31/05/2011

Siemens AG Healthcare Sector

Pädiatrie profitiert von neuen CT-Technologien

Somatom Definition Flash von Siemens für die Pädiatrie: Computertomografie ohne Sedierung, ohne Atemanhalten, bei sehr geringer Strahlenexposition

Auf dem Kongress der internationalen Gesellschaft für Kinderradiologie (International Society of Pediatric Radiology, IPR), der vom 28. bis 31. Mai 2011 in London stattfindet, zeigt Siemens Healthcare erstmals, wie die Pädiatrie von den technischen Weiterentwicklungen in der Computertomografie (CT) profitieren kann. Unter anderem stellt Siemens seine neuen CT-Applikationen zur Dosis-Reduktion vor. Darüber hinaus werden wissenschaftliche Studien präsentiert, die verdeutlichen, warum sich der Somatom Definition Flash besonders gut für die Pädiatrie eignet. Der Dual-Source-Computertomograf mit jeweils zwei Röntgenröhren und Detektoren scannt nach wie vor weltweit am schnellsten und minimiert die Strahlenexposition für den Patienten. Mit diesem Gerät scannten Ärzte in verschiedenen Studien Kleinkinder ohne Sedierung in weniger als einer Sekunde mit einer Röntgendosis von weit unter einem mSv (Millisievert). Die daraus resultierenden Bilder haben eine hohe Qualität ohne Bewegungsunschärfen. Mit den üblichen CT-Technologien, die nur ein Röhren-Detektor-System haben, dauert dieser Vorgang mehrere Sekunden und erfordert eine deutlich höhere Dosis. Außerdem müssen Kinder den Atem anhalten und Babys sediert werden, um Bewegungsartefakte auf den Bildern zu vermeiden, die die Diagnose verfälschen können.

Für viele Indikationen, bei denen die Darstellung des Herzens oder des Brustraumes erforderlich sind, ist die Computertomografie das Mittel der Wahl. In der Pädiatrie wird diese bildgebende Methode bisher jedoch selten eingesetzt, da man Kinder möglichst wenig Röntgenstrahlung aussetzen möchte. Außerdem müssen Kleinkinder für eine CT-Untersuchung in der Regel sediert werden, um störende Bewegungsartefakte in der Aufnahme zu vermeiden. Eine Sedierung birgt ein gewisses Risiko und kann in manchen Fällen schwere Nebenwirkungen verursachen. Hinzu kommt, dass sie Anästhesie-Service und Nachsorge erfordert und damit zeitaufwendig und personalintensiv ist. In den USA können sich beispielsweise die Kosten für Anästhesie-Service auf bis zu 1.200 US-Dollar pro Stunde belaufen. Babys werden aufgrund der Risiken und möglichen Nebenwirkungen oft sehr niedrig sediert. Daher wachen rund 15 Prozent der Kinder während des Scans wieder auf und bewegen sich. Dies hat zur Folge, dass nachsediert und der Scan unter Umständen sogar wiederholt werden muss.

Als Siemens 2009 den CT-Scanner Somatom Definition Flash auf den Markt brachte, erkannten viele CT-Anwender sofort sein Potenzial für die Kinderradiologie: Die neue Generation der Dual-Source-Computertomografen verringert die notwendige Strahlendosis um das bis zu 20-fache. Die hohe Scan-Geschwindigkeit des Flash-Scan-Modus ermöglicht, alle Patienten ohne Atemanhalten zu untersuchen und bei den jüngsten Patienten sogar ohne Sedierung auszukommen. Auf dem IPR 2011 stellt Siemens anhand verschiedener Studien dar, wie die Dual-Source-Technologie des Somatom Definition Flash die pädiatrische Diagnostik voranbringt. Außerdem werden zwei Radiologen und eine Kinderkardiologin ihre neuen Ergebnisse vorstellen, die sie mit dem Somatom Definition Flash bei pädiatrischen Untersuchungen erzielten.

Die Studien aus der Kinderradiologie

In einer Untersuchung an der Universität Erlangen1 erwies sich, dass bei Kindern im Alter zwischen 14 und 17 Monaten Thorax-Untersuchungen ohne Sedierung mit einer durchschnittlichen Scan-Zeit von 0,49 Sekunden bei 1,9 mSv effektiver Dosis gemacht werden konnten, wobei die Bildqualität in allen Fällen diagnostisch war.

Forscher am Krankenhaus des Kunming Medical College in China konnten Kinder mit angeborenen Herzfehlern untersuchen, ohne dass diese den Atem anhalten mussten. Dabei betrug die Scan-Zeit 0,5 Sekunden bei einer effektiven Dosis von 0,29 mSv2. Ärzte des Centre Chirurgical Marie Lannelongue in Frankreich, die ebenfalls Kinder mit angeborenen Herzfehlern untersuchten, benötigten dafür sogar nur 0,26 mSv3.

CT-Applikationen zur Dosis-Reduktion von Siemens

Die zu wählende Röhrenspannung in der CT, die sogenannte kV (Kilovolt)-Stufe, hängt grundsätzlich zum einen von Größe und Gewichtsverteilung des Patienten, zum anderen von der Untersuchungsart ab. Wählt man dafür die jeweils passende kV-Stufe, lassen sich sowohl die Bildqualität optimieren als auch die Dosis signifikant minimieren. Ändert man die Röhrenspannung, sind allerdings auch alle anderen Scan-Parameter entsprechend anzupassen. Da die Abhängigkeiten aber nicht linear sind und ihre Abstimmung sehr aufwendig ist, müssen die Werte heute manuell mit komplizierten Formeln berechnet oder geschätzt werden. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Anwender aus diesem Grund die kV-Werte in der Regel nicht verändern und damit nicht das gesamte Potenzial zur Dosisreduzierung ausschöpfen. Siemens bietet dazu erstmals eine Lösung an: Zum gewählten Röhrenstrom in Milli-Ampere (mA) schlägt Care kV nun, abhängig von der Patientenanatomie und der Untersuchungsart, automatisch die richtige Röhrenspannung vor. Alle anderen Parameter werden an die gewählte kV-Stufe automatisch angepasst. Damit wird das Verhältnis zwischen Kontrast und Rauschen im Bild optimiert. Zudem lässt sich die Dosis um bis zu 60 Prozent reduzieren. Diese Applikation wird derzeit von verschiedenen Kinderradiologen erprobt

Während die heute üblicherweise genutzten Spannungswerte zwischen 80 und 140 kV liegen, lassen sich mit der Care-Child-Funktion CT-Untersuchungen mit nur 70 kV durchführen und damit besonders bei Kindern und Babys deutlich Dosis sparen. Möglich wird diese Leistung, weil Siemens seine Straton-Röhre weiterentwickelt hat, so dass sie diese niedrige Spannung erzeugen kann. Damit präsentiert Siemens erneut eine technische Innovation, mit der die Röntgendosis weiter reduziert werden kann.

Eine weitere Maßnahme zur Dosisreduktion ist Safire (Sinogram Affirmed Iterative Reconstruction), eine neue Methode zur iterativen Rekonstruktion von CT-Bildern, die auf CT-Rohdaten basiert. Ende 2009 präsentierte Siemens mit IRIS (Iterative Reconstruction in Image Space) seine erste Innovation für die iterative Rekonstruktion. Mit Safire hat Siemens die Algorithmen weiterentwickelt und stellt außerdem neue Hardware zur Verfügung, die es ermöglicht, die Zeit zur Berechnung der Schnittbilder im Vergleich zu IRIS erheblich zu verkürzen.

Auf dem IPR 2011 werden Radiologen und Kinderkardiologen erläutern, wie sich – im Vergleich zur Bildrekonstruktion mit nicht-iterativen Verfahren – die Strahlendosis bei Kindern mit Hilfe von Safire um bis zu 60 Prozent reduzieren lässt.

Hintergrund zum Somatom Definition Flash

Der Somatom Definition Flash ist ein Dual-Source-CT, bei dem zwei Röntgenröhren gleichzeitig um den Körper rotieren. Die bislang höchste Scan-Geschwindigkeit in der CT von bis zu 45 Zentimetern pro Sekunde und eine zeitliche Auflösung von 75 Millisekunden erlauben beispielsweise komplette Thorax-Aufnahmen in nur 0,6 Sekunden. Damit brauchen Patienten während der Untersuchung nicht mehr wie bisher den Atem anzuhalten. Gleichzeitig arbeitet der Somatom Definition Flash mit einer extrem verminderten Strahlendosis. Zum Beispiel kann ein Herz-Scan routinemäßig bei Patienten mit bis zu 90 Kilogramm schon mit weniger als einem Milli-Sievert (mSv) durchgeführt werden, während die durchschnittliche effektive Dosis dafür üblicherweise zwischen 8 und 20 mSv beträgt.