Technische Daten

3.2.1.1. Die Grundlagen

Bei dem GE Lunar iDXA handelt es sich um ein “narrow-angle” Fan-Beam System. Es wird eine Stellfläche von 2,87m x 1,32m x 1,27m (Länge x Breite x Höhe) benötigt. Der Scannertisch hat eine Höhe von 0,63 m. Ebenso wie der DPX-IQ besteht der Scanner aus einer Röntgenröhre, welche mit dem Scannerarm und dem sich darin befindenden Detektor verbunden ist. Die unter dem Tisch platzierte Röntgenröhre bewegt sich bei der Messung simultan mit dem Scannerarm entlang des Tisches. Der Scanner ist mit einem Computer verbunden, welcher den Scan-Vorgang steuert und gleichzeitig die gemessenen Daten speichert.

Das zulässige Patientengewicht beträgt 204 kg. Die Strahlenbelastung beträgt für einen Ganzkörperscan im Modus Standard 3µGy und im Modus Dick 6 µGy. Eine externe Abschirmung ist wegen der geringen Strahlenbelastung nicht nötig. Die Röntgenröh-re bringt eine konstante Gleichspannung von 100 kV und eine maximale Leistung von 2,5 mA. Sie erzeugt Röntgenstrahlen in einem breiten Energie-Spektrum. Diese passie-ren einen K-Kantenfilter (siehe Kapitel 2.3.2.2 auf Seite 29), welcher bei dem iDXA aus Samarium besteht. Dadurch liegen die Energie-Peaks bei 44 und 72 keV.

Am iDXA sind verschiedene Scan-Optionen auswählbar, wie zum Beispiel die automa-tische Auswahl verschiedener Scan-Regionen. Gewählt werden können Regionen wie die Wirbelsäule mit dem Wirbelsäulenscan oder der Oberschenkel mit dem Singel- oder Dual-Femurscan. Außerdem existiert wie bei dem Lunar DPX-IQ ein Kleintiermodus, welcher allerdings in dieser Arbeit ebenfalls nicht zur Anwendung kam [iDXA (2010)-Benutzerhandbuch und persönliche Mitteilung von Herrn Mahlein, GE Lunar, Germany, 2012].

Da in dieser Dissertation ausschließlich mit dem Ganzkörperscan gearbeitet wurde, wird auf die Verwendung der übrigen Scan-Optionen nicht genauer eingegangen.

In der Abbildung 3.5 wird der Verlauf der Scanlinien ersichtlich.

Abbildung 3.5.: Darstellung eines Wirbelsäulenscans mit dem iDXA[Healthcare (2012)]

3.2.1.2. Der Fächerstrahl

Durch einen schlitzförmigen Kollimator, welcher in der Lage ist einen fächerförmigen Strahl zu erzeugen, entsteht der für den iDXA typische “narrow angle” Fan-Beam. Der Unterschied zu anderen Fan-Beam Instrumenten liegt in der Größe des Abtastwinkels.

Der “narrow-angle” Fan-Beam von iDXA hat einen kleinen Abtastwinkel, wodurch die Genauigkeit der Messungen verbessert wird. Außerdem überlappen sich die Fächerstrah-lenbilder auf Höhe des Patiententisches. Bei herkömmlichen Fan-Beam Systemen mit einem breiten Abtastwinkel erhält man bei Patientenmessungen eine gewisse Ungenau-igkeit, verursacht durch einen Verzerrungs- und Vergrößerungsfehler. Objekte würden abhängig von der Breite des Strahles vergrößert werden, in der Mitte weniger, am Rand mehr (siehe Abbildung 3.6). Diese Fehler entstehen aufgrund unterschiedlicher Patien-tenanatomie, da der Abstand der Wirbelsäule oder der Hüfte von der Tischoberfläche zum Teil erheblich variiert. Bei dem iDXA wird dieser Fehler durch die Überlappung und der Software, welche die Bilder rekonstruiert, minimiert [iDXA (2010)-Handbuch und persönliche Mitteilung von Herrn Mahlein, GE Lunar, Germany, 2012].

Abbildung 3.6.: Gegenüberstellung des “wide-angle” und “narrow-angle” Fan Beams (Schulungsunterlagen der Firma GE, Germany)

3.2.1.3. Detektor-Technologie Lunar iDXA

Der Detektor besteht aus vier Sensorplatten (Monolithen) die zwischen den Photonen mit der hohen Energiestufe und der niedrigen Energiestufe unterscheiden. Jeder Monolith ist ein Cadmium-Zink-Tellurit Sensor, welcher jeweils aus 16 Sensorfeldern aufgebaut ist.

Diese sind wiederum in zwei Reihen zu acht Feldern angeordnet, um die Messgenauigkeit zu erhöhen. Da der Detektor vier Monolithen besitzt, ergeben sich daraus insgesamt zwei Reihen zu je 32 Zellen. Die zwei Zeilen-Anordnung der Sensoren gewährleistet eine Überabtastung, wodurch eine genauere Bestimmung der Auftreff-Position der Photonen ermöglicht wird. Wie oben beschrieben erhält man dadurch eine höhere Messgenauigkeit.

Abbildung 3.7.: Der iDXA Detektor (Schulungsunterlagen der Firma GE, Germany) Die Zellen wandeln die Photonen-Energie direkt proportional in ein elektrisches Signal um. Die Elektronik wertet diese 64 Zellen aus, welche die Daten zu einer Dichtematrix kombinieren. Durch die Halbleitertechnik der Detektoren können diese direkt zwischen den “High Counts” und den “Low Counts” unterscheiden, und benötigen keine speziellen

“Kanäle” wie der Detektor beim Lunar DPX-IQ. Der Computer berechnet anschließend aus den erhaltenen Daten mit Hilfe der Software die Körperzusammensetzung (persön-liche Mitteilung von Herrn Mahlein, GE Lunar, Germany, 2012).

3.2.1.4. Multi-View Image Reconstruction Software

Die spezielle “Multi-View Image Reconstruction” Software ist bei diesem “narrow-angle”

Fan-Beam Instrument von großer Bedeutung. Wie oben beschrieben überlappen sich die einzelnen Messpositionen, um dadurch den Vergrößerungseffekt des Fan-Beam Gerätes zu minimieren. Die spezielle Software ist nötig, um die Bilder zeitgleich zur Messung zu rekonstruieren. Durch die Überlappung der Messpositionen ist die Untersuchungszeit im Vergleich zu einem “wide-angle” Fan-Beam Instrument etwas verlängert, allerdings ist die Genauigkeit dieser “narrow-angle” Fan-Beam Geräte im Vergleich deutlich höher (persönliche Mitteilung von Herrn Mahlein, GE Lunar, Germany, 2012).

Abbildung 3.8.: Die “Multi-View Image Reconstruction” Software (Schulungsunterlagen der Firma GE, Germany)

3.2.1.5. Modi

Der iDXA unterscheidet beim Ganzkörperscan zwischen den Modi “Dick” und “Stan-dard”. Außerdem ist in dem Auswahlfenster der Modus “Dünn” wählbar. Dieser Modus unterscheidet sich beim Ganzkörperscan in der verwendeten Software aber nicht vom Mo-dus “Standard”, weswegen die Auswahloption “Dünn” außer Acht gelassen wurde. In der älteren Software-Version für DOS-Geräte gab es zwischen den beiden Modi Unterschie-de in Unterschie-der verwenUnterschie-deten Stromstärke und Unterschie-der Messzeit. Deswegen ist die Auswahloption in dieser Software-Version noch erhalten, obwohl sie sich vom “Standard” Modus nicht differenziert (persönliche Mitteilung von Herrn Mahlein, GE Lunar, Germany, 2012).

Die Modi “Adult” und “Pädiatrie” existieren beim iDXA nicht. Es gibt lediglich zwei verschiedene Referenzdaten für die Auswertung der Ergebnisse bei human-medizinischen Knochendichtemessungen. Der Computer wählt dabei automatisch die pädiatrische Re-ferenzbevölkerung für die weitere Analyse der Ergebnisse, wenn ein Patient im Alter

< 20 Jahren untersucht wurde. Nachdem diese Angaben nur für human-medizinische Untersuchungen relevant sind, wird darauf in dieser Arbeit nicht genauer eingegangen.

Für einen Ganzkörperscan ist die Stromstärke in jedem Modus mit 0,188 mA konstant, wobei sich die Messdauer zwischen dem Modus “Dick” und “Standard” unterscheidet.

Bei unseren Untersuchungen betrug die Scan-Zeit für den Modus “Dick” maximal 13

Mi-nuten und 16 Sekunden, für den Modus “Standard” maximal 7 MiMi-nuten und 16 Sekunden [DPX-IQ (1998) und persönliche Mitteilung von Herrn Mahlein, GE Lunar, Germany, 2012].

Tabelle 3.3.: Gegenüberstellung der Modi des Ganzkörperscans beim iDXA Modi Standard Dick

mA 0,188 0,188

Zeit 7:16 min 13:16 min