AKTUELLES ZUM THEMA DOSISREDUKTION MIT NEUEN DETEKTOREN

Dosisreduktion mit neuen Detektoren

von Dr. Michael Gruber, Universitätsklinik für Radiodiagnostik, AKH Wien

 

Mammographie:

Die Photon-Counting Technologie macht sich die von Hausaus digitale Natur der Röntgenstrahlung zu eigen. Röntgenphotonenlösen in einer mit einer Vorspannungversehenen kristallinen Siliziumschicht  Elektronen aus und erzeugenso einen der Strahlung proportionalen Strom. Kristallines Silizium erzielt mit bis zu 15 % einen deutlichhöheren Wirkungsgrad bei der Röntgenabsorption als amorphes Silizium mit etwa 7%, was sich positivauf die DQE auswirkt.Die zweite Besonderheit des Photon Counting-Detektorsist die ausgeklügelte Kollimationsund Scantechnologie. Ein von zwei Blenden begrenzterRöntgenstrahl bewegt sich von links nach rechtsüber die Brust und tastet das Gewebe zeilenweise ab. Während die fokusnahe Blende die Strahlabmessung bestimmt, ist die fokusferne Blende zwischen Brust undDetektor angeordnet. Sie verhindert,dass Streustrahlen gemessen werden,auf einen Streustrahlenraster kann somit verzichtetwerden. Der Detektorverfügt über 25einzelne, 50 μm breite Schlitze, wobei das Signal der ersten drei Schlitzezur Regelung der Belichtungsautomatik dient.

 

"Das Photon-Counting -System weist im Vergleich zu anderen Direkt-Detektor-Systemen einen um etwa 30% niedrigeren Dosisbedarf auf."

 

 

Ein Nachteilder neuen Technologie ist die im Vergleich zu allen anderenMammographie-Systemen längere Untersuchungszeit (Die Scanzeiten liegen nach Angaben des Herstellers zwischen 4 und 16,5 Sekunden – abhängig von der Größe der untersuchten Brust).Photon Counting erzielt bei einer maximalen Auflösungvon10Lp/mmeineDQEvon90%.Inwie weit die höhere Effizienzdes Detektors in die Reduktionder benötigten Röntgenstrahlen umgesetztwerden kann, haben in einer kürzlich im British Journal of Radiology publizierten Studie Mc Cullagh et al gezeigt [1]. In dieserStudie zeigte sich, dass das  Photon-Counting-System  im  Vergleichzu anderen Direkt-Detektor-Systemeneinen um etwa 30% niedrigeren Dosisbedarf aufweist. Keavey et al. hingegen untersuchten die klinische Performance drei unterschiedlicher Digitaler Direktdetektorsysteme in einem Brustkrebs-Screnning Programm an über 238 000 Untersuchungen [2]. Da bei zeigte die klinischePerformance im Hinblick auf die Tumorerkennungkeine Unterschiede zwischen den Systemenobgleich sowohl bei der Detektion von invasiven Tumoren, als auch bei der Detektion von DCIS dasPhoton-Counting-System (nichtsignifikant) besser abschnitt. Röntgenstrahlungaus einem Spektrum unterschiedlicher Energien zusammensetzt, vergleichbar den Spektralfarben des Lichts.

 

Der Photon-Counting Detektor ist in der Lage, die unterschiedlichen Energieniveaus des Spektrumszu differenzieren und auszuwerten.Energieabhängige AbsorptionderStrahlung lässt RückschlüsseDie Photon-Count ing-Technologie bietetzudem mit dem “Single Shot Spectral Imaging“ eine weitere, die Brustbildgebung möglicher weise revolutionierendeAnwendung.Dabei macht man sich die Tatsachezu nutze, dass sich auf die Art des Gewebes zu, also  zum  Beispiel ob  es  sich  um Mikrokalk oder Tumorgewebe handelt.

 

Das  relativ neuartige  Mammographieverfahren“Tomosynthese“  als 3D-Verfahrensollte in der Lage sein, die Einschränkungen der Mammographie durch überlagernde Strukturen zumindest teilweiseaufzuheben. Wird zusätzlichein jodhaltiges Kontrastmittel appliziert, können  darüber hinaus  Limitationen durch geringen Tumorkontrast aufgehoben werden. Die Slit-Scan-Tomosynthese auf derBasis eines photonenzählenden Detektors bietet sich dafür besonders an, weil hier mit sehr niedrigerStrahlendosis eine Dual-Energy-Visualisierung von Kontrastmitteln in einem einzigenScan durch Spectrum-Splitting am Detektor durch geführt werden kann und gleichzeitig ein dreidimensionaler Eindruckder Brust vermitteltwird. Fernziel ist die Entwicklung eines kostengünstigen Verfahrens, welch esder MRT der Brust nicht unterlegen ist. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Photon-Counting-Systeme neben dertendenziell etwas besserenklinischen Performance die Möglichkeit einer deutlichen Dosisreduktion  bieten, zudem hat die in unmittelbarer Zukunft zu er wartende  breite klinische  Anwendung der Spektralanalyse ein hohes Potential,die  Brustbildgebung zu revolutionieren.

 

Fußnoten und Literaturhinweise:

 

1)McCullagh JB, Baldelli P, Phelan N(2011) Clinical dose performance of fullfield digital mammography in a breastscreening programme. The Britishjournal of radiology, 84(1007):1027-1033. doi:

10.1259/bjr/83821596

 

2)Keavey E, Phelan N, O’ConnellAM, et al. (2011) Comparison of the clinical performance of three digitalmammogra phy systems in a breastcancer screening programme.The British journalof radiol ogy. doi: 10.1259/bjr/29747759