Chairs: Georg Stamm (Göttingen)
V 47 Untersuchungen zur Ermittlung der Statur des Patienten anhand von Röntgenaufnahmen
A. Neißner1, P. Penchev1, A. Mahnken2,3, M. Fiebich1
1Institut für medizinische Physik und Strahlenschutz, Gießen, Deutschland
2Philipps-Universität Marburg, Radiologie, Marburg, Deutschland
3Universitätsklinikum Gießen/Marburg, Klinik für Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Gießen, Marburg, Deutschland Einleitung
Die diagnostischen Referenzwerte nach Röntgenverordnung für radiologische Untersuchungen dürfen im Mittel nicht überschritten werden. Diese berücksichtigen jedoch nicht die Patientenstatur, sodass bei individuell aufgetretenen Dosiswerten nicht festgestellt werden kann, ob die Dosis zu hoch oder angemessen ist. Mit der hier vorgestellten Methode ist eine Abschätzung der Patientenstatur bei Projektionsaufnahmen möglich, um die applizierten Dosiswerte patientenindividuell zu bewerten.
Material & Methoden
Es wurde ein Algorithmus entwickelt, der basierend auf dem Verhältnis von Einfalls- und Ausgangskerma (KA/KE) die Dicke eines Ob-jektes berechnet. Nach (1) wurde die Abschwächung eines eigens simulierten Fluenzspektrums, variabler Strahlungsqualität, berech-net.
𝛷(𝑥) = 𝛷0⋅ 𝑒−
𝜇(𝐸) 𝜌 ⋅𝜌⋅𝑥
(1)
Dabei sind Φ die Photonenfluenz, (μ/ρ) der energieabhängige Massenschwächungskoeffizient und x die Dicke des Objektes.
Pro Schrittweite x wurde die Abschwächung (1) und die Ausgangskerma anhand (2) berechnet bis das angesprochene Verhältnis er-reicht war und dann die entsprechende Dicke ausgegeben.
𝐾 = ∫ 𝛷(𝐸) ⋅𝜇𝑡𝑟(𝐸) 𝜌
𝐸𝑚𝑎𝑥
𝐸=0
⋅ 𝐸 𝑑𝐸 (2)
Dabei sind μtr/ρ der energieabhängige Massenenergieübertragungskoeffizent und E die Energie in eV.
Da sich der Algorithmus nur auf Primärphotonen bezieht, werden im Patienten gestreute Photonen anhand von Korrekturfunktionen berücksichtigt, die durch Monte Carlo-Simulationen ermittelt wurden.
Ergebnisse
Messungen am Wasserphantom, dargestellt in Tabelle 1, (70 kV Röhrenspannung, 2,5 mm Al-Filter und einer Feldgröße von 25x25 cm2) zeigen, dass der entwickelte Algorithmus die Phantomdicken mit einer mittleren relativen Abweichung von 1,65 % ermittelt.
84 Anhang 1
relative Dosis Berechnete Dicke [cm] Phantomdicke [cm] rel. Abw. [%]
1,00000 0,00 0,00 0,00
0,33655 5,30 5,00 6,00
0,12604 10,51 10,30 2,04
0,05186 15,20 15,00 1,33
0,03928 16,66 16,50 0,97
0,02029 20,13 20,00 0,65
0,01709 21,03 21,00 0,14
0,00989 23,90 24,00 0,42
Tab. 1: Gegenüberstellung berechneter und eingestellter Phantomdicken bei 70 kV, 2,5 mm Al-Filter und einem Feld der Größe 25x25 cm2
Zusammenfassung
Die vorgestellte Methode erlaubt eine Abschätzung der Patientenstatur und ermöglicht somit eine Beurteilung von individuellen Patientenexpositionen. Diese Methode kann in Dosismanagementsysteme integriert werden.
Literatur
[1] John M. Boone et al. An accurate method for computer-generating tungsten anode x-ray spectra from 30 to 140 kV, Medical Physics, Vol. 24, No. 11, November 1997, pp.1661-1670.
V 48 Entwicklung und Anwendung eines Bildqualitätsscores zur Bewertung einer aktuellen Echtzeit-Bildbearbeitungssoftware
J. Waschkewitz1, F. Stute2, G. Müller2, T. Frenzel1
1Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Strahlentherapie, Hamburg, Deutschland
2Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Herzzentrum, Hamburg, Deutschland Einleitung
Technische Neuerungen und Bildbearbeitungsalgorithmen sind essentiell zur stetigen Verbesserung der Bildqualität bzw. Reduktion der Strahlendosisbelastung im Herzkatheterlabor. Innerhalb des Kinderherzkatheters sind diese Aspekte besonders wichtig und stel-len gleichzeitig aufgrund des großen Anwendungs- und Patientenspektrums eine Herausforderung dar. In dieser Arbeit wurde ein neuer Score entwickelt und angewendet, um die Bildqualität im Hinblick auf klinisch relevante Kriterien bei gleichzeitiger technischer Vergleichbarkeit nach einem Software-Upgrade zu beurteilen.
Material & Methoden
Der entwickelte Bildqualitätsscore besteht aus insgesamt sieben Unterpunkten, vier davon dienen der genaueren Spezifikation der verwendeten Devices (Geometrie, möglicher Frakturausschluss, Detailsichtbarkeit und Integration im Gefäß) und drei der Sichtbarkeit der anatomischen Umgebung (Knochen, Herzschatten und Luftwege). Bewertungskriterien sind von „eindeutig darstellbar“ (4 Punkte) bis „nicht erkennbar“ (1 Punkt). Zur Untersuchung des neuen Scores sind zwei Bildgruppen (92 aus 1119 Aufnahmeserien vor und 94 aus 1038 Aufnahmeserien nach Implementierung des Softwareupgrades) verwendet worden, welche in Bezug auf Interventionen, Untersucher und Patientenkollektiv vergleichbar sind.
Ergebnisse
Der absolute Score ist zwischen den beiden Gruppen vergleichbar (Summe: 18.11 vs. 17.87, p=0.64). Die Wahrscheinlichkeit einer unzureichenden Darstellung (Summe Devicedarstellung <8) bei schwer sichtbaren Devices ist nach Implementierung erhöht, insbe-sondere für die Durchleuchtung (40,9% vs. 73.1%, p<0.001). Im Gegenzug steigt die Wahrscheinlichkeit einer sauberen Herzkontur in den Hochdosisaufnahmen (56,3% vs. 83.3%, p<0.001). Unabhängig von der verwendeten Software existiert zudem eine Gruppe bei denen die Devicesichtbarkeit so gut war, dass hier weitere Dosisreduktionen möglich gewesen wären (vgl. Anhang 1).
Zusammenfassung
Der Bildqualitätsscore erweist sich als geeignetes Tool zur Bewertung der klinischen Bildqualität nach dem Softwareupgrade.
Zusätzlich wird gezeigt, dass noch erhebliche Dosisreduktionspotentiale bestehen, wenn die Organprotokolle stärker an die klinischen Anforderungen bzw. an die Auswahl des Devices angepasst werden.
Anhang 1
Abb. 1: Histogramm Verteilung der Summe der Unterpunkte zur Bewertung der Devicedarstellung.
86
V 49 Vergleich dosimetrischer Konzepte zur Ermittlung von Photonen-Streustrahlenfeldern in der Computertomographie
W. Greger1, M. Fiebich 1, A. Mahnken2, U. Mäder1
1Institut für Medizinische Physik und Strahlenschutz, Gießen, Deutschland
2Universitätsklinikum Marburg, Diagnostische und Interventionelle Radiologie, Marburg, Deutschland Einleitung
In dieser Arbeit wurden verschiedene Methoden zur Ermittlung von Photonen-Streustrahlung in der Computertomographie auf Prak-tikabilität, Genauigkeit und Reproduzierbarkeit untersucht. Ziel ist es, ein Verfahren zu evaluieren, das später zur Ermittlung von Streustrahlung eingesetzt werden kann. Mit den Erkenntnissen dieser Arbeit können beispielsweise Empfehlungen zur Verwendung von Strahlenschutzmittel bei Risikopatienten, wie etwa Schwangere, erarbeitet werden. [1]
Material und Methoden
Es wurde die Ortsdosis im Streustrahlenfeld in verschiedenen Distanzen zum Primärstrahlenfeld ermittelt. Zur Messung wurde das NOMEX-Dosimeter (PTW, Freiburg/Germany) und OSL-Detektoren (Technische Universität Dresden, Dresden/Germany) verwendet.
Beim NOMEX-Dosimeter wurde die stabförmige Messkammer frei Luft auf dem Patiententisch fixiert und in Schritten von 5 mm vom Streustrahlenfeld ins Primärfeld verfahren. In Abbildung 1 ist der Messaufbau skizziert.
Anhang 1
Abb.1: Die linke Skizze zeigt aus der Draufsicht den Messaufbau mit der stabförmigen Messkammer (rot). Die rechte Skizze zeigt den Messaufbau mit den OSL-Detektoren (grün). Beide Messsysteme wurden an streustrahlungsarmen Styropor (weiß) befestigt.
Ergebnisse
In Abbildung 2 sind die Mittelwerte von je zwei Messungen dargestellt. Beide Verfahren zeigen ähnliche Ergebnisse, wobei das NO-MEX-Dosimeter im Vergleich eine höhere Standardabweichung zeigt.
Anhang 2
Abb. 2: Vergleich beider Messmethoden bei 120 kV und 480 mAs.
0,0001
Zusammenfassung
Die OSL-Detektoren liefern sehr gut reproduzierbare Werte, sind aber in Hinblick der Praktikabilität nachteilig. Sie müssen einzeln manuell ausgelesen werden und liefern keine zeitnahen Ergebnisse. Das NOMEX-Dosimeter liefert schlechtere reproduzierbare Werte. Beim NOMEX-Dosimeter stellt die Positioniergenauigkeit der verwendeten stabförmigen Messkammer ein Problem dar. Es ist geplant, dass die Messwerte zusätzlich noch mit dem CT Dose Profiler (RTI Electronics AB, Mölndal/Schweden) verglichen werden.
Abschließend kann man sagen, dass sich beide getesteten Verfahren zur Ermittlung der Ortsdosis eignen, die Verwendung der OSL-Detektoren jedoch sehr zeitaufwendig ist.
Literatur
[1] D.Danova, et al. 2010: Reduction of Uterus Dose in Clinical Thoracic Computed Tomography, in: Fortschritte auf dem Gebiet der Röntgenstrahlen und der bildgebenden Verfahren, 2010, Nr.12
88
V 50 Multimaterialzerlegung, neue Kontrastmittel, photon counting CT
R. Gutjahr1,2, B. Schmidt2, M. Sedlmair2, T. Flohr2, H. Pietsch3, G. Jost2, B. Krauss2
1Technische Universität München, Fakultät für Informatik, Lehrstuhl für Informatikanwendungen in der Medizin & Augmented Rea-lity (CAMP), Garching b. München, Deutschland
2Siemens Healthcare GmbH, Forchheim, Deutschland
3Bayer Healthcare AG, Forchheim, Deutschland Einleitung
Anwendung und Evaluation eines bildbasierten multimaterial-Zerlegungsalgorithmus in drei oder vier Materialien, angewandt auf Sets spektraler Bilddaten eines Photon Counting Detektor CT-scanners.
Material & Methoden
In dieser Phantomstudie wurden Kombinationen von sechs der folgenden Kontrastmitteln (KM) mit Konzentrationen von 5 und 10 mg/mL untersucht: Zirkonium (Zr), Iod (I), Gadolinium (Gd), Dysprosium (Dy), Hafnium (Hf) und Wolfram (T). Die k-Kanten der Mate-rialien liegen alle im spektralen Bereich typischer Röntgenspektren der Computertomographie. Multienergetische CT-Bilddaten aus acht verschiedenen Gruppen von je drei KMs wurden mit Hilfe eines Photon Counting Detektor CT-scanners erzeugt (100, 120 und 140 kV).
Quantitative Materialbilder wurden auf der Basis von rekonstruierten Energie-Schwellenbildern erstellt. Die Genauigkeit dieser Er-gebnisse basieren auf dem Vergleich von gemessenen und bekannten lokalen Konzentrationen.
Ergebnisse
Die Kontrastmittel konnten in allen untersuchten Fällen unterschieden und quantifiziert werden. Die mittlere Abweichung der gemes-senen Konzentrationen von den bekannten Konzentrationen beträgt 8% für 100 kV Messungen, 3% für 120 kV Messungen und 9% für 140 kV Messungen. Die zwei verschiedenen untersuchten Konzentrationen skalierten sich linear mit den ermittelten CT-Werten. Die Unterscheidung einzelner KMs mit ähnlichen Massenschwächungskoeffizienten zeigten größere Abweichungen in den errechneten Konzentrationen. (bis zu -34% für die Zerlegung von I, Hf und W bei 120 kV).
Zusammenfassung
Eine bildbasierte Multimaterialzerlegung wurde auf Sets von verschiedenen Kontrastmitteln angewandt. Die verwendeten Bilddaten stammen von einem CT Scanner mit Photon Counting Detektoren. Die gemessenen Konzentrationen korrespondierten mit den be-kannten Konzentrationen. Die Qualität der Ergebnisse ist abhängig von den gewählten Basismaterialien, der Anzahl der Materialien, des gewählten Röhrenspektrums und der selektierten Energieschwellen.
Anhang 1
Abb.1: Masseschwächungskoeffizienten der untersuchten Kontrastmittel
Anhang 2
Abb.2: Quantitative Analyse der lokalen Konzentrationen für verschiedene Kombinationen von Kontrastmittel in Abhängigkeit von den verwendeten Röntgenspektren
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Audiologie III
Chairs: W. Hemmert (Garching b. München), A. Müller (Berlin)
V 51 Epidurale Ableitungen von Auditorisch Evozierten Potentialen bei Cochlea-Implantat-Trägern
A S. Haumann1,2, G. Bauernfeind1,2, M. J. Teschner1,2, M. G. Bleichner3,2, J. Rieger3,2, T. Lenarz1,2
1HNO-Klinik der Medizinischen Hochschule Hannover, Hannover, Deutschland
2Exzellenzcluster "Hearing4All"" (EXC 1077/1)", Hannover, Oldenburg, Deutschland
3Psychologie, Carl-von-Ossietzky-Universität Oldenburg, Oldenburg, Deutschland Einleitung
Auf lange Sicht ist es für Cochlea-Implantat (CI)-Träger wünschenswert, ihr Gerät mittels Signalen des Gehirns anzusteuern. Dieses Schließen des auditorischen Regelkreises (closed-loop Ansatz) soll dem Träger sowohl eine passive als auch aktive Kontrolle des CIs ermöglichen. Erste EEG-Studien zeigten bereits vielversprechende Ergebnisse. Diese Studien basieren auf der nichtinvasiven Messung auditorisch evozierter Potentiale (AEP), welche die äußerliche Applikation von EEG-Elektroden erfordern. Eine solche EEG-Ableitung ist im Alltag jedoch nur eingeschränkt praktikabel. Für CI-Träger bietet sich hingegen die Anwendung von implantierten Elektroden an, da diese im Alltag bequemer sind und bei der Insertion des CIs mit wenig Mehraufwand und geringem zusätzlichem Risko gelegt werden können. Auch können bei implantierten Elektroden eine bessere Signalqualität und weniger Beeinträchtigung durch Bewe-gungsartefakte erwartet werden.
Methode
In diesem Projekt werden epidurale Elektroden temporär während der CI-Insertion platziert und intraoperativ werden BERA und MLR abgeleitet. In den Tagen nach der Operation, wenn der Patient wach ist, werden verschiedene AEPs abgeleitet (BERA, MLR, CERA, MMN, P300). Nach einigen Tagen werden die Elektroden wieder entfernt.
Ergebnisse
Die ersten Datensätze, die bei bisher zehn Patienten erhoben wurden, zeigen vielversprechende Ergebnisse. Die epidural aufgezeich-neten Potentiale wurden mit den Aufzeichnungen über unseren klinischen Standard-Aufbau mit Oberflächenelektroden verglichen.
Gerade bei der CERA wurden epidural klarere Wellen gefunden, die auch bei niedrigeren Stimulationsintensitäten deutlich erkennbar waren.
Fazit
Insgesamt ist der hier verfolgte Ansatz der epiduralen Aufzeichnungen gut durchführbar und lieferte klar erkennbare AEP-Wellen. Die Signalqualität ist bei den epiduralen Aufzeichnungen deutlich besser als bei Oberflächenelektroden.
V 52 Zusammenhang zwischen akustisch evozierten Potentialen und Sprachverstehen bei erwachsenen CI-Trägern
T. Liebscher1, U. Hoppe1
1Universitätsklinikum Erlangen, CI-Centrum CICERO, Hals-Nasen-Ohrenklinik, Erlangen, Deutschland Einleitung
Die kortikale Reizverarbeitung der vom Cochlea Implantat (CI) bereitgestellten elektrischen Reize kann mit der Messung der späten akustisch evozierten Potentiale (SAEP) objektiviert werden. Ziel dieser Studie ist es, den Einfluss der Reizwiederholrate und des intra-cochleären Stimulationsortes auf die Verarbeitung im auditorischen Kortex und Zusammenhänge zur Sprachverstehensleistung bei CI-Trägern darzulegen.
Material & Methoden
Bei 44 postlingual ertaubten Trägern mit perimodiolarem Elektrodenträger (CI24RE oder CI512) und mindestens 6 Monaten CI-Erfahrung wurden auditorische Hirnrindenpotentiale über den Vertex abgeleitet. Als elektrischer Stimulus diente eine 300ms Puls-folge. Die Reizdarbietung erfolgte mit dem L34-Forschungsprozessor (Cochlear Ltd.) apikal (Elektrode #19), medial (#10) und basal (#3) jeweils mit den Interstimulusintervallen (ISI) 300ms, 900ms, 1400ms und 5000ms. Die Auswertung der Potentialwellen N1 und P2 sowie des N1P2-Komplexes erfolgte hinsichtlich der Amplitude, Latenzen und der Relation zum postoperativen Sprachverstehen mit CI (Freiburger Einsilber).
Ergebnisse
Der intracochleäre Stimulationsort sowie die Reizwiederholrate haben signifikanten Einfluss auf die kortikal evozierten Potentialän-derungen. Bei apikaler Stimulation sind die Potentialamplituden durchschnittlich 1,5-mal größer als basal. Es können Korrelationen zwischen dem Einsilberverstehen und der N1-Amplitude (r = 0,34; p < 0,05) sowie der N1P2-Interpeak-amplitude (r = 0,33; p < 0,05) nachgewiesen werden. Außerdem werden negative Korrelationen von Sprachverstehen und Potentiallatenz (r = -0,37; p < 0,05) de-monstriert.
Zusammenfassung
Mittels dieser SAEP-Messungen lassen sich Fähigkeiten der auditiven Sprachwahrnehmung bei CI-Trägern objektiv ableiten. Verzö-gerte oder reduzierte kortikale Aktivierungen auf die nichtsprachlichen Reize deuten auf ein verrinVerzö-gertes Sprachverstehen hin. Die Amplitudenreduzierung bei basaler Stimulation könnte auf den Grad und die Dauer des präoperativen Hörverlusts zurückzuführen sein. Hier sind die peripheren sowie nachgeschalteten Nervenstrukturen gewöhnlich stärker geschädigt als apikal.
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V 53 Elektrisch evozierte auditorische Hirnstammpotentiale bei Multi-Puls Stimulation in Cochlea Im-plantat Nutzern
W. Hemmert1, A. Saeedi1, A. Schulz1
1Technical University of Munich, Bioinspired Information Processing, Garching b. München, Deutschland Einleitung
Cochlea Implantate (CIs) können die Wahrnehmung akustischer Signale in Patienten mit schwerem bis vollständigem Hörverlust wie-derherstellen, indem sie die überlebenden Fasern des Hörnervs mit elektrischen Signalen erregen. Bei dieser Stimulationsart können elektrisch evozierte auditorische Hirnstammpotentiale (eABR) abgeleitet werden, welche für diagnostische Zwecke zugänglich ge-macht werden sollen. In dieser Untersuchung werden neben Einzelpulsen auch Pulsfolgen mit 1 bis 8 unmittelbar aufeinanderfolgen-den Pulsen verwendet, um die zeitliche Integration bei elektrischer Stimulation zu untersuchen.
Material & Methoden
An dieser Studie nahmen acht Probanden (13 Ohren) teil, die all mit MEDEL Implantaten versorgt waren. Die elektrische Stimulation bestand aus Blöcken mit 1-, 2-, 4- und 8-Pulsen, die mit 37 Hz auf einer mittleren Elektrode präsentiert wurden. Jeder der symmetri-schen biphasisymmetri-schen Rechteckpulse hatte je eine Dauer von 45 µs/Phase, die mit einer Verzögerung von 2.1 µs getrennt waren. Zu-nächst wurden die Schwell- (THR) und die Maximal-Amplituden (MCL) von den Probanden eingestellt. Danach wurden in zwei Ab-schnitten eABR Messungen (Amplitude: 95% des MCLs bei 8 Pulsen) durchgeführt.
Ergebnisse
Die subjektiv eingestellten THR und MCL Werte nahmen monoton mit der Anzahl der Pulse ab. Dabei waren die Änderungen der THR mit -3 dB (Vergleich 1 mit 8 Pulsen) etwas größer als für die MCL (-2,5 dB). Die eABR Amplituden wuchsen um etwa 2.4 dB, wenn die elektrischen Amplituden konstant gehalten wurden und schienen aber eher bei höheren Pulszahlen zu sättigen.
Zusammenfassung
Die Ergebnisse dieser Studie liefern wichtige Informationen, wie der auditorische Nerv elektrische Pulse hoher Rate integriert. Damit wird die Lücke zwischen traditionellen eABR Messungen, welche nur mit Einzelpulsen durchgeführt werden und der klinischen Stimu-lation, welche mit hohen Pulsraten erfolgt, geschlossen.