Gyermek koponya CT protokollok összehasonlítása dózismonitorozási szoftverrendszer használatával  

Közösségek - Dózis | 2018. július 15. 07:30 | Utolsó módosítás dátuma - 2022. május 13. 21:27 | Forrás: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27260340

Jelen tanulmány célja volt a gyermek koponya CT protokollok összehasonlítása a sugárdózis és akvizíciós paraméterek alapján

 

Absztrakt

Célkitűzés: gyermek koponya CT protokollok összehasonlítása a sugárdózis és akvizíciós paraméterek alapján

Módszerek: A gyerek koponya CT adatokat 1 évre visszamenőleg 3 különböző kórházban (egy országon belül) összegyűjtötték. Dóziskövető rendszert használtak az automatikus információszerzéshez. Dózisparaméterek (CTDI, DLP), leképezés hossza, felvételsorozatok száma és demográfiai adatok alapján, illetve kor és klinikai indikáció szerint csoportosították az adatokat, a vizsgálatok gyermekspecifikus protokollal készültek.

Eredmények: összesen 296 gyermek koponya CT vizsgálat készült. A medián dózis minden kórház esetében, minden korcsoportban a nemzeti és nemzetközi referenciadózisszint alatt található (DRL), azonban statisztikailag jelentős (p<0,001) dózis különbségek figyelhetők meg az intézmények között. Az a kórház, ahol a legkisebb dózisvariabilitás látható, korpecifikus protokollokat használt, egységesítve a koponya CT vizsgálatokat. Téves protokollválasztás előfordult, ilyenkor felnőtt protokoll alapján készült el a vizsgálat, de ez leginkább az idősebb gyermekkorcsoportban figyelhető meg.

Bevezetés

Az utolsó évtizedben egyre inkább előtérbe került a CT vizsgálat során szerzett, rtg sugárártalom miatti rákkockázat kialakulása, különös tekintettel a gyerekekre, akiknél drasztikusan növekszik a CT vizsgálatkérések száma.  2012-ben Pearce MS és munkatársai The Lancet-ben megjelenő epidemiológiai retrospektív tanulmányban hívta fel a figyelmet, hogy kapcsolat van a gyerek koponya CT és az agytumorok/leukémia kialakulása között. Egy évvel később Mathews és munkatársai egy nagy ausztrál, gyerekgyógyászati CT tanulmányt tettek közzé, amiben 1985 és 2005 között CT vizsgálatra kerülő 680000 gyerek adatait vetették össze, majd kiderült 24%-kal magasabb a rák kialakulásának kockázata azokkal szemben, akiket nem ért sugárexpozíció gyermekkorukban. Brenner és társai megbecsülték, hogy várhatóan hány gyerek fog 2001-re meghalni a CT okozta sugárártalom talaján kialakult daganatos megbetegedésben. Ezek a tanulmányok, illetve a 2002-ben a gyerek vizsgálatokra is külön kiterjedő ALARA elv bevezetése világméretű problémára hívta fel a figyelmet, a dózisoptimalizáció fokozottan előtérbe került.

Annak érdekében, hogy a dózisoptimalizálást megvalósítsuk, ’diagnosztikai referenciaszint’ (DRL) került bevezetésre az ICRP 73 kiadvány szerint. A fő szempont, hogy minden rutin CT vizsgálathoz meghatározásra kerüljön a referencia dózisszint standard beteg, vagy fantommérések alapján. A dózistanulmányok a mindennapi gyakorlatban a 75. percentilist használják iránymutatóként. A DRL nem egy dózis limit az egyes vizsgálatokhoz, hanem inkább jelzés, hogy észrevegyük azokat a lehetőségeket, ami miatt váratlanul magas, vagy alacsony dózisszintet produkáltunk a radiológiai tevékenység során, így további optimalizálási lehetőség adódik.  Mivel a készülékek és protokollok az egyes országokban, régiókban eltérőek, jó megoldás lehet, ha megbecsüljük a nemzeti, vagy regionális DRL-ket. Azonban, a 75. percentilis használatával lehetőségünk nyílik további dózisoptimalizáláshoz.

A gyermek CT vizsgálatok sokkal ritkábban készülnek egy általános kórházban a felnőtt CT vizsgálatokhoz képest. Ennek ellenére mégis fontos, hogy különös figyelmet fordítsunk a gyermek vizsgálatokra, hiszen a sugárérzékenységük sokkal magasabb. Egy nem régi tanulmány kimutatta, hogy az általános kórházak is ismerik, de kevésbé használják a gyerekekre vonatkozó protokollokat, mint a gyermekkórházak, ez azonban nem feltétlenül vezet szignifikáns mértékű dóziskülönbséghez. Megbecsülhető, hogy a gyermekek részére végzett vizsgálatok kb 90%-a felnőtt központokban történik, és a tervezett gyerek CT vizsgálatok csak kis részét képezik a napi rutinnak (2-3%) egy általános kórházban. A CT vizsgálat megbízható, biztonságos kivitelezése különösen nagy kihívást jelent a gyerek vizsgálatoknál, a testméreteket jobban meg kell határozni, a kooperáció és megértés sok esetben korlátozott, vagy hiányzik és technikai-szakdolgozói hiba esetén kevésbé türelmesek.

UNSCEAR utolsó jelentésében aggodalmát fejezte ki a gyerekekre vonatkozó hiányos dózisinformációk tekintetében. Ez elsősorban azért van, mert kevésbé egységesítettek a vizsgálatok, mint felnőtteknél, továbbá az adatokat életkor szerint kell kategorizálni. Sőt, kevés a publikált gyermek CT dózis adat.

A tanulmányunk célja, hogy dózisinformációkat gyűjtsünk általános kórházban végzett gyermek CT vizsgálatokról, korcsoport szerint, több központ bevonásával. Csak a koponya CT vizsgálatok adatait gyűjtöttük össze, mert gyermekeknél ez volt a leggyakrabban kért vizsgálat (80%).

Módszerek

Betegadatgyűjtés

1 éves időintervallumon belül (2013 július-2014 július), visszamenőleg a gyermek CT vizsgálatok adatait kigyűjtötték, egy ország három különböző intézményében: egy nagyvárosi kórházban (A), egyetemi kórházban (B) és egy kisebb regionális kórházban (C). A tanulmányba az egyfázisú spirál agykoponya CT vizsgálatok kerültek. Az arckoponya vizsgálatok más protokollal készülnek minden intézményben, így ezek nem képezték az adathalmaz elemeit. A 0-15 éves korosztályú gyerekek kerültek a vizsgált populációba. A gyűjtött CT adatok felhasználását az intézményi felülvizsgálati bizottság jóváhagyta.

Öt típusú CT szkenneren történtek a vizsgálatok:

A kórház: Discovery HD750 CT system (2009, GE Medical Systems, Milwaukee, USA)

B kórház: 2 darab, VCT 64 CT scanners (2006 és 2007, GE Medical Systems)

C kórház: Somatom Definition AS+ 128 és Sensation 16 (2012, Siemens, Erlangen, Germany).

Ugyanazt a valós idejű dóziskövető rendszert használták (DoseWatch, GE Medical System), és a következő adatokat gyűjtötték:

1. kor
2. vizsgálatkérő osztály
3. expozícióval kapcsolatos adatok, mint például a DLP, CTDIvol, a leképezés hossza
4. ismételt felvételek száma (ismétlés adódhatott a kooperáció hiánya miatt, túlzott mozgásból)
5. gyermekspecifikus protokoll használat történt-e

A vizsgálattal kapcsolatos információkat, pl. a klinikai indikáció, altatás és kontrasztanyag adása, az egyes kórházak RIS és PACS rendszeréből és/vagy a beteg orvosi nyilvántartásából gyűjtötték össze.

Beteg adatelemzés

Az adatokat központonként elemezték, négy különböző korcsoportban:

(1) 0 - 1 év (beleértve az első születésnapot),

(2) 1-5 év (az első születésnaptól az ötödik születésnapig),

(3) 5 - 10 év (az ötödik születésnaptól tizedig születésnapig),

(4) 10 - 15 év (tizedik születésnap után a 15. születésnapig).

Az adatokat a DoseWatch-ból exportálták Excelbe, és további feldolgozáshoz a IBM SPSS 21 statisztikai szoftvercsomagot használták. Elemezték a klinikai indikációk gyakoriságát és az életkor szerinti dózis eloszlást. Ahol lehetőség volt, ott kétszempontos varianciaanalízist (ANOVA) alkalmaztak a csoportok közötti releváns paraméterek statisztikai felmérése céljából.

Eredmények:

Összesen 296 gyerek koponya CT vizsgálatot rögzítettek (A kórház: 118, B kórház: 83, C kórház: 95). A statisztikai számításokhoz az egyes kórházak korcsoportonként közölték a CTDIvol, DLP és szkenhossz paramétereket. A korcsoportonkénti megoszlás alakulása:

• év: 10%

1-5 év: 24%

5-10 éves: 20%

10-15 éves: 46%

A leggyakoribb klinikai indikáció a fejsérülés (80%) volt, ezt követte a fejfájás (<10%) és leginkább a sürgősségi osztályról történt a vizsgálatkérés (50-80%, centrumtől függően). Altatásra az esetek csak 6%-ban volt szükség. Többfázisú felvételezés, illetve ismételt vizsgálat ritkán fordult elő (2-3%, illetve 1,4-5%). Mindhárom kórház iteratív rekonstrukciót használt, amivel jelentős dóziscsökkentés érhető el, úgyhogy a képminőség nem romlik, ezenkívül csőárammoduláció is minden protokoll használatánál alapvető.

CTDI gyakorisági eloszlás: A CTDIvol értéke a C kórházban tekinthető leginkább állandónak. Ebben a kórházban a legkisebb a medián CTDIvol érték és a standard deviatio is.

CTDI kor szerinti megoszlás: Ahogy várható volt, a kor előre haladtával növekvő dózis leadása szükséges. Az A és B kórházban a nemzeti DRL feletti érték is előfordult, ahol a 10 évesnél idősebb gyerekek esetén felnőtt protokollt alkalmaztak, vagy sorozatismétlés történt.

CTDI értékek kórház és korcsoport szerint: A kétszempontos ANOVA analízis jelentős különbséget talált a korcsoportok és kórházak között. A Post-Hoc T próba kimutatta, hogy a különbség minden korcsoportban jelentős és minden kórházban megfigyelhető. Bár a medián DRL értékek minden kórháznál a nemzeti DRL szint alá esnek, mégis jelenős variabilitás észlelhető kórházon belül. A C kórház dolgozik következetesen a legalacsonyabb dózisértékekkel és itt a legkisebb a dózisok közötti szórás. Az A kórházban a legmagasabbak a dózisértékek, minden korosztályban. A legnagyobb medián CTDIvol különbség a 10-15 éves korcsoportban figyelhető meg (18,1 mGy C kórház - 34,9 mGy A kórház).

A CTDIvol értékeket gyermek és felnőtt protokoll választás esetén külön kezelték. Téves, gyermek részére felnőtt protokollválasztás leginkább a 10 éves kor feletti csoportban, az esetek 33-87%-ban fordult elő. Ahogy várható, a felnőtt protokollal készült vizsgálatok esetén magasabb dózis leadása történt minden esetben.  Az egyik kivétel a B kórház, ahol rosszul optimalizált paraméterbeállítások voltak jelen a 5-10 éves korcsoportú gyermek vizsgálatoknál, így magasabb dózis leadásával történt a szkennelés, mint a felnőtt protokollal készült esetekben. A protokollválasztási nehézséget tükrözte, hogy 95%-nál nagyobb konfidenciaintervallumot kaptunk a B kórházban a 5-10 éves korosztályban. Ebben a korcsoportban a vizsgálatok nagy részét hibásan, felnőtt protokollal végezték el.

Szkenhossz: kórházanként és korosztályonként gyűjtöttek adatokat, majd kétszempontos ANOVA elemzés eredményeképpen szignifikáns eltérést tapasztaltak mindkét esetben.  Eltérések láthatók az egyes radiológiai osztályok leképezési tartományai között. A C kórházban, ahol a legkisebb korcsoportbeli CTDIvol érték, a medián szkenhossz nagyobb, mint a másik két intézményben. A DLP a szkenhossz és a CTDIvol szorzata. A C kórházban a DLP különbségek azonban kisebb mértékűek voltak, mint a CTDIvol értékek, a többihez képest. Mégis összességében a CTDIvol és a DLP értékeket nézve kisebb sugárdózisokkal dolgoznak a C kórházban. A nagyobb vizsgálati régió a topogramon alapján automatikus vizsgálati régió beállításból adódik. Ez alapvetően nagyobb leképezési területet jelöl ki, mint a radiográfus által, manuálisan kijelölt esetekben. A radiográfus által ellenőrzött és korrigált(csökkentett) vizsgálati régió kisebb sugárexpozíciót eredményez.

DLP érték korcsoportonként: A DLP érték a C kórházban állandónak mondható, itt figyelhető meg a legkisebb dózisérték és a legkisebb szórás is. A kétszempontos ANOVA analízis itt is jelentős eltérést mutat kórházanként, minden korosztályban. A Post-Hoc teszt szintén azt mutatja, hogy ezek a különbségek szignifikánsak minden korcsoportban és mindegyik intézményben megfigyelhető. Továbbá, van egy jelentős eltérés a korcsoport és intézmény között. A kor előrehaladtával a CTDIvol növekedik, a C kórházban közel lineárisan. Ebben a kórházban, 10 évvel ezelőtt a gyermek protokollokra vonatkozóan minőségellenőrzést vezettek be, hogy gyerekeknél, korcsoportonként optimalizálják a sugárdózist. Ez az A és B kórházban egyelőre csak tervben van.  Ez is azt mutatja, hogy intenzív szakdolgozói gyakorlati továbbképzéssekkel jelentős dózicsökkentés érhető el.

Összehasonlítva más országok DRL szintjeit és a 2011-ben publikált tanulmány eredményeit, ami szerint 90%-ban gyermekekre vonatkozó CT protokollok nincsenek megfelelően optimalizálva, a bevonásra kerülő kórházak viszonylag jó teljesítményt nyújtottak.

Összegzés

A tanulmány célja az volt, hogy felhívják a figyelmet arra, hogy szükség van korcsoportonkénti, gyerekekre vonatkozó dózisadatok gyűjtésére. Három olyan kórházat választottak ki, ahol ugyanaz a dózismonitorozási rendszert, a Dose Watch-t (GE Healthcare) használtak.

A három kórház ugyanabban az országban található, az egyik (A) egy nagyvárosi kórház, a második (B) egy egyetemi kórház és a harmadik (C) pedig egy kisebb, területi kórház. Az eredmények azt mutatják, hogy a sugárexpozícióhoz kapcsolódó, a DLP és CDTIvol medián értékei mindhárom kórháznál az országos és más nemzetközi DRL szint alatt található, minden korosztályban. Általánosan a dózisszint az intézményeinkben az 50 percentilis körül (A és B) adódik, míg a C kórházban 25 percentilis körül. Minden esetben az adatok összehasonlításra kerültek a nemzeti DRL szinttel (a 75. percentilis). A C intézményben hosszabb ideje történik dózisoptimalizálás. Továbbá, itt található a legújabb CT berendezés (2012; a másik kórházakban 2006, 2007 és 2009). Az új CT technológiák és géppark fejlesztése egy nagyon jó lehetőség a dózis további optimalizálásához.

Az Európai Unió és az Egészségügyi Világszervezet kulcsfontosságú törekvése, hogy minden országban ugyanolyan színvonalú egészségügyi betegellátás valósuljon meg.  Alapvetően, ha egy beteg egy egészségügyi intézménybe, radiológiai vizsgálatra megy, elvárja, hogy mindenhol hasonló sugárártalom érje. Sajnos, a nemzeti és nemzetközi tanulmányok azt mutatják, hogy ez nem így van. Emellett a gyermek CT protokollok egységesítésének hiánya is megfigyelhető.

A tapasztalat azt mutatja, hogy egyre gyakrabban kérnek CT vizsgálatokat gyermekek részére. A növekvő tendencia annak köszönhető, hogy a gyors, spirál, multidetektoros CT alkalmazásával az altatás szükségessége csökkent, mert értékelhető vizsgálat készíthető egy kevésbé együttműködő gyerek esetén is. Sajnálatos módon kevés figyelmet fordítanak arra, hogy a felnőtt protokollokat finomítsák és gyerekek részére optimalizálják, emiatt sokszor magasabb sugárexpozícióval készülő vizsgálat történik.

A DRL értékeket folyamatosan felülvizsgálják, rendszeresen tartanak országos, vagy területi ellenőrzéseket, tudományos üléseket, ahol többek között szó esik minden olyan lehetőségről, ami segít, hogy a dózisszint az országos DRL alatt maradjon, ez iránymutatóként szolgál, hogy a mindennapi CT gyakorlatot hogyan tökéletesítsük. Ideális esetben ez dózisoptimalizálást, azaz a dózis csökkenését jelentené. Időszakos ellenőrzésekkel az országos, vagy régióban az ovosi alkalmazásokból származó sugárdózis rövid időn belül alacsonyabb lenne. Azonban inkább az figyelhető meg, hogy a DRL szint huzamosabb ideje nem változik, annak ellenére, hogy manapság a DRL szint nevezhető a legjobb dóziskontroll eszköznek, mégis nehezen épül be a mindennapok gyakorlatába. Egyes országokban, a gyermek koponya CT vizsgálatokra meghatározott DRL szintek évek óta nem változtak (egyik korcsoportban sem), sőt néhány országban a jelenleg meghatározott szint (2010-2014) ugyanaz, vagy még magasabb, mint kezdetben, 2003-ban UK-ban publikált DRL. Az ALARA elv már több mint 35 éve érvényben van, a gyermekradiológiába több, mint 10 évvel ezelőtt került bevezetésre, és úgy tűnik, ezen a területen még mindig szükséges a dózis optimalizálása.

Azokon a helyeken, ahol különböző típusú rtg-sugár veszélyes munkaállomások vannak (hagyományos rtg felvételiző helység, CT, mammográfia), a dózisellenőrző szoftverek használata egy nagyon jó lehetőség a dózis optimalizálásához. Nem találtunk a jelenlegi radiológiai irodalomban olyan cikket, ami a gyermek CT vizsgálatok területi gyakoriságáról szólna, sem olyan rendszer használatáról nem esik szó, ami a régióban vagy országosan lévő kórházak dózisértékeit hasonlítaná össze. A dózis ellenőrző szoftver használatával korspecifikus CT protokollokat hozhatunk létre, így a gyermekkor előrehaladtával közel lineárisan növekedne a dózisszint.

A dózismonitoring rendszer használatának előnyei a dózisoptimalizáció folyamatában:

1. Minőségellenőrzési rendszer. Minden radiológiai esemény rögzítésre kerül, a vizsgálatot végző szakdolgozó és/vagy leletező radiológus által. Beállítható egy figyelmeztető limit, ha a felső dózishatárt meghaladjuk. Ez egyértelműen dózis tudatosságot, illetve ALARA megfelelőséget eredményez az egész osztályon.
2. A dóziskövető rendszer minden vizsgálatnál megadja a dózisértéket a standard deviációval együtt. Ezáltal, olyan irányelveket lehet kidolgozni, ami szintén hozzásegít a dózisoptimalizálás folyamatához. Ebben a kutatásban a kórházon belül a gyermek koponya CT vizsgálatoknál a korcsoport osztályozás egy állandó dózisszintet eredményezett, az egyes CT gépeken végzett ugyanolyan vizsgálatok kis variablitiással végezhetők.
3. A dózisadatok könnyen exportálhatók a dóziskövető rendszerből és akár további elemzéseket lehet készíteni más szoftverek segítségével. Az egyes kórházak eltérő gépei között nagy eltérés adódott az adatmegosztás tekintetében. Az összehasonlítás ismeretében még inkább motiválni lehet a kórházakat a további dóziscsökkentés elérésére, ezáltal pedig a betegbiztonság javul. Néhány országban az államvezetés már elindította a dóziskövetést, hogy ’dózistérkép’ becslést hozzon létre.
4. A dózismérő rendszer létjogosultságát az adja, hogy a felesleges sugárártalomtól megkíméljük a beteget. Ez a legfontosabb etikai oka az ilyen szoftverek használatának.

Fontos kiemelni, hogy a tanulmány néhány ponton akadályba ütközött. Először is, az összehasonlított vizsgálatok viszonylag kis száma (<300) miatt az adatokat összesítették központonként és különböző korcsoportonként. Úgy gondoljuk azonban, hogy ez nem ront az eredményeinken, mivel a paraméterbeállítások a kórházokon belül belső szabályozás alatt állnak.

Másodszor, a kórházak eltérő CT berendezései más-más technikai tudással rendelkeznek. Míg a B kórház gépeit 8 és 9 éve telepítették, a C kórházban lévőt kevesebb, mint 3 éve helyezték üzembe. Ez a technikai előny, vagy éppen hátrány befolyásolhatja az alacsonyabb elérhető dózist (úgy, hogy a képminőség ne változzon). Az elnyelt dózis csökkenését okozza, ha esetleg kissé rosszabb képminőségű, de értékelhető felvételsorozatok készülnek, de a kórházak radiológusainak ezzel meg kell barátkozniuk.  Kvantitatív, vagy szubjektív képminőség értékelés egy igen érdekes, a jövő nemzedékének nagy kutatása lehetne, de ez egyelőre túlmutat rajtunk. Összességében a kiválasztott három kórházban nincs nagy probléma, a képminőség állandósági vizsgálaton néhány esetben megbukott.

Végül érdemes megemlíteni, hogy a résztvevő kórházakban nem volt klinikai döntéstámogató rendszer, ami segít megítélni a CT szükségességét. Ez egy további nagy lehetőség lehet a gyermekradiológia területén, mivel akkor csökkenne a leginkább a sugárzás, ha nem is történne sugárártalommal járó képalkotás.

Mindent összegezve, a tanulmány megmutatta, hogy számos gyermek koponya CT vizsgálat készült nem megfelelő technikai paraméterekkel (magas kV és mAs), vagy felnőtt vizsgálati protokollal. Mindegyik kórház esetében a medián dózis a nemzeti és nemzetközi DRL alatt maradt minden korosztályt figyelembe véve, de ez nagyrészt annak köszönhető, hogy a csúcskategóriás, többdetektoros CT berendezés automatikus csőáram modulációt és iteratív rekonstrukciót használ.

Az optimalizálási folyamatot meg kell kezdeni, annak érdekében, hogy csökkentsük a gyermek vizsgálatok során leadott dózist, erre a legjobb megoldás egyelőre a korosztályonként eltérő vizsgálati protokollok kialakítása. A dóziskövető rendszer használata pedig egy új eszköz a dózismonitorozás folyamatában, ami segítségével a különböző intézmények dózisszintjeit össze lehet hasonlítani, ezáltal a szkennerek - kórházak között, ugyanolyan vizsgálati régió - klinikai indikáció esetén egységesebben, kisebb dózis szórással készíthetők el a vizsgálatok.

Forrás: Benchmarking pediatric cranial CT protocols using a dose tracking software system: a multicenter study; Timo De Bondt¹ & Tom Mulkens ² & Federica Zanca^3,4 & Lotte Pyfferoen⁵ & Jan W. Casselman⁵ & Paul M. Parizel¹; Eur Radiol (2017) 27:841–850.

DOI 10.1007/s00330-016-4385-4

Referálta:

Oláh Enikő

képalkotó diagnosztikai analitikus

Debreceni Egyetem Kenézy Gyula Egyetemi Kórház

Központi Radiológia Diagnosztika