Optimizing radiation exposure for CT localizer radiographs

• Published in: Zeitschrift für medizinische Physik Vol. 27; no. 2; pp. 145 - 158
• Main Authors: Bohrer, Evelyn, Schäfer, Stefan, Mäder, Ulf, Noël, Peter B., Krombach, Gabriele A., Fiebich, Martin
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Germany Elsevier GmbH 01.06.2017
• Subjects: Abdomen - diagnostic imaging; Anatomic Landmarks - diagnostic imaging; Automatic exposure control; Belichtungsautomatik; Computed tomography; Computertomographie; Dose reduction; Dosisreduzierung; Head - diagnostic imaging; Humans; Localizer radiograph; Monte Carlo simulation; Pelvis - diagnostic imaging; Phantoms, Imaging; Radiation Dosage; Radiation Exposure - standards; Röhrenstrommodulation; Thorax - diagnostic imaging; Tomography Scanners, X-Ray Computed - statistics & numerical data; Tomography, X-Ray Computed - standards; Tube current modulation; Übersichtsaufnahme; Belichtungsautomatik; Monte-Carlo-Simulation; Dosisreduzierung; Computed tomography; Übersichtsaufnahme; Tube current modulation; Automatic exposure control; Computertomographie; Localizer radiograph; Monte Carlo simulation; Dose reduction; Röhrenstrommodulation
• ISSN: 0939-3889; 1876-4436
• DOI: 10.1016/j.zemedi.2016.09.004

The trend towards submillisievert CT scans leads to a higher dose fraction of localizer radiographs in CT examinations. The already existing technical capabilities make dose optimization of localizer radiographs worthwhile. Modern CT scanners apply automatic exposure control (AEC) based on attenuation data in such a localizer. Therefore not only this aspect but also the detectability of anatomical landmarks in the localizer for the desired CT scan range adjustment needs to be considered. The effective dose of a head, chest, and abdomen-pelvis localizer radiograph with standard factory settings and user-optimized settings was determined using Monte Carlo simulations. CT examinations of an anthropomorphic phantom were performed using multiple sets of acquisition parameters for the localizer radiograph and the AEC for the subsequent helical CT scan. Anatomical landmarks were defined to assess the image quality of the localizer. CTDIvol and effective mAs per slice of the helical CT scan were recorded to examine the impact of localizer settings on a helical CT scan. The dose of the localizer radiograph could be decreased by more than 90% while the image quality remained sufficient when selecting the lowest available settings (80kVp, 20mA, pa tube position). The tube position during localizer acquisition had a greater impact on the AEC than the reduction of tube voltage and tube current. Except for the use of a pa tube position, all changes of acquisition parameters for the localizer resulted in a decreased total radiation exposure. A dose reduction of CT localizer radiograph is necessary and possible. In the examined CT system there was no negative impact on the modulated helical CT scan when the lowest tube voltage and tube current were used for the localizer. Der Trend zu dosisoptimierten CT-Scans bis in den Submillisievert-Bereich führt zu einem höheren relativen Dosisanteil der Übersichtsaufnahmen bei CT-Untersuchungen. Dies macht eine Dosisoptimierung der CT-Übersichtsaufnahmen erstrebenswert. Moderne CT-Geräte verwenden eine Belichtungsautomatik mit Röhrenstrommodulation (AEC), die auf den Schwächungswerten der Übersichtsaufnahme basiert. Daher muss dieser Aspekt ebenso berücksichtigt werden wie die Erkennbarkeit von anatomischen Landmarken in der Übersichtsaufnahme. Die effektive Dosis einer Kopf-, Thorax- und Abdomen-Becken-Übersichtsaufnahme wurde bei Standardeinstellungen und anwenderbezogenen Einstellungen mit einer Monte-Carlo-Software berechnet. An einem anthropomorphen Phantom wurden CT-Untersuchungen durchgeführt. Dabei wurden verschiedene Aufnahmeparameter für die Übersichtsaufnahme und die Belichtungsautomatik für den Spiral-CT-Scan verwendet. Um die Bildqualität der Übersichtsaufnahme zu beurteilen, wurden anatomische Landmarken definiert. CTDIvol und effektive mAs pro Schicht wurden aufgenommen um die Auswirkung der optimierten Übersichtsaufnahmen auf den Spiral-CT-Scan zu untersuchen. Die effektive Dosis der CT-Übersichtsaufnahme konnte mit ausreichender Bildqualität um mehr als 90% reduziert werden, wenn die niedrigsten wählbaren Einstellungen (80kV, 20mA, pa-Röhrenposition) verwendet wurden. Die Röhrenposition in der Übersichtsaufnahme zeigte eine größere Auswirkung auf die Röhrenstrommodulation des Spiral-CT-Scans, als die Reduzierung der Röhrenspannung und des Röhrenstroms. Außer bei der Verwendung einer pa-Röhrenposition führten alle veränderten Aufnahmeparameter der Übersichtsaufnahme zu einer Verringerung der Dosis des Spiral-CT-Scans. Eine Dosisreduzierung bei der Übersichtsaufnahme ist notwendig und möglich. Bei dem untersuchten CT-System gab es keine negative Auswirkung auf den röhrenstrommodulierten Spiral-CT-Scan, wenn geringste Röhrenspannung und geringster Röhrenstrom für die Übersichtsaufnahme verwendet wurden.