 MBq) myocardiumviabilitási vizsgálat 7,6 mSv, a SPECT (rest technetium (Tc) -99m tetrophosmin, 500 MBq) myocardiumperfúziós vizsgálat 3,8 mSv effektív dózissal jár (4).
A mérési paraméterek módosítása
A csőfeszültség 20 kV-os csökkentése a sugárterhelést 31%-al csökkenti, amennyiben a többi mérési paramétert változatlanul hagyjuk, mivel a kV csökkentése exponenciális sugárdózis-csökkenést eredményez (6, 7). A képek jel/zaj aránya azonban a kV-csökkentéssel romlik, ugyanakkor a differenciális abszorpció miatt a jód sugárelnyelése fokozódik, amelynek kompenzatórikus hatása révén a kontraszt/zaj arány változatlan maradhat (8). Mindezek összefüggésében fontos tény, hogy a kontrasztanyag jódkoncentrációjával arányos az intravascularis denzitás, így minél magasabb a jód koncentrációja, annál jobban kompenzálható a sugárdózis-csökkentés miatti zajfokozódás. Azonos injektálási sebesség és bevitt jódmennyiség esetén
a képminőség legnagyobb mértékben 400 mgl/ml koncentrációjú kontrasztanyaggal javítható adott feszültségcsökkentés esetén (9) (1−3. ábra).
1. ábra. Az arteria coronaria dextra spirálmódban 80 kV-os csőfeszültséggel mért curved plane rekonstrukciója (CTDI 7,94 mGy), ablakbeállítás Width 600 HU Level 200 HU, pulzus 75
2. ábra.Az arteria coronaria dextra spirálmódban 120 kV-os csőfeszültséggel mért curved plane rekonstrukciója (CTDI 35,76 mGy), ablakbeállítás Width 600 HU Level 200 HU, pulzus 77
3. ábra. A bal oldalon 3D rekonstrukció a szívről, a jobb oldalon kanyarodó multiplanáris rekonstrukció a jobb koszorúérről. A nyilak a jobb coronaria disztális szegmentuma és a jobb kamra közötti fisztulára mutatnak. Mérési paraméterek: 256 szeletes
Philips Brilliance CT, csőfeszültség 80 kV, kontrasztanyag 45 ml, sebesség 3,5 ml/s, iomeprol 400 mg/ml (Iomeron 400). Sugárdózis 29,5 mGycm, effektiv sugárdózis 0,4 mSv
Hardveres és szoftveres újítások
Széles detektorral rendelkező készülékek megjelenése: a széles detektoros (128–256 és 320 szeletes) CT-készülékek a mérési rendszer újításai (érzékenyebb detektorok) mellett, leginkább a mérési idő csökkentésében jelentenek minőségi ugrást. A 256 szeletes CT-rendszer esetén kettő, míg a 320 szeletes CT-készülék esetén egy szívciklus elegendő a prospektív triggerelésű módban történő leképezéshez. Variábilis szívfrekvencia, valamint légzési utasítással rosszul kooperáló betegek esetén is jó minőségű prospektív triggerelt mérések készíthetők. Iteratív rekonstrukció: az összes gyártónál elérhető és gyakorlatilag minden testtáj esetén alkalmazható rekonstrukciós algoritmussal jelentős, akár 50-60%-os zajcsökkenés érhető el, amelyet kihasználva hasonló mértékben csökkenthetjük a sugárdózist.
Kontrasztanyag-adagolás
A CT-angiográfia típusú vizsgálatoknál az egyik rendkívül fontos minőségi paraméter a magas intravascularis jóddenzitás. Ez utóbbit a betegalkattól függően csőfeszültség-csökkentéssel vagy a jódbeviteli sebesség növelésével tudjuk elérni (10). A CCTA-vizsgálat során minimálisan 2 g/másodperc jódbeviteli sebesség (iodine delivery rate) ajánlott a megfelelő intracoronariás denzitás eléréséhez (11, 12). Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy alacsonyabb koncentrációjú kontrasztanyagok használata esetén sokkal magasabb beadási sebesség szükséges ugyanazon intravascularis denzitás eléréséhez. A kontrasztanyag-beadást azonban csak limitált mértékben lehet növelni a vénák sérülése nélkül, ezért az intravascularis denzitás növelését a magasabb jódkoncentrációjú anyag bevitelével lehet elérni (13). A nagy jódkoncentrációjú (≥350 mg/ml) kontrasztanyagok alkalmazásával az injektálási sebesség jelentősen csökkenthető megfelelő intravascularis denzitás biztosítása mellett, ami legnagyobb mértékben 400 mgl/ml-es kontrasztanyag-koncentráció esetén valósítható meg (14). Amennyiben megfelelően magas intravascularis jóddenzitást tudunk elérni, a magas intracoronariás attenuáció a kontraszt/zaj arány javításán keresztül kisebb csőfeszültség és csőáram használatát teszi lehetővé.
Összegzés
Számos lehetőséggel rendelkezünk a CCTA-vizsgálatok során a beteget érő sugárterhelés csökkentésére, amelynek fontos elemei a gondosan megválasztott adatgyűjtési (mérési) technika, a mérési paraméterek ésszerű megváltoztatása, a legújabb szoftveres dóziscsökkentő módszerek (például iteratív rekonstrukció) alkalmazása és a magas jódbeviteli sebesség elérése (nagy jódkoncentrációjú kontrasztanyagok használata).
Irodalom
1.
Hendel RC, et al. Appropriateness Criteria for CCT/CMR. J Am Coll Cardiol 2006;3:751-71.
2. Taylor AJ, et al. ACCF/SCCT/ACR/AHA/ASE/ASNC/NASCI/SCAI/SCMR 2010 Appropriate Use Criteria for Cardiac Computed Tomography. J Am Coll Cardiol 2010;56:1864-94. 3. Hoffer K, Mohácsi A, Bodrogi N, Baranyai T. A koszorúerek multislice CT-angiográfiája és kalciumpontértékének vizsgálata. Magyar Radiológia 2006;80(1-2):28-39. 4. Koos Geleijns. Principles of CT and radiation issues ERASMUS Course Cardiovascular MRI with CT correlation. Leiden the Netherlands 2013;10:17-8. 5.
Dézsi CsA. Mi alapján válasszunk béta-blokkolót? Cardiologia Hungarica 2012;42(5):317-21.
6. Hausleiter J, Martinoff S, Hadamitzky M, et al. Image Quality and Radiation Exposure With a Low Tube Voltage Protocol for Coronary CT Angiography
Results of the PROTECTION II Trial.Munich, Landshut, and Erlangen, Germany; Rome, Italy; Innsbruck, Austria; Oviedo and Barcelona, Spain.JACC: Cardiovascular Imaging 2010;3(11):1113-23. 7.
Paul JF, Abada HT. Strategies for reduction of radiation dose in cardiac multislice CT. Eur Radiol 2007;17:2028-37.
8. 17.
Leshka, et al. Low kilovoltage cardiac dual-source CT: attenuation, noise, and radiation dose. Eur Radiol 2008;18:1809-
9. Iezzi R. How high concentration contrast media can help to reduce the radiation dose for the patient. Solutions in Contrast Imaging2010,1(1). 10. Feischmann D.Use of high-concentration contrast media in multiple-detector-row CT: Principles and rationale. Eur Radiol 2003;13:M14-M20. 11. Albrecht T, Meyer BC.MDCT angiography of peripheral arteries: technical considerations and impact on patient management. Eur Radiol Suppl 2007;17(Suppl 6):F5-F15. 12. Herman SJ. Computed tomography contrast enhancement principles and the use of high-concentration contrast media. Comput Assist Tomogr 2004;28(Suppl1):S7-S11. 13.
Thomsen HS, Morcos SK. ESUR guidelines on contrast media. Abdom Imaging 2006;31:131-40.
14. Rist C, et al.Contrast bolus optimization for cardiac 16-slice computed tomography comparison of contrast medium formulation containing 300 and 400 milligrams of iodine per milliliter. Invest Radiol 2006;41(5):460-7.
Szerző levelezési címe: dr. Szukits Sándor, PTE Radiológiai Klinika, H-7624 Pécs Ifjúság u. 13.
Szerző e-mail címe:
[email protected]
Szerző munkahelye: dr. Szukits Sándor,dr. Váradi Edit,dr. Battyány István: Pécsi Tudományegyetem, Radiológiai Klinika/University of Pécs Clinical Centre, Department of Radiology; Pécs dr. Maurovich-Horvat Pál: MTA-SE „Lendület” Cardiovascularis Képalkotó Kutatócsoport, Szív- és Érgyógyászati Klinika, Semmelweis Egyetem/HAS-SU "Lendület" Project, Heart Center, Semmelweis University; Budapest
