Dosisreducering til glandula thyroidea samt vurdering af thyroideakrave og AECs dosisreducerende egenskaber ved CTscanning

Transkript

1 UNIVERSITY COLLAGE NORDJYLLAND RADIOGRAFUDDANNELSEN Dosisreducering til glandula thyroidea samt vurdering af thyroideakrave og AECs dosisreducerende egenskaber ved CTscanning af cerebrum Bachelorprojekt modul 14 Forfattere: - Anders Skinnerup - Thomas Trier Andersen Vejleder: Lars Göran Zetterberg Dato for aflevering: Referencesystem: Vancouver Opgaven omfang: tegn m. mellemrum Denne opgave - eller dele heraf - må kun offentliggøres med forfatter(ne)s tilladelse jf. Bekendtgørelse af lov om ophavsret nr. 202 af

2

3 Dansk abstract Kontaktoplysninger Anders Skinnerup: Thomas Trier: Titel: Dosisreducering til glandula thyroidea samt vurdering af thyroideakrave og AECs dosisreducerende egenskaber ved CT-scanning af cerebrum Baggrund: CT-scanning af cerebrum er en ofte forekommende undersøgelse i Danmark. I 2011 blev der på landsplan udført over CT-scanninger af cerebrum uden IV kontrast. Dette kan give grund til bekymring grundet de strålefølsomme organer, som findes nært undersøgelsesområdet. Da glandula thyroidea er et væv med en høj vævsvægtningsfaktor, kan der ske skade på cellerne. Denne skade giver en øget risiko for en stråleinduceret cancer. Formålet med dette studie er at undersøge, om en thyroideakrave ville være i stand til at reducere den absorberede dosis til glandula thyroidea, samt vurdere AECs egenskaber til at reducerer den sekundære stråledosis. Metode: Dosis til glandula thyroidea blev undersøgt vha. et Aldersonfantom med indsatte TLDtabletter svarende til højre og venstre thyroidealap. Den absorberede dosis blev målt i fire forskellige forsøgsopstillinger: Scanning uden AEC, med og uden thyroideakrave Scanning med AEC, med og uden thyroideakrave Scanning uden thyroideakrave, med og uden AEC Scanning med thyroideakrave, med og uden AEC Resultater: Sammenligner man dosis til glandula thyroidea, ved en scanning udført uden AEC med og uden thyroideakrave giver det en reduktion på 1 msv i absorberet dosis, dette svare til en reduktion på 61,5 % (p:<0,001). Ser man på effekten af thyroideakraven ved en scanning udført med AEC med og uden thyroideakrave vil thyroideakraven give en reduktion i absorberet dosis på 0,8 msv svarende til en reduktion på 68,0 % (p:0,002)

4 Studiet viser også at brugen af AEC reducerer dosis til glandula thyroidea med 0,1 msv svarende til 4 % (p:>0,001) Konklusion: På baggrund af dette studie anbefaler forfatterne, at man anvender AEC med thyroideakrave ved CT-scanning af cerebrum. Grunden til dette skyldes, der blev fundet en reduktion af absorberet dosis, i forhold til den nuværende praksis.

5 English abstract Contact information: Anders Skinnerup: Thomas Trier: Title: Dose-reduction to the thyroid gland and assessment of thyroid collars and AECs dosereducing properties of CT-scan of the cerebrum Background: CT scan of the cerebrum is a frequent study in Denmark. In 2011, nationwide there were conducted over CT scans of the cerebrum without IV contrast. This may give cause for concern due to the radiation sensitive organs found near the study area. Since the thyroid gland is a tissue with high tissueweighting factor, there may be damage to the cells. This damage results in an increased risk of radiation-induced cancer. The purpose of this study is to investigate whether a thyroid collar would be able to reduce the absorbed dose in the thyroid gland and to assess the properties of the AEC to reduce the secondary radiation dose. Method: The dose to the thyroid gland was measured using an Aldersonphantom with placed TLD tablets within corresponding to the right and left thyroid lobe. The absorbed dose was measured in four different experimental setups: Scanning without AEC with and without a thyroid collar Scanning with AEC with and without a thyroid collar Scanning without a thyroid collar with and without AEC Scanning with a thyroid collar with and without AEC Results Comparing the dose to the thyroid gland of a scan performed without AEC with and without thyroid collar results in a reduction of 1 msv in absorbed dose. This results in a reduction of

6 61.5 % (p < 0.001). If we look at the effect of thyroid collar at a scan performed with AEC with and without thyroid collar, a thyroid collar would provide a reduction of the absorbed dose of 0.8 msv resulting in a reduction of 68% ( p: 0.002) The study also shows that the use of AEC reduce the dose to the thyroid gland with 0.1 msv, equivalent to 4 % (p < 0.001). Conclusion Based on this study, the authors recommend using AEC with a thyroid collar to a CT scan of the cerebrum. The reason for this is because there was found a statistic significant reduction of the dose compared to the current practice.

7 Indholdsfortegnelse 1.0 Indledning Problemstillinger Afgrænsning af problemstillingen Problemformulering Centrale begreber Metode Artikelsøgning Database Søgeord Udvælgelseskriterier for artikler Kildekritik Eksisterende forskning Artikel af XM Qu et. al Artikel af M.L.Gunn et. al Artikel af Hans-Christoph Becker et. al Udvælgelse af fagbøger The Essential Physics of Medical Imaging, 3.udgave Kvantitative forskningsmetoder - I psykologi og i tilgrænsende fag 6. udgave Essential Medical Statistics Teori Videnskabsteoretisk perspektiv Videnskabelighedskriterier Dosismodulation Compton spredning Strålebiologi Blybeskyttelse Dosisbegreber Studie design Aldersonfantomet TLD tabletter... 17

8 5.5.3 Protokol Forsøgsprotokol Etiske overvejeler Statistiske analyser Signifikans T-test Wilcoxon sign rank test Forsøgsopstilling Klargøring af TLD-tabletter På sygehuset Efter målinger Resultater Scanning uden AEC, med og uden thyroideakrave Scanning med AEC, med og uden thyroideakrave Scanning uden thyroideakrave, med og uden AEC Scanning med thyroideakrave, med og uden AEC Statistisk analyse Statistisk analyse af scanning uden AEC, med og uden thyroideakrave Statistisk analyse af scanning med AEC, med og uden thyroideakrave Statistisk analyse af scanning uden thyroideakrave, med og uden AEC Statistisk analyse af scanning med thyroideakrave, med og uden AEC Diskussion Diskussion af dosis ved brug af thyroideakrave og bismuth beskyttelse Diskussion i forhold til anvendelse af AEC Diskussion af egen metode Konklusion Perspektivering Referencer Bilag... 4Fejl! Bogmærke er ikke defineret.

9

10 1.0 Indledning Denne bacheloropgave er udarbejdet på University College Nordjylland, Aalborg, i foråret 2015 af radiografstuderende Anders Skinnerup & Thomas Trier. Opgaven er et litteraturstudie samt kvantitativ studie omhandlende spredt stråling til glandula thyroidea (gl. thyroidea) ved CT-scanning af cerebrum. 2.0 Problemstillinger CT er en modalitet i stor fremgang, hvor antallet af undersøgelser er fordoblet på bare fem år. I 2006 blev udført undersøgelser, hvorimod der I 2011 blev der foretaget undersøgelser. En af grundende til stigningen af antal scanninger skyldes, det øgede behov for diagnosticeringen af cancer (1). Hvert år modtager mennesker i Danmark i gennemsnit 1,04 msv stråling, der er menneskeskabt. 1 msv af det stammer fra medicinske undersøgelser (2). Radiografer arbejder efter ALARA-princippet, "As Low As Reasonably Achievable", som betyder, at man vil benytte så lav en dosis som muligt, så længe man sikrer den tilstrækkelige diagnostiske billedkvalitet (3). ALARA har derfor en væsentlig indflydelse på radiografers dagligdag. Grunden til vigtigheden af ALARA er som overstående, at den dosis som vi udsætter patienterne for, på sigt kan udvikle sig til en cancer (4). Ved billeddiagnostiske undersøgelser udsættes patienter for ioniserende stråling. Strålingen er farlig for mennesker, da den absorberes i vævet. Røntgenfotonerne kan påvirke vores DNA i celledelingsprocessen. Denne skade bliver i udgangspunktet rettet op af cellernes reparationsmekanismer, men hvis der opstår en fejl, så kan det føre til stokastiske skader, hvilket først kan ses flere år eller årtier efter det er sket (4). Der er forskel på, hvor strålefølsomme de forskellige væv i kroppen er (3). Ved enhver røntgenundersøgelse er der risiko for stokastiske skader, uanset hvor høj dosis til patienten er. Risikoen for at udvikle stokastiske skader og herfra en cancer, øges dog jo højere dosis er (5). I den kliniske praksis er der mange forskellige modaliteter til at undersøge og diagnosticere sygdomme. En af disse er CT. Vores erfaringer gennem vores praktiske forløb er, at der på en dag kan komme mange patienter, der skal have scannet hovedet, i en eller anden form. Og det bliver da også bakket op af statistikkerne: I 2008 blev der Side 1 af 40

11 udført CT-scanninger af cerebrum på landsplan, mens tallet i 2013 lød på (6). Ved en CT-undersøgelse er der flere muligheder for at reducere dosis til patienten, mens man samtidig sikrer den diagnostiske anvendelighed. Patienten kan lejres korrekt og placeres i isocenter, mens der kan kollimeres ved arbejdsstationen. Ydermere kan radiografen justere på parametrene kvp, mas og pitch (7, p. 416). AEC (Automatic exposure control) er et system, som aktivt regulerer mas i løbet af scanningen. Ved at modulere mas undervejs i scanningen, minimere man risikoen for at give kroppen en unødvendig høj dosis det ene sted, og for lav dosis et andet sted, frem for den dosis, som er nødvendig for at fremstille et billede, der kan anvendes i diagnostisk øjemed (7 p ). Vi har ud fra vores praktikforløb i klinikken erfaret, at der ikke benyttes strålebeskyttelsesremedier udover gonadebeskyttelse, selvom der findes mange muligheder for beskyttelse af patientens risikoorganer (3). Vi har som studerende stillet os undrende overfor dette, da en thyroideakrave kan være med til at nedsætte dosis til patienter. (7 p. 209) (8). Vi som studerende har ligeledes undret os over manglende reducering af stråledosis til gl. thyroidea ved CT-scanninger af cerebrum. Gl. thyroidea er et organ, der ligger nært på hudoverfladen, og er derfor i risiko for at absorbere mange af de lavenergiske fotoner heri (9, p , ). Gl. thyroidea har vævsvægtning på 0,04 wt (3), og det er derfor relevant at undersøge, om dosis kan reduceres til dette organ. Gl. thyroidea er en endokrin kirtel, hvor der produceres hormoner og der er høj celledelingsaktivitet (10 p. 155). Der er derfor øget risiko for stokastiske skader, der kan udvikle sig til en stråleinduceret cancer (11). Mellem 2008 og 2012 kom der gennemsnitlig 63 nye tilfælde af thyroideacancer hos mænd og 173 nye tilfælde hos kvinder pr. år (12). Der er risiko for, at disse er induceret af røntgenundersøgelser (4). Ved udgangen af 2012 var der 751 mænd og 2372 kvinder kendt med thyroideacancer, mens der gennemsnitlig mellem 2008 og 2012 sammenlagt var 35 dødsfald, hvor 13 af dem var mænd og 22 af dem var kvinder (12). Som det fremgår af figur 1, ses der en øget incidensrate blandt kvinder frem for mænd pr personer. Der ses også ud fra figur 1 at mortaliteten hos patienter med thyroideacancer er stigende efter det 55. leveår. Side 2 af 40

12 Figur 1: Grafen viser antal nye thyroideacancer tilfælde pr. år til venstre samt antal dødsfald pga. kræft pr. år til højre. Grafen er anvendt med tilladelse fra NORDCAN. Lok. Den 15. april. Formålet med dette projekt er at bidrage med ny viden indenfor reducering af dosis til gl. thyroidea ved en CT-scanning af cerebrum, ved at benytte en almindelig thyroideakrave, som er tilgængelig på alle landets røntgenafdelinger. Thyroideakraven bliver beskrevet i afsnit Afgrænsning af problemstillingen Ud fra vores problemstillinger ved vi, at gl. thyroidea er et strålefølsomt organ, specielt på grund af dens høje aktivitet af celledeling. I en CT-scanner afgives der høje dosis til patienten. Vi har derfor valgt at arbejde videre med dosis reducering til gl. thyroidea(3). I vores problemstillinger nævnte vi, at vi har undret os over, at der ikke benyttes strålebeskyttende midler til gl. thyroidea ved CT-scanninger af cerebrum. En thyroideakrave, som allerede på forhånd er tilgængelig på røntgenafdelingerne, ville formodentlig kunne gøre en forskel. Vi vil derfor fokusere på, om man kunne reducere den sekundære stråling til gl. thyroidea ved en CT-scanning af cerebrum (9). Da gl. thyroidea er et organ beliggende i halsen og nær hudoverfladen, er den ekstra udsat for de lavenergiske fotoner, der kommer fra den spredte stråling (9, p , ). AEC er i dag et redskab til at reducere dosis til legemet, og da det bliver anvendt til stort set alle undersøgelser, er det relevant at undersøge, hvorvidt det reducerer dosis til det omliggende væv (7 p ). Side 3 af 40

13 4.0 Problemformulering Hvordan påvirker anvendelsen af thyroideakrave samt AEC stråledosis til glandula thyroidea ved CT-scanning af cerebrum? 4.1 Centrale begreber CT-scanning af cerebrum: Her menes en CT-scanning af cerebrum uden IV, beskrevet i afsnit Thyroideakrave: Den thyroideakrave, som personalet benytter på røntgenafdelinger i hele landet, beskrevet i afsnit Dosis: Her menes den absorberede dosis målt i msv, beskrevet i afsnit (9 p.53-54). AEC: CARE Dose4D, beskrevet i afsnit Metode Dette projekt er baseret på et litteraturstudie, med efterfølgende kvantitative undersøgelser. Litteraturstudiet har til formål at bestemme, om der i forvejen findes viden indenfor området. Ved at anvende artiklernes metode giver det mulighed for at implementer det i vores eget studiedesign. Der anvendes faglitteratur til at belyse faglige elementer, som har betydning for besvarelse vores problemformulering. 5.1 Artikelsøgning I dette afsnit vil vi beskrive hvordan vi søgte efter eksisterende forskning, samt vores kriterier for udvælgelse artikler. Desuden argumenterer vi om vores valg af database Database Vi valgte at anvende PubMed (public medline), som database for vores søgning efter eksisterende forskning, som skulle ligge til grund for litteraturstudiet i vores bachelorprojekt. Vi valgte at anvende PubMed som database, da vores problemformulering har en positivistisk og kvantitativ indfaldsvinkel. Vi vurderede derfor PubMed som et oplagt valg af database. PubMed er en amerikansk database, styret af NCBI (National Center for Biotechnology information) og er en af de største delvist gratis databaser for sundhedsvidenskabelige artikler med over 23 millioner referencer. PubMed ligger vægt på at artiklerne er peer-reviewed, samt er udgivet i et velrenommerede tidsskrifter. PubMed indeholder desuden også artikler, som endnu ikke er udgivet i tidskrifter, men kun findes online. Side 4 af 40

14 5.1.2 Søgeord Da vi søgte efter artikler, var det ikke muligt at finde artikler som direkte belyste vores problemformulering. Vi var derfor nødsaget til at stykke flere artikler sammen, for at belyse problemformuleringens aspekter. Ved anvendelse af PubMed anvender man søgeredskabet MESH terms. Ud fra vores artikelsøgning søgte vi på følgende: Thyroidgland Radiation dosage Thermolumicentdosemtry Phantoms, imaging Med disse MESH terms, fandt vi 18 artikler. Vi læste resumeerne på disse artikler for at vurdere hvordan disse ville være i stand til at belyse vores problemformulering. Her vurderede vi, at artiklen af XM QU et al. var et oplagt valg, da de også arbejdede med dosisreduktion ved anvendelse af thyroideakrave, samt CT. Desuden var artiklen publiceret indenfor de sidste fem år (2012). Artiklen fremlægges i afsnit For søgehistorik se bilag 1. Vi ønskede at finde en artikel som, kunne supplere XM Qu et al. i deres metode. Vi søgte derfor videre for at finde en artikel, som også havde anvendt TLD-tabletter samt et fantom til at bestemme dosis til et organ. Her anvendte vi igen PubMed til vores søgning efter eksisterende forskning. Fremgangsmåde var den samme som XM Qu et al. De MESH Terms vi anvendte til denne søgning var som følger: Phantoms, Imaging Radiation Dosage Thyroidgland Bismuth Thermolumiescentdosimetry Denne søgning frembragte fire artikler som er publiceret indenfor de sidste 10 år. Efter at have læst alle resumeer valgte vi at anvende Gunn et al, for søgehistorik se bilag 2. Artiklen er publiceret i år 2009 i tidskriftet Journal of Computer Assisted Tomography. Artiklen bliver præsenteret nærmere i afsnit Efter søgning efter artikler, hvor der anvendes AEC som dosismodulation, søgte vi på Google for at finde en artikel, som netop beskrev dette emne. Her søgte vi frem til Side 5 af 40

15 artiklen af Becker et al. Den var også udgivet på PubMed. Her læste vi abstract på artiklen, og læste abstract på de artikler, som mindede om den, når man så på deres MESH terms. På baggrund af de læste abstracts vurderede vi Becker et al. til at være den bedste artikel, til at besvare vores problemformulering. Søgehistorik beskrives i bilag Udvælgelseskriterier for artikler Vi havde besluttet at vi ville finde eksisterende forskning, som ikke var af en fremskreden alder i forhold til forældelse af resultatet, når man ser på CT-scannernes udvikling, samt hvordan en thyroideakravens udformning. Artiklen af XM Qu et al. er publiceret i 2012 og derved antager vi, at scanneren ikke er forældet, da dette ville være et problem i forhold til anvendeligheden af deres resultater. For at sikre vores egen metodiske fremgangsmåde valgte vi at supplere med en artikel yderligere. Her fandt vi artiklen af Gunn et al. passende, eftersom de også havde dosisreducering til gl. thyroidea som et af deres fokus områder. Artiklen er lige såvel også af nyere dato (2009), og derved antog vi deres udstyr ikke var forældet og resultaterne dermed er pålidelige Kildekritik De 3 ovenstående litteratursøgning ledte os frem til i alt 21 artikler. Herfra valgte vi at anvende tre af disse, som kunne bidrage til at besvare vores problemformulering. Vi lavede kildekritik på artiklerne for at vurdere i hvilken grad, de kunne anvendes (Bilag 4, 5, 6). Efter søgning på UCNs fagbibliotek fandt vi frem til den faglitteratur, vi anvendte. Faglitteraturer blev anvendt til at besvare områder vedrørende problemformuleringens røntgentekniskske, statistiske og videnskabsteoretiske aspekter. 5.2 Eksisterende forskning I dette afsnit vil præsenter de udvalgte artikler, og deres fokuspunkter. Vi vil anvende artikler som inspiration til metode og forsøgsopstilling, samt anvende artiklernes resultater som sammenligningsgrundlag for resultaterne fra vores egne forsøg Artikel af XM Qu et. al Vi har valgt at benytte artiklen "Dose reduction of conebeam CT scanning for the entire oral and maxillofacial regions with thyroid collars" eftersom den ligeledes har undersøgt, hvorvidt en thyroideakrave kan være med til at reducere dosis bl.a. gl. thyroidea. I stedet for kun at fokusere på thyroidea, så fokuserede de både på kæbe og hals regionerne. Artiklen er skrevet af XM Qu, Dr. Gang Li, ZY Zhang og XC Ma fra Side 6 af 40

16 Department of Oral and Maxillofacial Radiology i Beijing samt GCH Sanderink fra Department of Oral Radiology i Amsterdam. Artiklen er udgivet af The British Institute of Radiology. Artiklen er blevet publiceret i tidskriftet DMFR, Dentomaxillofacial Radiology. DMFR er et internationalt anerkendt tidskrift. Tidskriftet publicerer ofte artikler, som har relevans til radiologi af hovedet, nakken og tænder. For at udføre dette forsøg benyttede de en New-Tom 9000 Conebeam CT-scanner med 120 kv og 3.5 ma, et hovedfantom, en thyroideakrave og TLD-tabletter. Dosis til medulla ossium, gl. thyroidea, oesophagus, derma, os superficiem, glandulae salivariae, cerebrum, nodilym phatici, thorax regionen, musculeus samt oral mucosa. Fem forskellige forsøgsopstillinger blev benyttet i artiklen, vedrørende forsøgende som angik gl. thyroidea: 1. Uden thyroideakrave 2. Én thyroideakrave sat løst på, som dækker fronten af halsen 3. To thyroideakrave sat løst på fronten af halsen og nakken 4. Én thyroideakrave sat stramt på fronten af halsen 5. To thyroideakrave sat stramt på fronten af halsen og nakken Til at måle dosis blev der benyttet TLD-tabletter. Alle TLD-tabletter blev annealed ved 240 grader i 10 minutter og derefter kølet ned. I alt udførte de tre eksponeringer pr. forsøgsopstilling, hvor de benyttede 21 tabletter per gang, som blev placeret på forskellige anatomiske fikspunkter, svarende til: calvarium anterior, calvarium dexter, calvarium posterior, mid cerebrum, pituitary, dex. orbita, sin. orbita, dex. lens, sin. lens, venstre kind, dex. parotid, sin. parotid, dex. ramus, i midtlinjen af columna cervicalis, i sin side af nakken, højre del af mandibula, venstre del af mandibula, dex. Submandibular gland, sin. Submandibular gland, thyroidea og oesophagus. Alle TLDtabletter blev målt inden 90 minutter efter eksponering. I løbet af forsøget havde de seks TLD-tabletter til at ligge ved arbejdsstationen, som skulle måle baggrundsstøj. Thyroideakraven der blev anvendt i forsøget bliver brugt på røntgenafdelingerne i Kina, men udseendemæssigt ligner den, vi har til rådighed herhjemme. Til forsøget blev der benyttet to af disse; en der dækker halsen og en der dækker nakken, både på samme tid og hvor kun én blev benyttet, til at dække halsen. Side 7 af 40

17 Uden thyroideakrave målte de den effektive dosis til at være 31 mikrosivert, mens der med en stramtsiddende thyroideakrave målte en effektiv dosis på 15,9 mikrosivert, hvilket svarer til en dosisreduktion på 48,7 % (7, p. 220) (9, p. 894) Artikel af M.L.Gunn et. al Vi har valgt at benytte artiklen, Radiation dose to the thyroid gland and breast from multidetector computed tomography of the cervical spine: does bismuth shielding with and without a cervical collar reduce dose?, eftersom de også har gl. thyroidea som et af deres fokusorganer. I stedet for at benytte en thyroideakrave, så har de her anvendt bismuth beskyttelse, som der placeres på en halskrave ved CT-scanning af columna cervicalis. Artiklen er lavet af Martin L. Gunn, MBChBfra Fellow of the Royal Australian and New Zealand College of Radiologists, Kalpana M. Kanal, PhD, som er Diplomate of the American Board of Radiology, Orpheus Kolokythas, MD, samt Yoshimi Anzai, MD. Artiklen er udgivet af Wolters Kluwer Health, som også har udgivet én af vores lærebøger; The Essential Physics of Medical Imaging af Jerrold T. Bushberg et al. I modsætning til XM Qu et al., så bliver der i dette forsøg benyttet AEC i form af Smart ma, som GE Healthcare har udviklet. Smart ma fungerer ligesom CARE Dose4D (13) fra Siemens, hvor CT-scanneren selv regulerer ma ud fra de to topogrammer (anterior/posterier og lateral) og patientens størrelse. Til forsøget har de benyttet en 64- slice CT-scanner fra GE (Light Speed VCT XT, General Electric, Waukesha, Wis). Ligesom ved vores forsøg har de benyttet et Alderson-fantom og TLD-tabletter. Der blev benyttet en fast kvp på 120, mens Smart ma fik ma'en til at spænde sig fra 200 til 585 ma. En pitch på 1.375:1 blev benyttet. Tre TLD'er blev placeret svarende til gl. thyroidea; en lige på, en til højre og en til venstre på gl. thyroidea. I alt udførte de scanninger på tre forsøgsopstillinger: 1. Tre TLD-tabletter placeres svarende til gl. thyroidea og der scannes UDEN plasthalskrave og bismuth beskyttelse. 2. Igen blev tre TLD-tabletter placeret svarende til gl. thyroidea, mens der scannes med bismuth beskyttelse på halsen, men UDEN plasthalskrave. 3. Ved tredje forsøgsopstilling blev der placeret tre TLD-tabletter svarende til gl. thyroidea, mens der blev scannet MED plasthalskrave samt bismuth beskyttelse på halskraven. Side 8 af 40

18 Ved første forsøgsopstilling, som er uden plasthalskrave og uden bismuth beskyttelse blev den gennemsnitlige huddosis til gl. thyroidea målt til at være 21,9 msv. Ved anden forsøgsopstilling, hvor der blev benyttet bismuth beskyttelse, men uden plasthalskrave, målte de en reducering i dosis på 22,5 %, svarende til 16,9 msv Artikel af Hans-Christoph Becker et. al Artiklen Radiation Exposure and Image Quality of Normal Computed Tomography Brain Images Acquired With Automated and Organ- Based Tube Current Modulation Multiband Filtering and Iterative Reconstruction er skrevet af Hans-Christoph Becker, MD, Dominik Augart, MD, Martina Karpitschka, MD, Stefan Ulzheimer, PhD, Fabian Bamberg, MD, Dominik Morhard, MD, Klement Neumaier, PhD, Anno Graser, MD, Thorsten Johnson, MD, and Maximilian Reiser, MD og udgivet i tidskriftet Investigative Radiology. Artiklen er udgivet i Vi vælger kun at præsentere deres resultater omhandlende thyroidea med og uden brug af AEC. Til at udføre forsøget har de benyttet en Siemens SOMATOM Definition Flash CTscanner med 120 kvp samt CARE Dose4D ( ) samt X-CARE (13) som dosismodulation. Til deres forsøgsopstillinger uden AEC havde de en effektiv mas på 320. De har udført et fantom studie på et Aldersonfantom (afsnit 5.5.1), hvor de har benyttet TLD-tabletter (afsnit 5.5.2), placeret i flere anatomiske fixpunkter i 3 lag. De har eksponeret 10 gange pr. sæt af TLD-tabletter, med i alt 40 tabletter. Ud fra dette har de beregnet dosis til lens, cerebrum, cerebellum og gl. thyroidea. I deres resultat afsnit sammenligner de dosis og dosisreduktion i forhold til deres baseline (forsøgsopstilling 1), anden forsøgsopstilling, hvor de benytter AEC og tredje forsøgsopstilling, hvor de har benyttet X-CARE (13). Ved deres baseline forsøgsopstilling blev der målt en absorberet dosis til gl. thyroidea svarende til 1.7 msv, hvorimod der i deres anden forsøgsopstilling, hvor der benyttes CARE Dose4D, blev målt en dosis svarende til 1.2 msv. Det svarer til en dosisreduktion på 30.9 %. Det fremgår dog ikke fra Becker et al. hvilket dosisbegreb de anvender i artiklens resultater. Side 9 af 40

19 5.3 Udvælgelse af fagbøger Vi har valgt følgende fagbøger, da vi mener, de bidrager til besvarelse af problemformuleringen, samt en dybere forståelse af emnet The Essential Physics of Medical Imaging, 3.udgave Bogen er skrevet af Jerrold T. Bushberg, Ph.d., professor i radiologi og strålingsonkologi; J. Anthony Seibert, Ph.d., professor i radiologi; Edwin M. Leidholdt Jr., Ph.d., klinisk professor i radiologi; John M. Boone, Ph.d., professor i radiologi og biomedicin. Alle forfatterne arbejder på University of California, Davis. Vi har valgt at anvende denne bog til at behandle radiologiske emner inden for røntgenfysik, strålebeskyttelse og strålebiologi, til at besvare vores problemformulering. The Essential Physics of medical Imaging 3. udgave er publiceret i Dette betyder at bogen er opdateret på det nyeste indenfor dens felt. Vi vurderer, at bogen er særdeles egnet til studerende, undervisere, radiografer samt radiologer Kvantitative forskningsmetoder - I psykologi og i tilgrænsende fag 6. udgave Skrevet af Emil Kruuse, og udgivet i Emil Kruuse er cand. Psyk. Bogen arbejder med begreberne omkring kvantitativ forskning, og videnskabelige kriterier. Vi har valgt at anvende denne bog til dette bachelorprojekt, da vores projekt tager udgangspunkt i de positivistiske tanker, for begrundelse af videnskabsteoretiske standpunkt se Ved at anvende Kruuses videnskabelighedskriterier som retningslinjer sikre vi at forsøgende bliver udført hensigtsmæssigt med de rette ting i fokus, samt på en videnskabelig måde. Denne bog anvender vi til at belyse de relevante områder ved kvantitativ forskning. Desuden beskriver bogen hvad der er vigtigt for at arbejde kvantitativt, samt opretholdes af positivistisk arbejde Essential Medical Statistics Skrevet af Betty R. Kirkwood, Professor i epidemiologi, international sundhed og tropisk medicin ved University of London. medicinsk statistik og epidemiologi ved University of Bristol. Jonathan A. C. Sterne er professor i Vi har valgt denne bog til at bearbejder vores data, da den indeholder teorier omkring arbejdet med sundhed faglige emner. Vi vælger denne bog til at underbygge det statistiske arbejde med vores forsøgsresultater. Denne fagbog anvender vi til at belyse teorien vedrørende de statistiske analyser, wilcoxon sign rank test og t-test. Side 10 af 40

20 5.4 Teori I dette afsnit vil vi beskrive de teoretiske aspekter som er nødvendigt for at besvare vores problemformulering Videnskabsteoretisk perspektiv På baggrund af opgavens fokus er rettet med dosis undersøgelse til gl. thyroidea, har vi valgt, at opgaven skal have en positivistisk tilgang til vores problemformulering. Da dosis er et begreb som er muligt at måle, og regne på. Artiklerne som anvendes til studiet er derfor også valgt grundet deres videnskabsteoretiske perspektiv. Positivismen stammer blev italesat af Auguste Comte i 1800 tallets Frankrig. Her var Auguste Comte en anerkendt sociolog som forsøgte at udnytte de nye tanker som opstod under oplysningstiden(14, p ) Videnskabelighedskriterier Når man forsøger at bearbejde et naturvidenskabelig projekt er det vigtigt, at man har et teoretisk grundlag for, hvordan man vil gribe projektet an. Vi valgte at vores opgave skulle have et positivistisk syn, og derved også leve op til de positivistiske kriterier for, hvad der gældende for kvantitativ forskning. Emil Kruuse skriver at kriterierne for positivistisk forskning er følgende: Systematik Kontrol Præcision Objektivitet kvantificerbarhed repræsentativitet gentagelse Reliabilitet Validitet Generaliserbarhed Systematik er når man har planlagt en overordnet fremgangsmåde uden den er præget af tilfældigheder. Systematik spiller en stor rolle i videnskabelige studer, da den er med til at sikre, at der er mening med, den måde man arbejder på. Derved er formålet klart hele studiet igennem. (15, s.29) Side 11 af 40

21 Kontrol har sin vigtighed, da den er med til at lokalisere og isolere de variabler, som man ønsker at arbejde med igennem studiet. Derved sikrer man også mest muligt at resultatet ikke skyldes confounders. En confounder er når en ukendt variabel har indvirkning på resultatet i sådan en grad, at troværdigheden bliver påvirket (14 s.29). Præcision er et af de krav, som gælder på alle tidspunkter i studiet og ikke kun når data indhentes, men også når litteratursøgningen findersted, samt når problemformuleringen udfærdiges. Ved en klar præcision igennem studiet bliver konklusionen også mere præcis (15, p. 30). Objektivitet handler om vigtigheden i, at man isolerer de variabler, man forsøger at undersøge. Ved indblandinger af for mange variabler, vil man få et resultat som ikke er retvisende. Objektivitet betyder også en virkelig virkelighed. Derved må resultatet være påvirket af menneskelig indgriben i mindst mulig grad (14, p ). Kvantificerbarhed betyder at resultaterne skal kunne udtrykkes i tal, og derved kan undersøgelsen også analysers statistisk (15, p. 37). Gentagelser er en essentiel del af det kvantitative projekt. Ved at kvantificere resultater er dette med til at tydeligøre tendenser og derved belyse projektets resultater (15, p. 55). Reliablitet er et udtryk for, hvor præcise målingerne er (15, p. 56). Validitet stammer fra det sen latinske ord validitas, som betyder sandhed, troværdighed, gyldighed og styrker. Validitet er et udtryk der fortæller om, hvor tæt resultaterne er på det sande resultat (15, p. 60). Generaliserbarhed er et udtryk for hvor godt, lige nøjagtig dette resultat kan bruges til at sige noget om emnet generelt. Er generaliserbarheden ikke ret stor, kan det være fordi, der er mange specifikke ting, som gør sig gældende for om resultatet kan sige noget om et resultat (15, p ) Dosismodulation Ved anvendelse af AEC varieres ma igennem CT-undersøgelsen og på den måde reducerer man dosis til patienten samtidig med at en tilstrækkelig diagnostisk billedkvalitet opretholdes. I et menneske er der forskellige typer væv, som har forskellige vævstykkelser (3). Jo tykkere vævet som røntgenfotonerne skal igennem, jo mere dæmpning forekommer der. For at kompensere for dette juster man energien på de enkelte fotoner, eller udsender man flere fotoner for at øget signalet trods dæmpningen, Side 12 af 40

22 og derved opretholde et diagnostisk anvendelig billedkvalitet (7, p ) (9, p ). Vælger man ikke at benytte automatisk eksponerings kontrol, så bruger man en fast ma gennem hele scanningen. Det vil have konsekvenser for den anatomi med en høj densitet, eftersom disse områder vil blive undereksponeret, ligeså vel som at de mindre dense væv vil blive undereksponeret. Dette vil give uregelmæssigheder i billedet, hvorfor man bruger AEC CARE Dose4D CARE Dose4D er en måde at dosismodulere på, som Siemens har integreret i deres CTscannere. Ved denne metode reguleres ma for hver enkelte patient via det topogram, som man udfører i starten af undersøgelsen. Ud fra dette topogram planlægger man først og fremmest undersøgelsen, mens CT-scanneren selv beregner, hvor meget ma der skal eksponeres til hver enkelte snit. Da patienternes størrelse og diameter varierer gennem kroppen fra patient til patient, så reguleres ma gennem hele scanningen. Ved hjælp af CARE Dose4D opretholdes der er en diagnostisk anvendelig billedkvalitet gennem hele undersøgelsen, mens man samtidig minimere dosis til patienten. For at CARE Dose4D kan beregne netop hvilken ma den bestemte patient skal have, så benytter den en quality reference ma, som man har sat til hver enkelte protokol. CARE Dose4D regulerer ma til patienten ved at scanne denne i x, y og z-retningen. Ved x og y retningen varierer ma ved hver rørrotation, da der skal kompenseres for røntgenfotonernes svækkelse gennem forskellige vinkler i patienten. Ved modulation i z-retningen, regner CT-scanneren en ma ud for hver rotation for at kompensere for svækkelsen i patienten i dennes z-retning (16) Compton spredning Ved røntgen undersøgelserne, vil fotoner interagere med atomerne i det de rammer. Når denne interaktion finder sted vil dette resultere i en form for spredning. Når interaktionen finder sted er fotonenergien, som langt hen af vejen styres af kvp, afgørende for hvilken type spredning som finder sted. Ved En CT-scanning af Cerebrum arbejder scanneren em en spænding på 120 kvp. Denne spænding gør at Comptom spredning til den dominerende form for spredning. Kommer man ned på en kvp på eller der under, er fotoelektrisk effekt den dominerende spredningstype (9, p , 44). Side 13 af 40

23 Da vi er oppe på en fotonenergi på maks. 120 kvp, giver dette grundlag for at der kan opstå en stor mængde spredt stråling grundet Comptom (9, p ; p. 44 ) Strålebiologi Alt væv er som kendt følsom over for ioniseret stråling. Der er dog forskel på strålefølsomheden i de forskellige typer væv. IRCP har opstillet en vævsvægtning for de forskellige typer væv i kroppen. Her vægtes nogle af de mest strålefølsomme organer til 0,12 wt, dette kunne være knoglemarv og mammae væv. Gl. thyroidea er vægtet til 0,4 wt. (9 p. 769) (3). Det skal forstås sådan at des højere vægtet et organ er des højere risiko er der ved at udsætte det for ioniserende bestråling med en risiko for at der sker mutationer i vævet. Selve mutationen opstår ved bestråling af et væv. Denne bestråling frigivet frie radikaler, disse radikaler kan interager med DNAET når cellerne deler sig. Denne interaktion kan forudsagde en mutation som kan resulter i cancer eller apoptose, spontan celledød (9, p. 759) Blybeskyttelse Der findes mange metoder til at nedsætte stråledosis til et bestemt organ. Et af disse er at anvende blybeskyttelse. Formålet med blybeskyttelse er at skabe en røntgendæmpende overflade over det organ, man ønsker at beskytte. For at bly skal have en reducerende effekt i forhold til at beskytte mod røntgenstråling, ved de fotonenergier som er oftest forekommende på en røntgenafdeling, skal blybeskyttelsen minimum være 0,5 mm tykt (9, p. 871). Det hænger dog også sådan sammen, at des større tykkelse blybeskyttelsen har, des lavere dosis slipper igennem (9, p. 859). Det er vigtigt at holde for øje at fleste former for blybeskyttelse ikke er beregnet til anvendelse i det primære strålefelt, men derimod det sekundære strålefelt. Det bliver derfor udsat for fotoner med en lavere energi, end fotonerne i det primære strålefelt. Den valgte thyroideakrave er et eksempel på en ofte forekommen thyroideakrave anvendt i praksis. Thyroideakraven indeholder bly, der har en tykkelse på 0,5 mm (9, p. 871) Side 14 af 40

24 5.4.6 Dosisbegreber Når man skal se på dosis, er der tre måder, man kan måle den i, som man skal forholde sig til: Absorberet dosis, effektiv dosis og ækvivalent dosis. I dette afsnit vil vi se på alle tre. Absorberet dosis betegner den mængde af strålingsenergien, der er blevet absorberet i et væv og afsat som dosis. Absorberet dosis bliver udtrykt ved SI-enheden Sievert (Sv) og repræsenterer alle former for ioniserende stråling (9 p ). Ækvivalent dosis tager udgangspunkt i en strålingsvægtfaktor for at bestemme, hvor skadelig en type af ioniserende stråling er. Denne type dosis er udregnet ud fra den absorberede dosis og strålingsvægtfaktoren for at bestemme, hvor skadeligt den givne strålingsform er. Den ækvivalente dosis bliver udtrykt ved SI-enheden Sievert (9 p ). Effektiv dosis er til for at bestemme, hvor følsomt et væv eller et organ er for ioniserende stråling. Det er forskelligt fra hver væv og organ, hvor strålefølsomt disse er. Derfor regner man IRCPs vævsvægtningsfaktorer og den ækvivalente dosis sammen, for at fastslå den effektive dosis. Den effektive dosis bliver udtrykt ved SI-enheden Sievert (9 p. 56) (3). Til vores studie har vi valgt at anvende den absorberede dosis som dosisbegreb. 5.5 Studie design I projektet benyttes et Aldersonfantom, hvor der placeres TLD-tabletter svarende til gl. thyroideas placering. Hvorfor vi har valgt at benytte et Alderson fantom og TLDtabletter kommer vi ind på i afsnit og Vi måler i første forsøgsopstilling dosis uden nogen form for beskyttelse. Vil vi undersøge, om en thyroideakrave kan reducere dosis til gl. thyroidea og om reduceringen er statistisk signifikant. Til studiet har vi både udført forsøgende med og uden AEC, for at se des indvirkning på dosis til gl. thyroidea ved en CT-scanning af cerebrum. Selve fantomforsøget foregår ved hjælp af TLD-tabelletter, som kan måle den dosis, de bliver udsat for. Disse TLD-tabletter bliver placeret i fantomet svarende til den anatomiske placering af gl. thyroidea. Vi har designet vores studie sådan, at det tager udgangspunkt i protokollen for CTscanninger af cerebrum, som de anvender i Region Midt. Grundlag for valget af protokol, kommer i afsnit Side 15 af 40

25 5.5.1 Aldersonfantomet Aldersonfantomet (17) anvender vi som fantom til vores studie I fantomet er der mulighed for at indsætte TLD-tabletter svarende til forskellige anatomiske strukturer og områder. Dette gør det muligt at måle den dosis, som det enkelte område bliver udsat for. Fx den dosis som bliver absorberet i gl. thyroidea vævet. Dette giver os mulighed for at kunne udsætte fantomet for den stråling, forsøget kræver, uden at skulle inddrage en menneskelig forsøgsperson. Grunden til, at vi netop har valgt at anvende Aldersonfantomet til vores forsøg er: Fantomet har samme attenuationsværdi som et menneske, hvilket betyder, at man er i stand til at måle en dosis inde i fantommet, og ikke bare overfladedosis. Alderson fantomet indeholder både skelet og organer med forskellige attenuationsværdier og vi kunne derfor måle den absorberede dosis til gl. thyroidea. Målingerne er foretaget svarende til højre og venstre thyroidealap. Afstanden til huden var ca. 1,5 cm fra begge TLD-tabletter. Fantomet er stift og man kan derved lejre det på samme måde gang på gang. Fantomet er opdelt i slices, hvor der i hver slice er mulighed for at indsætte en TLD-tablet svarende til anatomiske fixpunkter. Fantomet svarer til en mand på 75 kg, når det er fuldt samlet, og er opdelt i slices på 2,5 cm. Vi har anvendt slice 1-16 på fantommet, som svarede til vertex cranii til og med axilla. I vores forsøg har vi valgt at anvende Aldersonfantomets hoved samt den øverste del af thorax. Grunden til at vi ikke anvender hele Aldersonfantomet skyldes, at det vil give lejrings vanskeligheder grundet vægt og størrelse. Eftersom vi kun ønsker at undersøge dosis til gl. thyroidea og at benytte en thyroideakrave på fantomet, er der ingen grund til at benytte hele fantomet til forsøgsopstillingerne. Aldersonfantomet kan tilpasses, så det kan repræsentere begge køn, hvis dette skulle være nødvendigt. Det vurderer vi dog ikke ville have nogen indvirkning på vores forsøg, da vi ønsker at undersøge dosis til gl. thyroidea og ikke nogle af de organer, som er specifikke for de to køn (16). Side 16 af 40

26 5.5.2 TLD tabletter Thermolumiserendedosimetri (9, p. 648) er en tablet, der kan måle mængden af ioniserende stråling til et givent område. Vi valgte at anvende TLD-tabletter, da disse giver mulighed for, sammen med Aldersonfantomet, at måle den absorberede dosis i et bestemt organ. I vores tilfælde gav det os mulighed for at indsætte TLD-tabletterne svarende til gl. thyroidea. Selve målingen af tabletten sker ved at udsætte den for varme, hvilket medfører, at den udsender lys. Dette lys måler man på for at finde den dosis hvert enkelte tablet er blevet udsat for. Derved kan man måle den dosis, det anatomiske område eller det specifikke væv bliver udsat for i Aldersonfantomet. TLD-tabletterne, der blev anvendt til studiet, er af formen MTS-N (LiF: Mg, Ti) (9, p. 648). En anden grund til, at vi har valgt at benytte TLD-tabletter er, at Europa Kommissionen anbefaler disse tabletter til måling af røntgendosis (18, kapitel 3) Protokol Vi har valgt at tage udgangspunkt i en protokol fra Region Midt, der beskriver fremgangsmåden ved en CT-scanning af cerebrum uden brug af I.V. kontrast. Vi har valgt denne protokol, da den ligger meget nært masterprotokollen for denne undersøgelse i hele Region Midt. En masterprotokol er en protokol, der beskriver grundlæggende kriterier og vejledninger for en bestemt radiologisk undersøgelse, som skal føre til lokale retningslinjer og protokoller. Desuden så er Region Midt den region i Jylland, hvor der bliver foretaget flest CT-scanninger af cerebrum uden brug af I.V. kontrast (6). Vi har valgt ikke at benytte kontrast, eftersom det ikke var muligt med Aldersonfantomet. Vi har ydermere valgt at tage udgangspunkt i Region Midts protokol, da vi gerne vil frembringe data, som ville kunne anvendes i praksis om kvalitetsudvikling. Den lokale protokol vi har valgt at arbejde efter, afspejler masterprotokollen og derved er vores resultater med større sandsynlighed brugbare på regionalt plan. Lejring foregår på rygleje, hvor patienten skal ligge sit hoved i CT-scannerens hovedholder. Hagen skal så langt ned mod brystet som muligt, da CT-scanneren ikke kan kippe. Hvis patienten ikke kan ligge stille til under hele undersøgelsen, så kan patienten få ordineret medicin af egen læge, inden undersøgelsen. Side 17 af 40

27 Centreringen i y-aksen skal være omkring os zygomaticum, mens centreringen i x-aksen skal følge næseryggen. Når man sidder ved scanningsstationen skal man manuelt stoppe topogrammet, når scanningen passerer toppen af vertex cranii. Undersøgelsestiden varer ifølge protokollen minutter. Svaret på undersøgelsen får man hos henvisende instans, efter at radiologerne på afdelingen har beskrevet scanningerne (19) Forsøgsprotokol I dette afsnit vil vi step-by-step gennemgå, hvordan vi har udført vores forsøg i klinikken. Til at udføre forsøget bruges et Aldersonfantom, TLD-tabletter og en Siemens CT-scanner, som er beskrevet i afsnit Vi ændrer ikke på den præsatte kvp, som er sat til 120. mas er fast i alle scanninger udført uden AEC, mens mas ændres i de scanninger, hvor der benyttes AEC. Når scanninger blev udført uden AEC var mas indstillet til Først lejres Aldersonfantomet med hovedet i hovedholderen og i rygleje. Dernæst centreres, så os nasale følger scannerens z-retningen og så scannerens x-retningslys flugter toppen af orbita. 2. Herefter placeres thyroideakraven omkring fantomet, så den sidder tæt omkring halsen på denne. 3. Så tapes der fra panden og ned langs næsten og der tegnes, hvor z-retningens centreringslys rammer. Det samme gøres ved x-retningens centreringslys. 4. På thyroideakraven placeres tape langs z-retnings centreringslys samt x-retnings centreringslys. 5. Herefter aftages thyroideakraven. 6. Nu skal vi starte op med vores baseline forsøg, som følger den protokol, vi tager udgangspunkt i, som er beskrevet i afsnit Der isættes TLD-tabletter svarende til gl. thyroidea på både højre og venstre side i fantomet. Det laveste cylindernummer ved venstre del af thyroidea og det højeste cylindernummer ved højre side af thyroidea. 8. Der scannes. 9. Alle baseline scanningerne udføres som punkt 7, der skiftes TLD-tabletter efter hver scanning. 10. Herefter udføres vores forsøg med thyroideakrave med dosismodulering. Dosismoduleringen er beskrevet i afsnit TLD-tabletter isættes som i punkt 7 og thyroideakraven placeres på fantomet. Side 18 af 40

28 12. Der scannes. 13. Herefter udføres vores forsøg med thyroideakrave og uden dosismodulering. 14. TLD-tabeltter isættes som i punkt Der scannes. 16. Herefter udføres vores forsøg uden thyroideakrave og uden dosismodulering. 17. TLD-tabletter isættes som i punkt Der scannes. Databehandlingen bliver beskrevet i afsnit Etiske overvejeler I og med at vi som kommende radiografer har med mennesket at gøre, er der forskellige etiske retningslinjer, der gør sig gældende for os som fagpersonel. Da vores projekt omhandler CT-scanning af cerebrum, har vi haft etiske overvejelser i tankerne. Arbejder vi med mennesket møde med radiografien. Dette giver forskellige etiske problemstillinger, Vi har valgt at benytte et Aldersonfantom for at spare en patient for en masse overflødige røntgenstråler, da de i værste tilfælde kunne inducere en cancer og evt. føre til døden. I røntgenbekendtgørelsens 66 står der desuden, at overflødige røntgenundersøgelser skal undgås (20). 5.7 Statistiske analyser I dette afsnit vil vi beskrive de statistiske analyser, som bliver anvendt i afsnit 6.5. Vi beskriver Wilcoxon sign rank test og t-test. Grunden til de to statistiske analyse former skyldes, at vi arbejder med et datasæt som ikke er normalfordelt og et datasæt som er normalfordelt Signifikans Signifikans er et udtryk som anvendes om sandsynligheden for et resultat fremkommer som et tilfælde. I praksis sætter man en risiko på 5% eller 0,05 for at et resultat fremkommer som et tilfælde. Man kan teste resultatet om det er fremkommet ved et tilfælde ved en signifikanstest. Bliver resultatet mindre end det, man har sat som signifikansniveau, må man derfor antage, at grupperne er signifikant forskellige (21, p. 62). Side 19 af 40

29 5.7.2 T-test T-test er et parametrisk analyse redskab, som analyserer et datasæt der er normalfordelt. T-testen går ind og sammenholder de to datasæts middelværdier. Ved at sammenholde de to middelværdier, giver en t-test mulighed for at udtale sig om hvorvidt forskellen i middelværdier er opstået ved en tilfældighed eller forskellen er statistisk signifikant. Når data er normalfordelt viser dette sig, når man tegner data i et histogram. Her skal data gerne ligge sig med de største antal værdier omkring datasættets middelværdi. Fra middelværdien skal datasættet sprede sig ud fra som en gausskurve (21, p ). Billede 1: vis er normalfordelings kurve, eller gausskurve. ud af y-aksen er frekvens af data inden for x-aksens enheder som er standartafvigelser fra middelværdien Da vi ønsker et resultat som med 95 % konfidensinterval er sandt, angiver vi signifikans niveauet til at være 1,96 SD. 95 % af alt normalfordelt data er inden for +- 1,96 SD. Hvis vi så har en godtaget risiko for at resultatet er en tilfældighed på 5 %, betyder det en p-værdi på 0,05. Alt under accepterer vi som statistisk signifikant forskellighed. Vi anvender t-testen til at analysere data i afsnit og Wilcoxon sign rank test Wilcoxon sign rank test er en signifikans test, som tester om hvor vidt der er forskel på to forskellige grupper. Testen er en signifikans test til non parametriske data, altså data som ikke er normalfordelt og den non parametriske pendant til en parret t-test, som vi også anvender i vores databehandling. Det er oplagt at anvende denne test, når man ønsker at undersøge effekten af en ændring. Testen fungerer på den måde, at der bliver regnet en difference ud mellem de to datasæt, som man ønsker at undersøge. Denne forskel går man så ind og eliminerer for fortegn, så alle tal har et positivt fortegn. Side 20 af 40

30 Efterfølgende går man ind og rangerer den laveste difference med 1, den næste med to og så videre. Derefter ligger man de positive differencer sammen, og kalder dem T+. De negative ligges også sammen og kaldes T-. Det er den forskel, man arbejder med når man skal finde en p-værdi med wilcoxon sign rank test (21, p ; p.475). Vi anvender wilcoxon sign rank test i afsnit og til at analysere data. 5.8 Forsøgsopstilling I dette afsnit vil vi beskrive hvordan klargøring, selve forsøget og efterbehandlingen af vores data fandt sted Klargøring af TLD-tabletter Klargøring TLD-tabletterne, som vi anvendte til dette projekt, foregik på UCN, Selma Lagerløfs Vej, Aalborg Øst. Vi anvendte WinTLD-Light som vores TLD-Software. Apparaturet som vi anvendte var blevet kaliberet lige inden. Hele processen starter med at 120 TLD-tabletter udtages og opvarmes i annealing ovnen til over 300 grader celcius. Dette er en vigtig proces, da der på TLD-tabletterne kan være resterende dosis fra tidligere forsøg. Ved hjælp af annealingen frigives en stor del af den resterende dosis og dermed får man en mere præcis måling. Efter annealing processen er fuldført udtog vi det antal TLD-tabletter, som der var behov for til vores projekt. I alt 52 stk. Disse placeres i nogle holdere, der benyttes til aflæsningsprocessen; fire tabletter pr. holder. Hvorfor vi netop valgte 52 TLD-tabletter skyldes, at vi gerne vil have en tilstrækkelig data at arbejde med og at minimere standardafvigelsen i vores målinger. Ydermere kan der kun være fire tabletter i hver af de holdere, der skal benyttes til at aflæse med. Derfor skulle det totale antal gå op i fire. Derfor vurderede vi, at 12 TLD-tabletter pr. scanningstype ville være et ideelt antal. Ved siden af de TLD-tabletter, der anvendt i Aldersonfantomet, havde vi fire tabletter til at måle baggrundsdosis. Aflæsningsholderne med de fire tabletter gør det muligt for RE-2000 at aflæse den dosis, som befinder sig på tabletterne. Da annealing processen ikke fjerner hele den resterende dosis, som er på tabletterne. Det er derfor vigtigt at vide, hvor stor en dosis der befinder sig på den enkelte tablet inden forsøget, så det kan trækkes fra målingerne efter forsøget. Side 21 af 40

31 RE-2000 tager hver TLD-tablet og opvarmer til 300 grader celsius og tæller de lysglimt, som hvert tablet udsender. Lysglimtene der udsendes fra tabletterne fremkommer når elektronerne afgiver deres energi og foretager et kvantespring. Opvarmningen sker ved hjælp af nitrogen gas. Da vi ønsker at vide hvor meget et count betyder i henblik til dosis, præger vi hver tablet med en kendt dosis, som i dette tilfælde er 0,299 msv pr. gang, den bestråles. Vi bestråler vores tabletter fire gange (1,196 msv). Dette sker når tabletterne bliver udsat for en 90 Sr (strontium)kilde, der befinder sig i Irradiatior Efter tabletterne er blevet bestrålet fire gange, placeres de igen i annealingsovnen og der køres et sensitivity program, der opvarmer tabletterne til 80 grader celsius. Processen varer en time og frigiver de løst bundende elektroner, som ellers ville have påvirket målingen. Vi aflæser dernæst den reference dosis, som nu er at finde på vores tabletter. Dette foregår igen på RE Dernæst placeres TLD i cylinderne, som passer ned i Aldersonfantomet. Disse cylindre opbevares sammen med aflæsningsholderen i små plastik poser af logistiske hensyn, samt for at sikre, at der ikke sker en sammenblanding af holdere og cylindre (Se billede 5) På sygehuset Forsøget blev udført på en Siemens SOMATOM Definition Flash CT-scanner som bliver anvendt til dagligt. Denne CT-scanner har 2 detektorer og 2 røntgenrør, hvilket gør det til en Dual Source scanner. Det er en 128 slice scanner. Den klarer én rotation på 0.28 sekunder, og der er mulighed for at indstille den til at rotere langsommere via pitchen. Den kan yde mellem 70 og 140 kvp, mens trinene i mellem er bestemt fra fabrikken. De lyder på 70, 80, 100, 120 og 140 kvp. Lejet kan klare op til 307 kilo og åbningen i gantryet er 78 cm. I scanneren er der integreret Siemens eget dosismodulation, CARE Dose4D, som vi beskriver under afsnittet Ydermere findes der SAFIRE på scanneren, som er Siemens måde at udføre itterative rekonstruktioner på. Hver morgen køres der er en Air Calibration på CT-scanneren, mens der hver onsdag bliver udført en kvalitetskontrol på scanneren. Derfor var den kalibreret og klar til vores forsøg, da vi ankom. Side 22 af 40

32 Vi opbevarede vores TLD-tabletter i en taske sammen med de fire tabletter, som skulle måle baggrundsstrålingen. Da vi ankom på afdelingen fandt vi fantomet frem og klaregjorde vores materialer, så vi kunne begynde vores forsøg. Vi lejrede fantomet efter de anvisninger, som fandtes på e- dok (19). På forsøgsstedet får man patienterne til at trække hagen mod brystet, for at fjerne lens fra scanning området. Eftersom Aldersonfantom er stift, var det ikke muligt. Vi vurderede dog, at vi ville fortsætte forsøget og lejrede fantomet bedst muligt ved hjælp af lejringspuder og fikseringspunkter (Se billede 2 og billede 3). Billede2: Alderson fantomet, lejret med hovedholder, og linned. Klar til scanning. Billedet er taget i klinikken under forsøget Billede3: Alderson fantomet, lejret med hovedholder, og linned, med påsat thyroideakrave. Klar til scanning. Billedet er taget i klinikken under forsøget Efter målinger Efter data var blevet indsamlet på sygehuset, tages TLD-tabletterne tilbage til UCN Selma lagerløfs Vej, Aalborg Øst. På skolen havde vi mulighed for at aflæse den dosis som var på TLD-tabletterne. Vi ventede med at aflæse TLD-tabletterne til dagen efter, fordi dette ville give mulighed for at de løst bundende elektroner i TLD Tabletterne ville blive frigivet. Da vi ankom på skolen dagen efter vi havde udført forsøgende på sygehuset, fjernede vi TLD-tabletterne fra de plastik cylindre, de lå i. De blev lagt tilbage i deres respektive holdere, se billede 4. Vi valgte at tabletterne og holderne skulle følges ad hele tiden, for at vi var i stand til at placere dem tilbage i de rigtige holdere og derved mindske risikoen for at de blev blandet sammen med de andre prøver. Side 23 af 40

33 Billede 4: Billedet viser pakningen af TLD-holdere og cylindre med TLD-tabletter i. Desuden havde vi fremstillet et skema der skulle sikre, at vi både vidste hvor hvilke holdere og cylindre hørte til, samt hvilke scanninger, de skulle anvendes til (Se bilag 7) Efter TLD-tabletterne var blevet flyttet tilbage til de holdere, de var blevet knyttet til, blev de aflæst i RE Readeren står i et lokale på skolen, der kan mørklægges. Mørklægningen kan have indvirkning da RE 2000 måler dosis ved at udsætte TLDtabletterne for 300 grader, og der ved denne opvarmning frigives den dosis, som TLDtabletterne har fået, i form af lysglimt. Sidder man ikke i et mørklagt rum er der en risiko for, at lysest fra lokalet kan komme ind og ødelægge aflæsningen af TLDtabletterne. 6.0 Resultater I dette afsnit vil vi fremligge vores resultater. 6.1 Scanning uden AEC, med og uden thyroideakrave Vi ville gerne se effekten af en thyroideakrave, uden indvirkning fra systemets dosismodulering, som redskab til at reducere den absorberede dosis til gl. thyroidea. Scanningen uden AEC, uden thyroideakrave Scanningen uden AEC, med thyroideakrave N Minimum Maximum Mean Std. afvigelse 12 2,4 msv 2,9 msv 2,6 msv 0,15 msv 12 1,5 msv 1,7 msv 1,6 msv 0,07 msv Side 24 af 40

34 Vi kan på baggrund af vores undersøgelser se, at anvendelsen af en thyroideakrave giver en reduktion til gl. thyroidea på 1,0 msv. Ser man på resultaterne fra scanningen uden hverken AEC eller thyroideakrave og sammenligner dem med scanningen, hvor der benyttes thyroideakrave uden AEC, er der sket en dosisreduktion svarende til 61,5 %. 6.2 Scanning med AEC, med og uden thyroideakrave Vi vil undersøge effekten af en thyroideakrave og AEC ved at måle den dosis, som blev afsat i TLD-tabletterne. Vi ønskede at undersøge, hvorvidt en thyroideakrave ville være i stand til at nedsætte den absorberede dosis som gl. thyroidea ville blive udsat for, ved at placere en thyroideakrave omkring halsen på Aldersonfantomet. Alle 24 scanninger er derfor foretaget med AEC. 12 af disse er foretaget uden thyroidea krave og 12 er foretaget med thyroideakrave. N Minimum Maximum Gennemsnit Std. afvigelse Scanning med AEC, uden thyroideakrave Scanning med AEC og med thyroideakrave 12 2,2 msv 2,7 msv 2,5 msv 0,19 msv 12 1,7 msv 1,8 msv 1,7 msv 0,039mSv Ud fra resultaterne kan vi se, at i den daglige praksis, hvor der benyttes AEC, men ingen thyroideakrave, er den gennemsnitlige dosis til gl. thyroidea på 2,5 msv. Ser man på den gennemsnitlige dosis til de scanninger, hvor der er benyttet AEC og en thyroideakrave, er den gennemsnitlige absorberede dosis til gl. thyroidea på 1,7 msv. I alt er der en reduktion af dosis på 0,8 msv, hvilket svarer til en reduktion på 68,0 %. 6.3 Scanning uden thyroideakrave, med og uden AEC Vi ønsker ydermere at se virkningen af AEC på den absorberede dosis til gl. thyroidea og har derfor udført 24 scanninger uden brug af thyroideakrave, hvor 12 af scanningerne var med AEC og 12 af scanningerne var uden AEC. Derved fandt vi ud af hvilken betydning AEC havde af for den absorberede dosis til gl. thyroidea. Side 25 af 40

35 N Minimum Maximum Gennemsnit Std. afvigelse Scanning med AEC, uden krave Scanning uden AEC, uden krave 12 2,2 msv 2,7 msv 2,5 msv 0,19 msv 12 2,4 msv 2,9 msv 2,6 msv 0,15mSv På baggrund af vores undersøgelse kan vi se, at der er en forskel på de to grupper, Scanning med AEC, uden thyroideakrave og scanning uden AEC uden thyroideakrave. Scanningerne med AEC og uden thyroideakrave gav en gennemsnitsdosis på 2,5 msv, mens scanningerne uden AEC og uden thyroideakrave gav en gennemsnitsdosis på 2,6 msv. Derved kan vi se, at AEC giver en gennemsnits reducering af den absorberede dosis til gl. thyroidea svarende til 0,1 msv. Altså en reduktion på 4 %. 6.4 Scanning med thyroideakrave, med og uden AEC Vi fandt det relevant at undersøge effekten af AEC med thyroidea. Derfor udførte vi 24 scanninger, hvor der i 12 af disse scanninger blev benyttet AEC og en thyroideakrave, mens der i de sidste 12 blev benyttet en thyroideakrave, men ikke AEC. N Minimum Maximum Gennemsnit Std. afvigelse Scanning med AEC med thyroideakrave Scanning uden AEC og med thyroideakrav 12 1,7 msv 1,8 msv 1,7 msv 0,039 msv 12 1,5 msv 1,7 msv 1,6 msv 0,067mSv Ser man på resultaterne fra scanningerne med AEC og thyroideakrave, gav det en gennemsnitlig absorberet dosis på 1,7 msv, i modsætning til de scanninger med thyroideakrave og uden AEC, hvor der blev målt en gennemsnitsdosis på 1,6 msv. Her kunne vi se ud fra vores forsøg at der var en reduktion på 0,1 msv. Hvilket svarer til en reduktion på 6,25 %. Side 26 af 40

36 6.5 Statistisk analyse I dette afsnit vil vi undersøge om de forskelle, der er observeret i det tidligere afsnit er opstået ved et tilfælde, eller om denne forskel er statistisk signifikant. Signifikansen er med til at sige, om vores forskel i det tidligere afsnit skyldes en tilfældighed eller forskellen er sandfærdig Statistisk analyse af scanning uden AEC, med og uden thyroideakrave Ud fra resultaterne i afsnit 6.1 kan vi konstatere, at der var en forskel mellem de to grupper: Uden AEC, uden thyroideakrave og Uden AEC, med thyroideakrave. For at undersøge om forskellen mellem de to grupper er statistisk signifikant, anvendte vi en parret t-test. For at kunne lave en parret t-test, skal vi sikre at datasættet er normalfordelt og derfor udarbejdes histogrammer over normalfordelingen for de to grupper (Se figur 2 og figur 3). Figur 2: Histogram over normalfordelingen for en scanning udført uden AEC og uden thyroideakrave. Y-aksen Angiver frekvensen af værdier i det givne interval. X-aksen angiver dosis i mirko sievert for intervallet Figur 3: Histogram over normalfordelingen for scanningen udført uden AEC med thyroideakrave. Y-aksen angiver frekvensen af det enkelte interval. X-aksen angiver dosis i intervallerne i mikro sievert. På baggrund af de to histogrammer over normalfordelingen vurderede vi dem til at være normalfordelt. Vi kunne derfor anvende en parret t-test til at undersøge, om forskellen var statistisk signifikant. T-testen er beskrevet i afsnit Da vi anvender Spss til at udfører alle vores udregninger i, anvender vi også Spss til lave vores t-test. Spss er et statistik program, som giver brugeren mulighed for at holde styr på stikprøverne. Spss er i stand til at udarbejde histogrammer og grafer og statistiske test. Side 27 af 40

37 T-Test Pair Uden krave 1 uden dosis modulering - Med krave unden dosis modulering Paired Differences Mean 974, Std. Deviatio n 162, Std. Error Mean 95% Confidence Interval of the Difference Lower 46, , Upper T 1077,446 20, Sig. (2- df tailed) 11,000 Vi kan ud fra resultatet på vores t-test konstatere, at forskellen mellem de to grupper har en p-værdi svarende til <0,001. Derved kan vi konstatere, at forskellen på om du scanner uden AEC og uden thyroideakrave og uden AEC med thyroideakrave er statistisk signifikant. Vi kan derved konstatere, at den forskel vi tidligere fundet på 1,0 msv, eller 61,5 %, ikke er opstået ved en tilfældighed Statistisk analyse af scanning med AEC, med og uden thyroideakrave Ud fra resultaterne i afsnit 6.2 kan vi konstatere, at der var en forskel mellem de to grupper: Med AEC, uden thyroideakrave og Med AEC, med thyroideakrave. For at undersøge om forskellen mellem de to grupper er statistisk signifikant, anvendte vi en Wilcoxon sign rank test. For at kunne lave en Wilcoxon sign rank test, skal vi sikre at minimum et af datasættene ikke er normalfordelt og derfor udarbejdes histogrammer over normalfordelingen for de to grupper (Se figur 4og figur 5). Side 28 af 40

38 Figur 4: Histogram over normalfordelingen for scanningen udført med AEC og thyroidekrave. Y- aksen angiver antallet det visse interval forekommer. X-akser angiver dosis i mikrosievert for intervallet. Figur 5: Histogram over normalfordelingen for scanningen udført med AEC uden thyroideakrave. Y-aksen angiver antallet af intervals forekomst. X- aksen angiver dosis i mikro sievert for intervallet. Eftersom vi arbejdede med to datasæt, hvor det ene ikke var normalfordelt, skulle signifikansen undersøges med en non parametrisk test. Da vi ville undersøge dosis til thyroidea før og efter anvendelse af thyroideakrave, anvendte vi Wilcoxon sign rank test (21 p ). Principperne bag wilcoxon sign rank test bliver forklaret i afsnit Test Statistics a AEC med thyroideakrav e - AEC uden thyroideakrav e Z Asymp. Sig. (2- tailed) -3,059 b,002 a. WilcoxonSignedRanks Test b. Based on positive ranks. Side 29 af 40

39 Vi kan derfor på baggrund af vores wilcoxon sign rank test konstatere, at forskellen i dosis mellem de to undersøgelser er statistisk signifikant. Dette skyldes, at p-værdien, som aflæses af ovenstående, er 0, Statistisk analyse af scanning uden thyroideakrave, med og uden AEC Ud fra resultaterne i afsnit 6.3 kan vi konstatere, at der var en forskel mellem de to grupper: Uden AEC, uden thyroideakrave og Med AEC, uden thyroideakrave. For at undersøge om forskellen mellem de to grupper er statistisk signifikant, anvendte vi en parret t-test. For at kunne lave en parret t-test, skal vi sikre at datasættet er normalfordelt og derfor udarbejdes histogrammer over normalfordelingen for de to grupper (Se figur 6 og figur 7). Figur 6: Histogram over normalfordelingen for scanningen udført med AEC uden thyroideakrave. Y-aksen angiver antallet af intervallets forekomst. X- aksen angiver dosis i mikrosievert for intervallet. Figur 7: Histogram over normalfordelingen for en scanning udført uden AEC og uden thyroideakrave. Y-aksen Angiver frekvensen af værdier i det givne interval. X-aksen angiver dosis i mirko sievert for intervallet Her kan vi se at begge datasæt er normalfordelte, derfor kan vi undersøge signifikansen af forskellen på de to middelværdier ved at udfører en t-test over datasættene. T-test Test Paired Differences 95% Confidence Interval of the Std. Std. Error Difference Sig. (2- Mean Deviation Mean Lower Upper t df tailed) Side 30 af 40