Decentrerings indflydelse på billedkvalitet og huddosis til mammae ved CT af Thorax

Transkript

1 Decentrerings indflydelse på billedkvalitet og huddosis til mammae ved CT af Thorax Bachelor Projekt Opgaven er udarbejdet af: Anders Kondrup (AK) Vejleder: Svea Deppe Mørup Dato: 27/ Anslag:

2 Abstract Kontaktoplysninger: Anders Kondrup (AK): : Titel Hvilke konsekvenser vil en decentrering have for huddosis til mammae, samt billedkvaliteten, når en decentrering forekommer i x- og y-planet, ved en CT-scanning med dosismodulation. Visse organer, såsom mammae, er især følsomme da de har en høj vævsvægtningsfaktor. Det er radiografen der har ansvaret for, at stråledosis holdes så lav som mulig efter ALARA-princippet. Problemstilling Ved en CT-undersøgelse vil hardware og software, som bowtie-filtret og dosismodulation, kun fungere efter hensigten når patienten centreres korrekt i scannerens ISO-center. Fejlcentreres patienten kan dette medføre at det af bowtie-filtret udformede strålebundt og dets intensitet, ikke stemmer overens med den scannede anatomi., hvilket vil have indflydelse på både dosis til patienten og billedkvaliteten. Decentrering kan også medføre at dosismodulationen fejlvurderer patientens størrelse, hvilket kan føre til en stigning eller et fald i dosis, samt påvirke billedkvaliteten. Metode Forsøget blev udført på en Philips Brilliance 64 scanner, der benytter DoseRight ACS, samt D-Dom (angulær dosismodulation), til at scanne et Lungman-fantom. Der blev benyttet en standard CT-thorax protokol. Der blev indsamlet data i forhold til dosis og billedkvalitet ved otte decentreringer, samt i scannerens ISOcenter. Der blev i hver af disse ni positioner udført tyve målinger for henholdsvis dosis og billedkvalitet. Billedkvaliteten blev målt ved at finde standarddeviationen i et bestemt ROI. Dosis blev målt som huddosis ved brug af et PSD-apparatur, samtidig blev scannerens DLP også benyttet. Der er benyttet prædikativ statistik ved alle data for at bestemme deres signifikans og sammenhæng. For y-planet undersøgte indsamlede vi data i decentreringspositionerne henholdsvis 3 og 6cm over og under ISO-centeret. I x-planet var dette 3 og 6cm på hver side af ISO-centeret. Konklusion Resultaterne fra det eksperimentelle forsøg viste en markant stigning i huddosis til mammae i positionerne 3 og 6cm over ISO-centeret i y-planet. I positionerne under ISO-centeret faldt dosis derimod. Ved Side 2 af 55

3 decentrering i x-planet ses fald i dosis i alle decentreringspositionerne. For billedkvaliteten ses det at denne falder i alle decentreringspositioner. Forsøget har påvist, at en decentrering i x- og/eller y-planet har en signifikant indflydelse på huddosis til mammae og billedkvaliteten når patienten decentreres. Side 3 af 55

4 Abstract Contact information: Anders Kondrup (AK): : Title What impact will an off-centering of the patient have on the skin-dose to the breast and image quality, when an off-centering occurs in the x- and y-plane in a CT-scan using automatic tube current modulation (ACTM). Resume When performing a CT-scan, hardware and software, such as the bowtiefiler and ACTM, will only function according to plan, when the patient is correctly centered in the scanners isocenter. Inaccurate patient centering can lead to the beam intensity, as shaped by the bowtiefilter, not matching the anatomy as desired. This will have an impact on both patient dose and image quality. Off-centering may also cause the ACTM to misjudge the size of the patient, which will lead to an increase, or decrease, in both dose and image quality. Methods The experiment was performed on a Philips Brilliance 64 scanner, which uses DoseRight ACS, as well as D- Dom (angular tube current modulation). A Lungman-phantom was used, and scanned using a standard CTthorax protocol. Data was collected for dose and image quality in eight off-centre positions, as well as the scanners isocenter. In each of these nine scan positions twenty scans were performed, where skin dose, DLP and image quality was noted. Skin dose was measured using a patient skin dosimeter; DLP was noted from the scanner. Image quality was measured by using the standard deviation in a specific region of interest. All data has been verified statistically to determine their significance and context. Off-centering was tested at 3 and 6cm above and below the scanners isocenter in the y-plane. In the x- plane off-centering was tested at 3 and 6cm on either side of the isocenter. Side 4 af 55

5 Conclusion The results from the study showed a significant increase in the skin dose measured at the breast, at the positions 3 and 6cm above the isocenter in the y-plane. In the positions under the isocenter, a decrease in skin dose was found. In the x-plane, there was a decrease in skin dose in every off-center positions. Regarding image quality, an increase in image noise, was found in every off-center position. The experiment has proven that off-centering in the x- and y-plane has a significant influence on both the skin dose to the breasts, as well as the image quality. Side 5 af 55

6 Indholdsfortegnelse Abstract... 2 Titel... 2 Problemstilling... 2 Metode... 2 Konklusion... 2 Abstract... 4 Title... 4 Resume... 4 Methods... 4 Conclusion... 5 Indledning (Fælles)... 9 Problemfelt (Fælles) Baggrundsbeskrivelse Problemstillinger Problemafgræsning Problemformulering Metode (AK) Fremgangsmåde (Design) Videnskabsteoretisk perspektiv Valg af undersøgelsesmetode Valg af teori (SH) Bøger Links Teori Billedkvalitet (AK) Hvordan defineres billedkvalitet i CT? (AK) Side 6 af 55

7 Høj-kontrast spatial opløsning Lav-kontrast opløsning Støj Hvordan måles støj? Dosismodulation ved Philips Brilliance 64 (AK) Strømstyrke Philips Doseright Philips D-DOM Bowtie-filter (AK) Decentrering (AK) Hvad er dosis? (SH) DLP Absorberet dosis Ækvivalent dosis Effektiv dosis Hvordan defineres somatiske stråleskader? (SH) Stokastiske stråleskader Cancer mammae (AK) Patogenese Forsøg Etiske overvejelser (AK) Princippet om autonomi Princippet om at gøre godt dikterer Princippet om ikke at gøre skade Princippet om retfærdighed Pilotprojekt (SH) Forsøgsopstilling (SH) Side 7 af 55

8 Lungman fantom (SH) Forventninger til resultaterne (SH) Valg af statistisk metode (AK) Valg af signifikanstest Parret t-test ANOVA-test Resultater (Fælles) Støj Dosis Huddosis til mammae DLP Delanalyse Bias (Fælles) Artikel (Fælles) Artikelanalyse Dokumentation for artikelsøgning (SH) Diskussion (Fælles) Konklusion (Fælles) Perspektivering (Fælles) Litteraturliste Side 8 af 55

9 Antal undersøgelser Bachelor Projekt Indledning (Fælles) CT-scanninger står for over 40% af den samlede stråledosis til patienten via røntgenundersøgelser, og det er selvom de foretages i mindre omfang end konventionel røntgen (2, s. 43). Figur 1 viser antallet af CT og konventionelle røntgenundersøgelser udført i det offentlige sygehusvæsen, CT stod i 2010 for 18,3% ( ) af undersøgelserne. En markant stigning fra 2002 hvor CT stod for 9.4% ( ) (8) Antal af CT og konventionelle undersøgelser Antal CT Scanninger Antal røntgen undersøgelser Figur 1: Antal af CT og konventionelle røntgenundersøgelser, foretaget årligt fra (8) Der er flere faktorer som radiografen har kontrol over der har direkte indflydelse på dosis til patienten. Dette inkluderer valg af strømstyrke (mas: milli-ampere pr. sekund), rørspænding (kv), kollimering og pitch. En anden faktor der er under radiografens kontrol, og med indflydelse på dosis til patienten er patientens centrering. Patienten skal centreres i gantryets ISO-center for at opnå optimal udnyttelse af scanneren og for at sikre nøjagtig og præcis fremstilling af anatomien i billedet (1, s ). En decentrering af patienten vil forringe billedkvaliteten og øge dosis til patienten, specielt med brugen af Automatic Exposure Control (AEC) i CT (1, s ). Når man benytter sig af AEC varieres mas og dermed dosis til patienten under scanningen. Ved en decentrering vil der være større udsving i mas, da dosismodulationen skal kompensere for det øgede støjniveau, der opstår grundet decentreringen. Dette kan resultere i et større udsving i dosis til patienten (1, s. 235). Baggrunden for udarbejdelsen af denne opgave er, at vi under vores praktiktid og teoretiske undervisning har oplevet at der sættes et varierende fokus på centrering af patienten ved en CT-scanning. Vi undres over denne varierende alvor der ses i forbindelse med en decentrering. Da det er radiografens ansvar at sikre den tekniske udførsel af røntgenundersøgelser, mener vi at det vil være relevant, at undersøge hvilke Side 9 af 55

10 konsekvenser der er ved en decentrering af patienten. Formålet med denne opgave er derfor at undersøge hvilke konsekvenser en decentrering vil have på dosis til patienten og billedmaterialet. Vi har tidligere, i vores modul 12 opgave, undersøgt hvilken effekt en decentrering i Y-planet ville have på dosis til patienten. Og det er vores erfaringer fra dette, der har skabt vores interesse for dette emne. Vi vil i denne opgave undersøge hvor stor en effekt en decentrering i X- og Y-planet vil have på huddosis ved mammae, samt dets indflydelse på billedkvaliteten. Problemfelt (Fælles) Baggrundsbeskrivelse Siden introduktionen af Computed Tomography (CT)-scanneren i starten af 1970 erne, har CT spillet en kæmpe rolle i diagnosticering af patienterne (1, s.219). Der er siden CT-scannerens introduktion sket en væsentlig udvikling i softwaren og hardwaren. Denne tekniske evolution af teknikken spænder fra den første generation af single-slice scannere, til de multislice-scannere vi ser i dag. Med denne udvikling er der kommet nye undersøgelsestyper til, som eksempelvis CT-colonografier og CT-cardio. Nye undersøgelsestyper og muligheder, gør at brugen af CT stiger (1, s , 219). Mængden af udførte CT undersøgelser i Danmark står for ca. 40% af den samlede dosis til patienter fra alle røntgenundersøgelser (2 s. 43). Dette, og det faktum at brugen af CT stiger stødt i Danmark (8), gør det derfor yderst vigtigt at vi som radiografer sørger for at mindske stråling så meget som muligt, samtidig med at vi opretholder en diagnostisk brugbar billedkvalitet, kort sagt, følge ALARA 1 -princippet. CT-scannere er med tiden blevet mere dosisbesparende, dette skyldes bl.a. introduktionen af AEC. Før AEC blev introduceret, måtte operatøren selv manuelt vælge en strømstyrke (milliampere, ma,) der ville være fast under hele undersøgelsen, dette valg vil være baseret på patientens form, størrelse og hvilken anatomi der skulle undersøges. Dosis til patienten er direkte proportionel med ma. Problemet med at sætte ma-værdien manuelt, er at røntgenstrålerne svækkes når det passerer igennem materiale, og for hver 4cm blødt væv vil intensiteten af røntgenstrålerne halveres. Øges patientens diameter altså fra fx 16 20cm, vil det kræve en fordobling af ma for at opnå samme intensitet til detektorerne. Systemer der 1 ALARA-princippet består i at man holder dosis "As Low As Reasonably Achievable" essensen af ALARA er, at man holder dosis så lav som muligt, samtidig med at man bibeholder en diagnostisk brugbar billedkvalitet som opfylder de opstillede krav. (1, s. 241) Side 10 af 55

11 benytter sig af AEC, er altså med til at fjerne det skøn, der førhen opstod når strømstyrken skulle sættes manuelt for hver patient, baseret på radiografens vurdering af kropstype og patientstørrelse. (1, s ) Problemstillinger AEC er nu almindeligt forekommende i CT. AEC benytter sig af en teknik, der gør at strømstyrken varieres under scanningen, for at sikre at billedkvaliteten i undersøgelsen matcher de prædefinerede krav, der er indstillet for billedkvaliteten på baggrund af forskellige mål for denne, der er forskellige for fabrikanterne, til trods for patientens størrelse langs Z-aksen, og vævsvægtningen i X og Y-aksen. Dette sker på baggrund af scoutbillederne og/eller scandata indsamlet fra den foregående rotation (1, s ). For at få det bedste ud af AEC, er det yderst vigtigt at patienten centreres i scannerens ISO-center. Gøres dette ikke, vil billedkvaliteten blive forringet og dosis til patienten vil stige (1, s. 234) CT-scannere er også udstyret med et bowtie-filter. Bowtie-filtret i CT-scannere, har flere formål, at sikre en ligelig udformning af strålebundtet og dets intensitet inde i scan field-of-viewet (SFOV) og for at sikre et mere uniformt strålebundt ved detektorerne. Samtidig er bowtie-filteret også med til at filtrere strålerne perifert, hvorfor stråleintensiteten vil være størst centralt hvor patienten er tykkest. En fejlcentrering af patienten må forventes at forringe bowtie-filterets funktion. Ved en decentrering i x- eller y-planet vil dette dog ikke længere stemme overens med patientens krop. Det har den konsekvens at midten af strålebundtet, som har en kraftig intensitet, rammer et område, hvor patienten er tynd. Hvilket vil resultere i en uønsket forøgelse i dosis til patienten (1, s ). I forbindelse med vores praktikophold, har vi oplevet at en optimal centrering af patienten ikke altid er ligetil. Ved En CT-scanning af thorax, positioneres patienten med armene over hovedet for at optimere billedkvalitet, det er dog ikke alle der har mobiliteten til at gøre dette som ønsket, hvorfor det kan være nødvendigt at sænke lejet for at sikre at patienten kan køre igennem gantryet. Man kan også møde adipøse patienter, hvor deres størrelse gør det umuligt at centrere patienten i scannerens ISO-center. Nogle patienter kan også være klaustrofobiske, hvorfor det kan være nødvendigt at sænke lejet for at sikre patientens velbehag, så undersøgelsen kan gennemføres. En decentrering kan forekomme som en ubevidst handling fra radiografens side, hvis der f.eks. er travlt og radiografen derfor er stresset. Det er dog ikke undersøgt hvor meget denne ubevidste decentrering eller den bevidste decentrering har af indflydelse for dosis og billedkvaliteten. Side 11 af 55

12 En øget dosis vil kunne medføre stokastiske stråle skader (senskader). Øget dosis vil også kunne medføre deterministiske stråle skader, derfor er det yderst vigtigt at vi får centreret patienten i ISO-center så der ikke kommer en unødvendig ekstra dosis til patienten (2, s ). Mammae er yderst strålefølsomme, på ICRP 2007 er vævsvægtningsfaktoren 0.12 (9). Brystkræft er en af de hyppigste kræftformer for kvinder, med ca nye tilfælde hvert år, et tal som er stigende, det er derfor vigtigt at vi ikke giver unødig dosis til mammae ved CT-scanninger. (4) Grundet ovenstående er det derfor yderst vigtigt at radiografen sætter centreringen i fokus, og husker hvor vigtigt det er for undersøgelsen at patienten er centreret i ISO-center, både for at spare dosis til mammae, men også for at spare på den generelle dosis. Unødvendig dosis til mammae kan altså undgås ved at det sikres at patienten centreres optimalt, altså i scannerens ISO-center. En optimal centrering kan altså ses som et vigtigt princip for strålebeskyttelsen af og dosisbegrænsning til patienten. Principperne bag strålebeskyttelse af patienten under CT er; retfærdiggørelse af brugen af ioniserende stråling, optimering og dosisbegrænsning. Principper der alle er vitale for at sikre at ALARA-princippet opretholdes (1, s. 243). Retfærdiggørelse involverer konceptet af at der skal være en begrundelse for brugen af ioniserende stråling i forbindelse med en udredning eller diagnosticering af en patient, som det også er beskrevet i kapitel 9, 47 af bekendtgørelse #975: Bekendtgørelse om medicinske røntgenanlæg til undersøgelse af patienter : 47. Den der henviser til en røntgenundersøgelse, skal sørge for at undersøgelsen er berettiget, idet både tilstanden hos den person der røntgenundersøges i forbindelse med diagnosticering og behandling af en sygdom og det forventede resultat af undersøgelsen skal indgå i vurderingen af berettigelsen. I vurdering af berettigelsen skal også indgå anvendelse af alternative diagnostiske metoder der ikke er baseret på ioniserende stråling. (15) Der skal altså være et reelt grundlag for at patienten udsættes for ioniserende stråling, og brugen af ioniserende stråling skal helt undgås, hvis patienten kan diagnosticeres ved brugen af alternative undersøgelser, der ikke involverer ioniserende stråling. Optimering og dosisbegrænsning omhandler brugen af ALARA-princippet, og at radiografen skal benytte sig af alle relevante tekniske og fysiske muligheder for at nedsætte dosis til patienten, samtidig med at den ønskede billedkvalitet opnås (1, s. 243). Dette afspejles også i bekendtgørelse #975, hvor der sættes krav til radiografen ved brug af CT: Side 12 af 55

13 82. Ved CT-skanninger skal skanneparametre der har indflydelse på patientdosis, såsom højspænding, produktet af rørstrøm og tid, antal snit, snitbredde og afstand mellem snit, indstilles så dosis til patienten holdes så lav som foreneligt med de ønskede diagnostiske resultater. (15) Alle scanparametre skal altså indstilles så dosis til patienten holdes så lav som muligt, mens de ønskede diagnostiske resultater opnås. Da en decentrering af patienten har indflydelse på både dosis til patienten og billedkvaliteten, skal patienten altså centreres så ALARA-princippet overholdes, og unødvendig dosis til patienten dermed undgås. Problemafgræsning Vi vil på baggrund af de før opstillede problematikker undersøge hvilken effekt en decentrering vil have på huddosis til mammae samt hvilken indflydelse der er på billedkvaliteten i X- og Y- planet. Vi føler at dette emne er yderst interessant og vi håber at vores opgave kan skabe fokus på området, og vise hvilken effekt en decentrering vil have, både dosismæssigt og billedkvalitetsmæssigt. Formålet med opgaven er at få radiografer til at være kritiske over patientcentrering ved hver eneste undersøgelse. Vi vil derfor fokusere på centreringen i X- og Y- planet, samt holde os til at udføre forsøgene på én scanner, så vi kan se effekten af en decentrering, som ofte skyldes patientens tilstand, adipositas og lignende. Problemformulering På baggrund af de opstillede problemstillinger, er vi nået frem til den følgende problemformulering: Hvilken effekt vil en decentrering i X- og Y- plan have på billedkvaliteten, og hvordan påvirker AEC huddosis til mammae, hvis patienten er decentreret? Operationalisering findes i Bilag 1. Side 13 af 55

14 Metode (AK) Fremgangsmåde (Design) I det følgende afsnit vil opgavens opbygning og forløb blive introduceret. Afsnittet skal virke som et redskab til læseren, for at hjælpe til at man kan danne sig et overblik over, hvordan vi har grebet vores opgave an. Vores problemformulering kan deles op i to hovedemner: huddosis til mammae og billedkvalitet. Begge emner vil blive anskuet ud fra et naturvidenskabeligt perspektiv, hvor vi vil benytte os af positivismens kvantitative metoder. Dette vil i opgaven udmøntes i et eksperimentelt forsøg. Dette vil blive uddybet senere i opgaven, i afsnittet der omhandler valg af undersøgelsesmetoder, samtidig vil vores teori omkring dosis og billedkvalitet, blive fremlagt i teoriafsnittet. Vi vil i opgaven fremlægge vores valg af teori. Teoriafsnittet vil danne et grundlag for vores videre udarbejdning af opgaven og samtidig bruges til at danne belæg for vores antagelser i diskussionsafsnittet. Herefter vil forsøgsafsnittet forklare hvordan den empiriske dataindsamling er sket. I resultatafsnittet vil den indsamlede data derefter blive analyseret, for derefter at blive præsenteret på statistisk vis for at sikre overskueligheden. Der vil desuden blive brugt en relevant videnskabelig artikel i forbindelse med vores opgave og forsøg, denne vil blive sammenholdt med vores resultater og teori. Den videnskabelige artikel er fra 2009 og hedder: Efficient Use of Automatic Exposure Control Systems in Computed Tomography Requires Correct Patient Positioning hvor vi kan sammenligne vores resultater med deres, og diskutere dem op imod artiklen. Dette kan hjælpe os til at kunne konkludere på vores problemformulering, og herefter afslutte opgaven med en fremadrettet perspektivering inden for radiograffaget. Videnskabsteoretisk perspektiv I dette afsnit vil vi beskrive med hvilket videnskabsteoretisk perspektiv vi vil anskue vores problemstillinger. Ifølge Jacob Birkler bestemmes det videnskabsteoretiske udgangspunkt i et empirisk studie af de konkrete opstillede spørgsmål. I vores opgave kan problemformuleringen opdeles i to. Den ene del med fokus på huddosis, den anden med fokus på billedkvalitet. Begge emner vil kræve en indsamling af data fra scanninger. Dette vil ske gennem et opstillet eksperimentelt forsøg hvor huddosis til mammae for de enkelte scanninger kan udledes, og billedmaterialet vurderes. I et eksperimentelt forsøg, der benytter sig af kvantitativ metode, tages der grund i det nomotetiske vidensideal. Hvor man opsøger muligheden for at kunne kvantificere sine resultater og beskrive dem Side 14 af 55

15 systematisk vha. tal. Her søger man at opstille eksperimenter, hvor man kan sikre sig optimale forskningsforhold ved at kontrollere hvilke stimuli, der har indflydelse på forsøget (10, s ). Man stræber altså efter svar, der kan være med til at beskrive de almene årsager bag en hændelse. (3, s , 55). Når man snakker om positivismen, arbejder man ud fra et objektivt vidensideal, hvor man søger at beskrive naturens mekanismer ud fra deres årsager. Man forholder sig altså kun til det der er muligt at positivt observere. Vil man opnå en objektiv tilgang, er det vigtigt at alle der er involverede arbejder ud fra en streng objektivitet. Dette kan kun opnås hvis man adskiller sig fra sine værdier, følelser og forforståelse (3, s ). For at nå denne objektivitet kan man arbejde ud fra nogle fokuspunkter, nemlig; målbarhed, årsag, verificerbarhed og analyse; kan noget måles skal det måles og alle fænomener har en årsag, der skal findes (3, s ). Af de nævnte fokuspunkter er især verificerbarhed betydningsfuld, da det kræver mere end en observant at anskue et fænomen og konkludere på dette uden at gøre det ud fra egne synspunkter, forforståelse og fordomme. Man kan altså først sikre den videnskabelige objektivitet når andre forskere, der deler den videnskabelige objektivitet kan opnå resultater der svarer til dem man selv opnår (3, s. 51). For at efterkomme værdierne man tilstræber sig i positivismen, arbejdes der ud fra ti positivistiske videnskabskriterier: Systematik er måden hvorpå man planlægningsmæssigt udfører sit forsøg, så der ikke opstår tilfældigheder. Til udarbejdelsen af vores eksperimentelle forsøg, vil vi udarbejde og følge et skema der skal være med til at sikre at forsøget udføres systematisk, og at vores egne opstillede kriterier for forsøget følges. Dette gøres for at holde forsøget og dets udførelse overskueligt under hele processen, og dermed sikre at der ikke mangler noget, før vi går videre (10, s. 29). Kontrol er det der bruges til at sikre, at der ikke kan være nogen tvivl om at det kun er den uafhængige variabel der er til grund for resultatet af forsøget. Vha. de førnævnte skemaer udfører vi kontrol af forsøget og egen kontrol så vi overholder de opstillede kriterier (10, s ). Forsøgets opgaver blev uddelt, så man kun stod for én del af forsøget selv, så man var god til denne del og for at sikre kontinuitet under forsøgets udførsel. Præcision er et krav til hele forskningsprocessen, at man i sin litteraturgennemgang refererer til præcist og anvender kildeangivelser. Samtidig skal alt man gør beskrives nøjagtigt og præcist. Vi vil igennem hele opgaven angive kildehenvisninger samt nøje beskrive hvad vi vil gøre før, under og efter hele processen Side 15 af 55

16 med denne opgave. Der vil desuden foreligge en præcis beskrivelse af forsøget og dets opstilling samt målinger og resultater efter dettes udførelse (10, s. 30). Objektivitet betyder at man skal erkende virkeligheden som den er. Ved at planlægge alt præcist og systematisk fra starten, har vi ikke nogen indflydelse på resultaterne (10, s ). Kvantificerbarhed indebærer at undersøgelsesresultaterne skal kunne udtrykkes i tal. Vores resultater vil blive kvantificeret således at de vil blive fremstillet i tal form og blive statistisk analyseret (10, s. 37). Repræsentativitet, Grundet etiske årsager udføres forsøget på et vævsækvivalent fantom. Hvorfor resultaterne vil give et godt billede af en decentrerings effekt, ved virkelige patienter. Der benyttes et Lungman-fantom (10, s. 40). Gentagelse bygger på at man kan gentage undersøgelsen, så resultaterne kan blive kontrolleret, så det kan sikres at de ikke er fremkommet ved tilfældigheder. Vores resultater kan gentages, da forsøget og fremgangsmåden er nøje beskrevet og scannerens type og navn vil blive offentliggjorte i opgaven (10, s. 55). Reliabilitet er den præcision hvor vi kan sige at vi måler på det som vi egentlig også vil måle på, og kan andre få samme resultat som vi? Vi udtænker hvordan vores forsøg skal opstilles og hvilke resultater vi regner med at få, samtidig med at forsøget gentages 20 gange i hver position for at mindske tilfældigheder. Samtidig udregnes resultaterne statistisk (10, s. 56). Validitet er opgavens troværdighed, sandhed, gyldighed og styrke. Validiteten undersøger opgavens hypotese/problemformulering. For at øge validiteten at vores opgave har vi inddraget en artikel, som skal hjælpe til at vi får vores problemformulering besvaret (10, s. 60). Generaliserbarhed bygger på at der kan drages en konklusion ud fra et enkelt tilfælde eller nogle få, til samtlige tilfælde. Ud fra at vi lavede flere forsøg ved samme indstillinger vil dette forsøg kunne generaliseres (10, s. 65). I opgaven gøres der brug af kvalitativ metode til at belyse begge fokuspunkter i problemformuleringen, samt der inddrages en videnskabelig artikel med relevans for opgaven. Dette gøres for styrke opgavens validitet. Da den benyttede videnskabelige metode er med til at udhæve virkelighedens aspekter. (10, s. 32) Side 16 af 55

17 Valg af undersøgelsesmetode I dette afsnit vil vi forklare hvilke metoder vi tager i brug til at besvare vores problemstillinger, samt hvorfor vi benytter netop dem. Efterfølgende beskrives andre overvejede metoder, samt grunden for deres fravælgelse. Vi benytter os af klinisk og analytisk eksperimentel metode, hvor der foretages scanninger af fantomet med monterede dosimetre ved mammae. Billedkvaliteten vurderes ud fra standarddeviationen (SD) i et bestemt snit i et homogent område og noteres ned sammen med huddosis til mammae. Undersøgelser omkring dosis til patienten lægger op til at der benyttes en kvantitativ forskningsmetode, da der indsamles målinger af huddosis og billedkvalitet, der derefter analyseres. En af de mest almindelige forskningsmetoder indenfor det kvantitative er eksperimentel metode (10, s. 145). Denne type af metode er velegnet til både huddosis og SD, da det giver os fuld kontrol over de uafhængige og afhængige variabler der er en del af forsøget, og samtidig giver os muligheden for at beskrive funktionaliteten imellem disse (10, s ). Vores valg af denne metode betyder også at vi kan forholde os til de ti positivistiske videnskabskriterier, hvilket hjælper til at sikre opgavens videnskabelige gyldighed og kvalitet. Forsøgsopstilling og måden hvorpå vi udarbejder forsøget uddybes senere. Når man snakker om vigtigheden af de valgte metoder, må man huske at det ikke kun er de metoder man har valgt at benytte sig af der er vigtige, men også dem man fravælger. Det er især vigtigt at man kan argumentere for hvorfor man netop vælger at fravælge disse, da ens argumenter for fravalg kan være ligeså vigtige som argumentationen for ens tilvalg. I forhold til huddosis, er det svært at benytte sig af andre metoder. Man kunne vælge at kigge på dosis til patienten igennem en retrospektiv metode, hvor man ved hjælp af en audit kunne se på Dosis Længde Produktet (DLP) i stedet for huddosis. En fordel kunne her være at man bruger undersøgelser af rigtige patienter, samt at materialet allerede ligger på scanneren. Dog må det nævnes at vi så ikke ville have kontrol over hvordan undersøgelserne så er foretaget samt evt. decentrering, hvilket vil vanskeliggøre at vi kan forholde os til de ti videnskabskriterier. Denne metode forkaster vi dog, da vi ønsker at undersøge huddosis. Vedrørende billedkvaliteten kunne man vælge at benytte sig af en audit hvor radiologer får lov til at bedømme det billedmateriale der følger med forsøget. Dette vælger vi dog at se bort fra, da vi ønsker at holde opgaven rent teknisk, og ønsker at afholde alle subjektive holdninger. Samtidig kan det være vanskeligt for radiologerne at bedømme billedkvaliteten, da der benyttes et fantom, der selvom at det er Side 17 af 55

18 virkelighedstro og med menneskeækvivalente vævsvægtninger ikke er helt lig den menneskelige. Hvorfor det ikke med sikkerhed vil give et helt virkelighedstro materiale. Valg af teori (SH) I dette afsnit vil vi kort forklare hvorfor vi har valgt den litteratur som vi vil benytte i opgaven. Afsnittet er delt op i 2 dele; bøger og links, for at holde det overskueligt. Bøger Seeram, E., Computed Tomography Physical Principles, Clinical Applications, and Quality Control, 3. Edition, Saunders Elsevier; Euclid Seeram har en Bachelor og Master i naturvidenskab, han har desuden en bachelor i Radiologisk Teknologi og er professor ved Baylor College of Medicine. Vi har valgt at benytte Seeram i denne opgave, da han beskriver den grundlæggende og den dybdegående CT teknik meget nøje. Sewerin, I. og Wenzel, A., Stråledoser, stråleskader, strålehygiejne, 2. Udgave, København: Munksgaard Danmark; Ib Sewerin, docent, dr.odont. var fra leder af afdeling for radiologi på Københavns Tandlægehøjskole, senere Odontologisk Institut, Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet. Ann Wenzel, professor, lic.odont., dr.odont. Fra 1985 leder af afdeling for Oral Radiologi, Århus Tandlægehøjskole, senere Odontologisk Institut, Det sundhedsvidenskabelige Fakultet, Århus Universitet. Vi har valgt at benytte denne bog i opgaven, da den forklarer den ioniserende strålings indvirkning på menneskekroppen utrolig godt. Bogen henvender sig til tandlægestuderende, men stråleskader er de samme hvad enten man er tandlæge eller radiograf, derfor mener vi at bogen kan danne basis for en teoretisk gennemgang af stråleskader i en opgave rettet mod radiografien. Schulze, S & Schroder, T 2010, Basisbog i sygdomslære, 2. udg., Munksgaard Danmark Side 18 af 55

19 Sven Schulze er Overlæge, dr.med., ansat som ledende overlæge på gastroenheden, Hvidovre hospital. Er uddannet speciallæge i almen kirurgi og kirurgisk gastroenterologi. Torben V. Schroeder, professor, dr.med. og overlæge ved karkirurisk afd. Rigshospitalet. Har mange års erfaring med undervisning og afholdelse af lægeeksamen. Vi har valgt denne bog, da den beskriver sygdomme og baggrunden for sygdomme yderst grundigt, og i et sprog der er let at forstå, samt forfatternes CV, og at bogen er på radiografuddannelsens litteraturliste. Birkler, J 2007, Videnskabsteori en grundbog, 1. udg., Munksgaard Danmark Jakob Birkler er formand for Det Etiske Råd i Danmark, han er uddannet cand.mag. i filosofi og psykologi, og så har han en ph.d i medicinsk etik, og så er han forfatter til bøger og artikler om filosofi og etik inden for sundhedsvæsnet. Kruuse, E 2012, Kvantitative forskningsmetoder i psykologi og tilgrænsende fag, 6. udgave, Dansk Psykologisk Forlag A/S. Emil Kruuse er Cand.psyk. fra Københavns Universitet. Han er forfatter, underviser og forsker. Bogen er skrevet til studerende i psykologi samt, PD- medicin- og sygeplejestuderende. Men kan anvendes til andre der skal benytte sig af kvantitative undersøgelser. Bogen beskriver hvordan man skal forholde sig til empiriindsamling samt fyldestgørende beskrivelser af de forskellige undersøgelsesmetoder man kan benytte sig af til en kvantitativ undersøgelse. Bogen fremstiller også hvordan man sikrer at den undersøgelse man laver, også er valid, ved at man benytter sig af de positivistiske videnskabskriterier. Bushong, S 2008, Radiologic Science for Technologists Physics, Biology, and Protection, 9. Udgave, Mosby Elsevier. Stewart Carlyle Bushong er professor på: Radiologic Science Baylor College of Medicine Houston, Texas. Bogen beskriver grundpricipperne indenfor røntgen fysik, og er anbefalet af Radiografuddannelsen. Lund, H. & Røgind, H., 2004, Statistik i ord, 1. Udgave, Munksgaard Danmark. Hans Lund & Henrik Røgind har en baggrund i fysioterapi og i reumatologi. De er ikke statistikere, men de underviser i statistik inden for de fleste medicinske studier. Bogen er ikke en lærebog om statistik, men den Side 19 af 55

20 er en introduktion til dem der for første gang møder statistik på en videregående uddannelse eller i erhvervslivet. Bogen er anbefalet til Radiografuddannelsen. Links og og ystkraeft/ Disse tre links er fra Kræftens Bekæmpelses hovedhjemmeside. Kræftens Bekæmpelse har to formål, at få et liv uden kræft, og bekæmpe kræft. Kræftens Bekæmpelse støtter forskning og vi mener at det er en valid hjemmeside at bruge til denne opgave, da Kræftens Bekæmpelse er en velanset organisation. Denne hjemmeside er fra Etiske retningslinjer for sygeplejeforskning i Norden. Dansksygeplejeråd er med i denne udgivelse sammen med alle de nordiske lande. NORDCAN er en database, der indeholder data om nye kræfttilfælde fra de nordiske cancerregistre samt data om kræftdødsfald fra de nationale dødsårsagsregistre. Data i NORDCAN findes fra registrenes start til de nyeste publicerede tal. Man kan i NORDCAN finde mindre afvigelser fra de nationale publicerede data, da diagnoser i NORDCAN er konverteret til en international klassifikation (ICD-10), så man bedre kan sammenligne tallene mellem de nordiske lande. ase=aadsn&pagename=lprm Denne hjemmeside er fra Sundhedsstyrelsen, og er et link til et register hvor man kan finde antal af forskellige radiologiske undersøgelser fra (2011 er kun en foreløbig opgørelse). European Nuclear Society (ENS) er det største organisation inden for nuklear videnskab, forskning og industri i Europa. Siden organisationen blev grundlagt i 1975 har de fremmet udviklingen inden for nuklear videnskab, forskning og teknik. Linket her henviser til ICRP ICRP (International Commission on Side 20 af 55

21 Radiological Protection) arbejder på at forebygge cancer efter at en patient har været udsat for ioniserende stråling, og deres forskning bruges i hele verden. Dette link er fra Kyoto Kagaku, et firma som bl.a. producerer fantomer til røntgenforsøg. Det er firmaet som har udviklet Lungman fantomet. Linket indeholder alle detaljer og fakta om fantomet. Hjemmesiden er siden for de fælles statslige retsinformationer. På siden kan man finde alle love, regler bekendtgørelser osv. som bliver udsendt fra ministerierne og de statslige myndigheder. Siden bliver opdateret mindst én gang dagligt. Dette link fører til PSD dosimeterets manual, og beskriver grundteknikken og brugen af dosimeteret. Denne hjemmeside er fra Den europæiske kommission som har lavet European guidelines on quality criteria for diagnostic radiographic images, som beskriver den korrekte brug af røntgenudstyr samt måleudstyr inden for radiografien. Side 21 af 55

22 Teori Billedkvalitet (AK) God billedkvalitet er essentielt for en god undersøgelse, men begrebet billedkvalitet kan dække over mange delelementer. Billedkvalitet kan ses som et udtryk for CT-systemets evne til at præcist gengive det scannede objekt. Når man snakker om billedkvalitet i CT, kan denne beskrives ud fra flere nøglebegreber: høj-kontrast spatial opløsning (SO), lav-kontrast opløsning (LKO), temporal opløsning, støj og artefakter (1, s. 189). Disse influeres ikke kun af CT-systemets ydeevne, men også af radiografens valg af parametre, som strømstyrken i røret (ma), rørspænding (kv), snittykkelse, helikal pitch, rekonstruktionsparametre, scanhastighed og patientcentrering. Ændrer man i disse parametre vil dette dog ikke kun have indflydelse på billedkvaliteten, men også dosis til patienten. Det er derfor vigtigt at finde det perfekte kompromis mellem billedkvalitet og dosis til patienten (1, s. 189, s ). Da der til opgaven benyttes et antropomorft fantom, fravælger vi at inkludere teori omkring temporal opløsning, artefakter og deres kilder. Hvordan defineres billedkvalitet i CT? (AK) Som nævnt tidligere kan billedkvaliteten i CT beskrives ud fra flere nøglebegreber. Disse begreber vil blive forklaret i følgende afsnit. Høj-kontrast spatial opløsning SO er systemets evne til at adskille tætte objekter, der er signifikant forskellige fra deres baggrund. Det vil sige at jo mindre objekter der scannes, og jo tættere de er placeret, mens CT-systemet stadig kan adskille dem som to seperate objekter, jo bedre er den spatiale opløsning. Førhen definerede og målte man overvejende den spatialle opløsning i scanplanet (In-plane), men med multislice/volumen-scannernes indvinding, der giver mulighed for 3D-rekonstruktioner, og rekonstruktioner i flere plan, er den spatiale opløsning på tværs af planet (cross-plane), blevet ligeså vigtig. (1, s. 189, ) Opløsningen i scanplanet defineres og måles i linjepar pr. cm (lp/cm) eller linjepar pr. mm (lp/mm). Et linjepar er et par lige store sort-hvide bjælker. (1, s ) Lav-kontrast opløsning LKO defineres som et systems evne til at adskille forskellige vævstyper. Kan et system adskille vævstyper med en lille forskel i attenuation, er systemets LKO god. CT har langt den bedste LKO af alle røntgenmodaliteter. LKO er fundamentalt bundet til signal-støj-ratioen (SNR). Side 22 af 55

23 Forskellen mellem to næsten identisk attenuerende vævstyper, vil kun give en lille forskel i hounsfield units (HU) mellem de to vævstyper. På et CT billede visualiseres de derfor med en lille forskel i gråtone. Overstiger støjniveauet i billedet forskellen mellem vævstyperne, kan der derfor ikke skelnes mellem de to vævstyper. CT-systemer kan detektere densitetsforskelle på ned til 0.25% - 0.5%, hvor det i konventionel røntgen er på 10%. (1, s ) Det er dermed støjniveauet der bestemmer i hvor høj grad det er muligt, at skelne mellem forskellige vævstyper. Jo mere støj desto dårligere LKO. Det betyder, at støjniveauet i en CT afgør, om der kan skelnes mellem forskellige vævstyper. (1, s ) Støj Betegner signal, der ikke kan føres tilbage til selve objektet. Støj er et udtryk for, hvor stor variation der er i mængden af de fotoner, som når hver enkelt detektor, og dermed hvor grumset billedmaterialet vil fremstå (1, s ). Den støj, som betragtes i radiografiske billeder, er kvantestøj. Eksempler herpå er røntgenstråler, elektroner, ioner og lysfotoner (16, s ). Kvantestøjen opstår som følge af, at der er et begrænset antal fotoner, der når detektorerne og påvirkes af hvilke scanparametre der benyttes, som kv, mas, snittykkelse, scanhastighed og pitch. Støjen gør at der kan ses afvigelser fra de gennemsnitlige CT-tal for de forskellige væv. Denne afvigelse kaldes standardafvigelsen. Støjen i billedet indskrænker LKO og deraf evnen til at kunne differentiere imellem objekter, som har lille attenuationsforskel i forhold til det omkringliggende væv. (1, s ). Hvordan måles støj? Når man taler om støj i CT, tænker man straks på dens indvirkning på LKO i billedet. Støjen måles typisk på ensartede fantomer, for at sikre at målingen foretages i et område der har en homogen vægtningsfaktor. For at måle støjen, findes SD,, i et valgt ROI (f(i, j) af det rekonstruerede billede, og beregnes som følger: Hvor i og j er indekser af det rekonstruerede todimensionelle billede, N er det samlede antal af pixels i det valgte ROI, og f - er den gennemsnitlige pixelintensitet og beregnes med følgende ligning: = Side 23 af 55

24 I begge ligninger er summeringen todimensionel over det valgte ROI. For at tilføre målingerne validitet, benyttes ofte flere ROI og man benytter sig af den gennemsnitlige værdi. (1, s ) Dosismodulation ved Philips Brilliance 64 (AK) AEC er i teorien den teknik, som har størst indflydelse på, hvor stor en dosis patienten modtager, når denne ligger uden for ISO-centeret. For at forstå hvordan dosismodulation har indflydelse på dosis, må vi først have noget baggrundsviden om, hvordan denne teknik fungerer. Dosismodulation er blevet en standard for de fleste scannere også Philips Brilliance 64, som vi bruger i vores forsøg. Dosismodulation bruges til dosisreduktion og til at holde en optimal billedkvalitet. Kaldenavnet for dosismodulation er varierende for diverse scannere, og måden dosismodulation virker på er også forskellig fra producent til producent. Philips kalder deres dosismodulation for DoseRight Automatic Current Setting (ACS), D-DOM (angulær dosismodulation) og Z-DOM (longitudinal dosismodulation) (20). Den benyttede protokol i det udførte eksperimentelle forsøg brugte DoseRight og D-DOM funktionerne. Formålet med dette er at opnå konstant billedkvalitet uanset patientens anatomi, form og størrelse. Der er for hver protokol defineret et støjforhold, reference index, som scanneren skal holde konstant for hele scanfeltet. Dette opnås ved at variere mas alt efter, om der scannes ved skulderne eller lungerne (1, s ). Strømstyrke Strømstyrken, der måles i mas (milliampere/sekund * eksponeringstid), er det parameter, der bestemmer antallet af elektroner, der rammer anodematerialet og altså derfor også hvor stor en stråledosis patienten udsættes for under scanningen. Dette parameter er altså et udtryk for kvantiteten af røntgenfotonerne og dermed dosis til patienten (1, s ). mas har en tæt sammenhæng med dosismodulation, der vil blive introduceret i de næste afsnit. Philips Doseright Philips DoseRight ACS fungerer ved at systemet automatisk foreslår en mas-værdi til hver patient. Dette gøres for at opnå det samme signal-støj-forhold for alle undersøgelser for den enkelte protokol. DoseRight indstillingerne er individuelle for hver protokol. (20) Der fastsættes et reference image, der kan betegnes som en reference scanning for den ønskede billedkvalitet for den enkelte protokol. Dvs. alle scandata og scoutbilledet gemmes fra reference scanningen, og herefter sammenholdes fremtidige undersøgelsers oversigtbilleders absorptionskoefficient med referencens, hvorefter systemet vælger den optimale mas baseret på referencens og tidligere scanninger med samme protokols støjniveau. Valget af mas og sammenligningen mellem det valgte Side 24 af 55

25 reference image, tidligere scoutbilleder, tidligere scanninger og det nye scoutbillede baseres på proprietære algoritmer udviklet af Philips (20) (1 s. 239). Figur 2, viser hvordan mas varieres under scanningen på baggrund af det aktuelle scoutbilledes absorptionskoefficienter. Figur 2: DoseRight ACS (20) mas-værdien vil blive fordoblet for hver 5cm der tilføjes til patientens størrelse, og halveret for 7cm patienten bliver mindre i forhold til referencebilledet (20). DoseRight ACS kan benyttes med både Philips Z-DOM og D-DOM, Z-DOM og D-DOM kan dog ikke benyttes samtidig. (20) Philips D-DOM Ved denne funktion modulerer CT-scanneren i x- og y-planet (også kaldet angulærdosismodulation) af patienten. Her vil modulationen variere mas afhængigt af, om røntgenrørets position er i y- (AP eller PA) eller x-planet (laterale sider) i gantryet. Fordelen ved denne type af dosismodulation er, at patienten normalt vil fremstå tyndere AP/PA i forhold til det laterale plan. Scanneren varierer altså ma i løbet af en rørrotationen, hvilket betyder at patienten får en dosis, som er bedre tilpasset patientens anatomi. Når man snakker om én rotation betyder det, at scanneren vil give Figur 3: Angulær dosismodulation (1, s. 238) Side 25 af 55

26 samme ma, når røntgenrøret er placeret AP og PA, ligesom den vil give samme ma, når røret er placeret lateralt som illustreret på figur 3 (1, s ). Bowtie-filter (AK) Har også en indflydelse på billedkvaliteten og den dosis patienten udsættes for. Filtrets funktion er at filtrere fotoner fra, så fotonintensiteten varieres over det scannede område. Dette vil altså sikre at, hvis patienten er centreret korrekt i ISO-centeret, at de perifere dele af kroppen vil få mindre dosis end den mediale del af kroppen. Det er en fordel, da de perifere dele af kroppen er tyndere. Bowtie-filtret svækker som sagt stråleintensiteten i de perifere dele af strålebundtet. Ved en decentrering i x- eller y-planet vil dette dog ikke længere stemme overens med patientens krop. Det har den konsekvens at midten af strålebundtet, som har en kraftig intensitet, rammer et område, hvor patienten er tynd. (1, s ). Decentrering (AK) Som nævnt i afsnittet om bowtie-filteret, vil dette kun fungere optimalt hvis patienten er placeret korrekt i scannerens ISO-center og anatomien matcher fotonintensiteten. (1, s ) Scannerens dosismodulation (DoseRight), vil som nævnt ud fra scoutbilledet, bestemme hvilken mas der skal anvendes under scanningen, for at opnå den ønskede billedkvalitet. (20) Ved en decentrering fra ISO-centeret i Y-planet vil den geometriske uskarphed der opstår i billedet, få dosismodulationen til at tro at det scannede objekt er større eller mindre end hvad det er i realiteten er. (1, s ) (16, s ) Placeres patienten tættere på røntgenrøret vil scanneren tro at objektet er større end reelt, og derfor udregne at der vil kræves en større dosis. Modsat vil en dosis blive mindre hvis patienten placeres længere fra røntgenrøret. Objektet kan altså betragtes som decentreret, hvis det ikke er placeret i scannerens ISO-center, da bowtiefilteret og dosismodulationen kun vil fungere efter hensigten, når dette er tilfældet. Hvad er dosis? (SH) Der anvendes tre begreber når man skal betegne dosis til patienten, nemlig: Absorberet, ækvivalent og effektiv dosis. (2, s ) Foruden disse anvendes der i CT to begreber, nemlig Computed Tomography Dose Index (CTDI) og DLP, disse bruges af radiografen til, med det samme, at se dosis på et enkelt snit (CTDI) eller den samlede dosis for hele scanningen (DLP). (1, s ) Side 26 af 55

27 DLP CTDI vol er det standardiserede mål for mængden af ioniserende stråling der udsendes i en helical/spiral CTscanner, målt i et cylindrisk akrylfantom. Det giver brugerne mulighed for at måle mængden af udsendt stråling og sammenligne mængden af ioniserende stråling der udsendes i forskellige scan protokoller eller scannere. CTDI vol siger altså noget om dosis til ét snit langs Z-aksen med de givne parametre, men er uafhængig af størrelsen på det scannede volumen. En fordobling af CTDI vol betyder en fordobling af dosis pr. snit for den samme patient. Hvor CDTI vol fortæller om dosis til et enkelt snit, kan DLP sige noget om dosis til det totale scannede område. DLP kan beregnes hvis man kender scanlængden og CTDI vol med den følgende sammenhæng: DLP = CTDI vol * Scanlængde Det er værd at huske at CTDI vol eller det afledte begreb DLP, ikke repræsenterer den faktiske dosis til patienten, og skal ses som et indeks for mængden af ioniserende stråling der produceres af scanneren til sammenligningsformål (1, s ). Absorberet dosis Absorberet dosis er den dosis som er blevet absorberet i et vævsområde, og har forårsaget en ionisering af det pågældende område. Dette betyder at der fra strålingen er blevet overført en energi til vævet, som er blevet afsat som dosis. (2, s. 19) Denne form for dosis defineres som den afsatte strålingsenergi pr. masseenhed af stoffet. SI-enheden for absorberet dosis er J pr. kg, som har fået navnet gray (Gy). (2, s ) Ækvivalent dosis Sandsynligheden for at mennesker ved bestråling får en strålingsfremkaldt senskade (stokastisk stråleskade) afhænger af både absorberet dosis og af strålingsarten (fx røntgen-, alfa- eller gammastråling). ækvivalent dosis angives som (H). (H) defineres som produktet af absorberet dosis og en strålingsvægtningsfaktor for den givne strålingsart. SI-enheden for ækvivalentdosis er J pr. kg med navnet sievert (Sv). (2, s. 20) Strålingsvægtningsfaktoren er et udtryk for, hvor mange gange mindre en absorberet dosis af en given strålingsart skal være i forhold til en absorberet dosis gammastråling for at fremkalde den samme grad af stokastisk stråleskade. Ækvivalentdosis er derfor et udtryk for risikoen for at få en stokastisk stråleskade i Side 27 af 55

28 det bestrålede væv. Man kan ikke anvende ækvivalentdosis til at beskrive forekomsten af akutte skader. Her skal den absorberede dosis anvendes. (2, s ) Effektiv dosis Den biologiske effekt af en bestråling afhænger af den bestrålede kropsvolumen og vævsvægtningsfaktoren. (2, s ) Til at beregne den effektive dosis (E), skal man vide, hvilke organer og væv der er involveret i den pågældende røntgenundersøgelse. Man benytter vævsvægtningsfaktorer da forskellige væv har forskellig radiosensitivitet, og risikoen for stråleskader varierer efter hvilken type organ og væv der bestråles. Det essentielle er, at organer og væv ikke har samme strålefølsomhed. Vævsvægtningsfaktorer tager højde for strålefølsomheden. IRCP har fastlagt 12 strålefølsomme organer, som har forskellige vævsvægtningsfaktorer. (2, s ) For at beregne den effektive dosis, summeres de ækvivalente doser til de enkelte organer eller væv (T), hver multipliceret med T en vævsvægtningsfaktor, der angiver den relative risiko for stokastiske stråleskader i det pågældende organ. (2, s ) Definitionsligning af effektiv dosis: Hvordan defineres somatiske stråleskader? (SH) Somatiske stråleskader er karakteriseret ved at det kun er personen der har modtaget bestråling som denne er begrænset til. Somatiske stråleskader omfatter alle typer af celleskader, dog med undtagelse af skader på kønsceller. Der findes to forskellige former for somatiske stråleskader; Deterministiske og Stokastiske. Vi vil dog ikke beskrive de deterministiskestråleskader, da de ikke har relevans for vores forsøg. (2, s. 63.) Stokastiske stråleskader Stokastiske stråleskader er karakteriseret ved: 1. En tilsyneladende tilfældig forekomst. 2. Ingen entydig sammenhæng mellem dosis størrelse og skadens grad. 3. Lang latenstid (år, årtier) Side 28 af 55

29 4. Ingen sikkert påviselige tærskeldoser. I forhold til de deterministiske stråleskader som skyldes celledød, er de stokastiske skader en følge af cellebeskadigelser og forandringer. Netop derfor er der en lang latenstid før man kan se de kliniske symptomer, som oftest kommer til syne i form af en cancer. Der er ingen forskel på stråleinduceret cancer og alm. opstået cancer, og kan forekomme i samme organer som også normalt udvikler cancer (mammae, knoglemarv, mave-tarm-kanal, knogler osv.) Latenstiden kan variere fra nogle få år og op til ca. 40 år. For de fleste Karcinomer 2 ses at hyppigheden af nye tilfælde er i år efter bestråling, herefter er forøgelsen af nye tilfælde faldende. (2, 70-71) Relationen mellem bestråling og stokastiske stråleskader kendes via observationer med forholdsvis kraftige bestrålinger. Det er endnu ikke bevist at små bestrålinger der ikke medfører deterministiske stråleskader, også er uden betydning for opståen af stokastiske stråleskader. Ud fra dette er der kommet to fundamentale antagelser: 1. Der er en lineær relation mellem bestråling og skadelig effekt. 2. Der findes ingen nedre tærskel for opståen af stokastiske stråleskader efter bestråling. For at forstå stokastiske stråleskaders natur, er det vigtigt at forstå at det ikke umiddelbart er dem som har modtaget de kraftigste bestrålinger, der nødvendigvis vil få en stråleinduceret skade. Der er mange faktorer såsom individuel strålefølsomhed og udefinerbar resistens, sideordnede miljøpåvirkninger, individets alder ved bestråling samt den periode bestrålinger strækker sig over. I forskellige områder af verdenen ses cancers forekomst i forskellige organer med varierende incidens. Mens man har kendskab til en lang række cancerfremkaldende faktorer (tobaksrygning, alkohol, visse kemikalier og fødevarer osv.), opstår der en lang række cancer tilfælde uden forklarlig årsag. I hverdagen ses storrygere som ikke får lungecancer, mens der ses ikke-rygere som får lungecancer. Stokastiske stråleskader er med til at forøge denne rate af cancertilfælde. Hvis en gruppe individer udsættes for en øget bestråling, viser dyreeksperimentelle og epidemiologiske forsøg, at cancer incidensen stiger. (2, s ) Cancer mammae (AK) Er en malign lidelse i brystet. Karcinom er den hyppigste form for malign tumor i mamma, men tumoren kan også udgå fra brystets bindevæv (Sarkom) (11, s. 302). 2 Karcinomer er den hyppigste form for cancer, og udgår fra kirtelepitel (schulze s. 303) Side 29 af 55

30 Cancer mammae er den mest forekommende kræftlidelse hos kvinder i Danmark, og ca. hver tiende danske kvinde vil få sygdommen i løbet af livet. Incidentet af cancer mammae er siden 1940 erne fordoblet, og der diagnosticeres nye tilfælde årligt, heraf 25 tilfælde hos mænd. Cancer mammae ses sjældent hos kvinder under 30 år, og hyppigheden ses at stige med alderen, som det fremgår af figur 4 (6)(12). Figur 4: Gennemsnit af nye tilfælde af C. Mammae og dødsfald grundet C. Mammae i perioden (6) Patogenese Den mest almindelige type er det duktale karcinom, der udgår fra dækcellerne i udførselsgangene. Dækceller er det lag af celler, der beklæder indersiden af udførselsgangene. Den næst hyppigste type er det lobulære karcinom, der udgår fra selve kirtelvævet. Herudover findes der andre undergrupper, som er sjældne. Tumorens histologiske type, har betydning for hvilken prognose patienten stilles (11, s ). Sarkomer udgør kun omkring en procent af brystkræfttilfældene, mens karcinomerne omfatter resten (11, s ). Side 30 af 55

31 Forsøg Etiske overvejelser (AK) Før vi går i gang med vores empiriindsamling ude på afdelingen, vælger vi at sætte os godt ind i de etiske retningslinjer for sygeplejeforskning i Norden, så disse bliver overholdt. Sygeplejeforskning vejledes af følgende etiske principper: Princippet om autonomi Princippet om at gøre godt Princippet om ikke at gøre skade Princippet om retfærdighed (5) Princippet om autonomi siger noget om menneskets selvbestemmelsesret. Helt konkret lægges der med dette princip op til, at menneskets/patientens individuelle autonomi skal respekteres. Med dette menes at patienten skal informeres omkring detaljerne vedrørende forskningsprojektet, hvis man udfører et forskningsprojekt der inkluderer individer. Samtidigt skal deltagelse i projektet være helt op til individet selv og med individets fulde samtykke. Princippet om autonomi er altså med til at beskytte de deltagende individers værdighed, integritet og sårbarhed. Vores brug af fantom til indsamling af empiri i forbindelse med vores projekt er med til at sikre, at princippet om autonomi overholdes til fulde. (5) Princippet om at gøre godt dikterer, hvis de etiske retningslinjer for sygeplejeforskning i Norden skal overholdes, skal det kunne dokumenteres, at ens forskningsresultater vil gøre gavn for den eller de grupper, forskningen er inden for. Dette betyder også, at ens forskning skal bidrage med ny viden i forhold til at fremme sundhed, forebygge sygdom og hindre lidelse. Vi har i vores opgave uddybet, hvorfor vi mener, at vores forskning har relevans, samt for hvem den er relevant. Senere i opgaven vil vi på baggrund af vores resultater, gennem vores analyse, diskussion og konklusion, kunne præsentere den ny viden, der er fundet gennem projektet, og fremføre den gavn denne ny viden kan bidrage med. (5) Princippet om ikke at gøre skade fastslår, at man gennem det udførte forskning ikke må volde skadelige påvirkninger på de personer, der deltager i projektet. Det er forskerens ansvar og pligt at minimere skadelig påvirkning, og informere deltageren om evt. gener der kan opstå i forbindelse med projektet. Ved at inddrage et fantom frem for patienter til vores empiriindsamling, kan vi sikre at ingen deltagere vil blive voldt skade. (5) Side 31 af 55

32 Princippet om retfærdighed er forskernes pligt til at opretholde de svage individers rettigheder, i tilfælde hvor individet ikke selv vil være i stand til at varetage deres selvbestemmelse, med henblik på at ingen individer vil blive udnyttet. Dette indebærer også, at den ny fundne viden skal kunne bruges til at hjælpe alle grupper af patienter. Da vi benytter os af et fantom til indsamlingen af empiri, kan vi med garanti sikre, at ingen patienter er blevet udnyttet under dette forskningsprojekt. (5) Pilotprojekt (SH) Vi lavede på modul 12 et lignende forsøg, som det vi vil udføre her på bachelorprojektet. Forsøget blev udført på sygehus X, hvor vi benyttede tre forskellige CT-scannere til at måle decentreringens indflydelse på billedkvalitet og dosis i det y-planet. Her lavede vi fem scanninger i hver højde, og vi havde syv forskellige højder. Dette forsøg blev gentaget på alle tre scannere, så vi kunne få et overblik over hvilken der var mest dosisvenlig. Højderne vi benyttede var: 0,0, (ISO-center) +1,+2 og +3cm, og -1, -2 og -3cm Scannerne vi benyttede var: Philips Brilliance 64-slice, Siemens FLASH 256-slice og Toshiba Aquilon 64-slice. Til forsøgene anvendte vi et Alderson Fantom som er et Antropomorfisk fantom. Vi målte dog ikke billedkvaliteten på scanneren på modul 12, her benyttede vi en artikel som havde lavet disse forsøg og målt billedkvaliteten. Ideen til vores bachelor har vi fået fra modul 12, hvor vi følte at vi kunne udbygge forsøget til noget mere. Vi vil på bachelorprojektet kun lave forsøget på én scanner, nemlig Philips Brilliance 64-slice, dog vil vi både måle huddosis til mammae, DLP, samt måle billedkvaliteten, ved at benytte SD. Vi vil lave forsøget i ni forskellige positioner, i både X- og Y-plan, og så udvider vi vores antal af scanninger ved hver højde fra 5 til 20. Side 32 af 55

33 Forsøgsopstilling (SH) Forsøget blev udført på Sygehus X, hvor vi havde fået lov til at benytte deres Philips Brilliance 64 slice CTscanner. Til forsøget brugte vi AEC modellen: Angular modulation Doseright. Vi brugte følgende parametre til udførelsen af forsøget: Figur 5: Scoutparametre. Figur 6: Scanparametre. Der blev udført 20 scanninger i hver position, hvilket i alt svarer til 180 scanninger. Figur 7: Skematisk fremstilling af X- og Y-planet i scanneren. Vi brugte et Kyoto Lungman fantom som skulle simulere en rigtig overkrop, fantomet bliver beskrevet i næste afsnit. Side 33 af 55

34 Til måling af dosis har vi brugt DLP til at se den fulde dosis for hele scanningen og Unfors PSD Patient Skin Dosimeter med to sensorer til at måle huddosis til mammae. Fantomet blev lejret som til en rigtig CT-Thorax, hvorefter vi lagde måleudstyret på højre og venstre bryst, for at måle huddosis. Herefter lavede vi 20 scanninger ved en centrering i ISO-center, herefter fulgte vi kronologisk vores forskellige højder ved -3, -6cm og. ved +3, +6cm samt i sideværts plan ved -3, -6cm til venstre, og +3, +6cm til højre for ISO-center. Vi målte dosis til mammae efter Scoutet, hvorefter vi nulstillede dosimeteret, og så målte vi igen efter selve scanningen. Billedkvaliteten blev målt i samme snit hver gang, i snit 98, hvor vi målte i samme position hver gang. Scoutbilledet blev taget AP, med rørposition i 0 o. For at sikre vores forsøgs validitet, har vi gennemgående sikret at de positivistiske videnskabskriterier er blevet overholdt, som det beskrives i afsnittet om videnskabsteoretisk perspektiv. Lungman fantom (SH) Er et multifunktionelt fantom som kan benyttes både til konventionel røntgen og til CT-scannings forsøg. Indersiden af fantomet indeholder både, mediastinum, lunge karrene og en abdomen boks som nemt kan skilles ad, så der evt. kan påsættes tumorer eller lign.. Fantomet er lavet af materialer der deler vævsækvivalens med den menneskelige anatomi. Fantomet indeholder: syntetiske knogler, hjerte, trachea, pulmonale kar (både højre og venstre), diaphragma, tre forskellige HU numre: -800, -630, Fantomet måler 43 x 40 x 48H cm, omkreds af brystet ligger på 94cm, og fantomet vejer 18 kg. (13) Forventninger til resultaterne (SH) Vi har en klar forventning om at dosis og billedkvalitet vil ændre sig, når der bliver decentreret i X- og Y- planet. Scannerens bowtie-filter fungerer kun optimalt når der er centreret i ISO-center, så en decentrering vil betyde at den perifere del af kroppen vil få den dosis som den mediale del af kroppen skulle have haft. Dette vil give et meget mere støjfyldt billede i thorax da dosis til thorax vil være mindre end den skulle have været. Vores forventninger er at dosis vil falde, og støjen vil stige, når vi centrerer væk fra ISO-center. Side 34 af 55

35 Valg af statistisk metode (AK) I vores opgave har vi valgt at koncentrere os om målbare og kvantificerbare faktorer; dosis til patienten i form af huddosis (Sv), dosislængdeproduktet (mgycm) og billedkvalitet, der måles ved brug af SD i billedet (angives i Hounsfield Units), fælles for disse er at alle er karakteriseret ved at have en fast måleenhed, enhederne er altså entydigt defineret. Der arbejdes altså med data der optræder på forskellige ratiointerval-skalaer (19, s ). De benyttede data kan beskrives som værende normalfordelte. Dette bygger på at der foretages tyve målinger i hver position, hvorfor det forventes at målingerne i en position vil lægge omkring gennemsnitsværdien for denne position. For at de indsamlede data kan benyttes korrekt, må der for hver gældende situation, benyttes de statistiske metoder der passer bedst. Statistik benyttes når der fremstår data, hvori der er variation i målingerne. Altså hvor resultatet af udført forsøg ikke vil være det samme hver gang. Variationen er grundlaget for statistikken (19, s. 8-9, 16). Varierer de indsamlede data for et forsøg, kan det være svært at bestemme hvorfor denne variation er opstået, og man kan ikke på bar bund konkludere at forskellen i datasættene er opstået på baggrund af den faktor, som forskeren har ændret. For at man kan antage at forskellen imellem datasættene skyldes den faktor, som forskeren har påført, skal denne være signifikant. Normalt snakker man om tre forskellige årsager til varians i den indsamlede data. Den ændring som forskeren har foretaget sig har påvirket data, at andre kendte faktorer har påvirket data eller til sidst at der er opstået en stokastisk variation, dvs. at en ukendt faktor har påvirket data (19, s ). Hvis det eksperimentelle forsøg tilrettelægges og udføres korrekt og i overensstemmelse med videnskabskriterierne for kvantitative forskningsmetoder, der er præsenteret tidligere, kan det undgås at kendte faktorer, med undtagelse af den der ønskes undersøgt, påvirker data. Vores forsøg er opstillet og opfylder videnskabskriterierne, og derfor vil det kun være vores påførte ændring af faktoren eller den stokastiske variation, der kan være skyld i evt. variation mellem de forskellige datasæt (19, s ). Hvis de statistiske tests viser en signifikant forskel, kan det altså antages at lejets position i scanneren er skyld i forskellen i data, og ikke den stokastiske variation. Side 35 af 55

36 Hvor sikre de antagelser vi laver på baggrund af vores data er, afhænger af signifikansniveauet. Traditionelt er signifikansniveauet sat til 5%, og dette benyttes også i stort set alle naturvidenskabelige artikler. På baggrund af dette vælger vi også i vores opgave at benytte os af dette signifikansniveau (19, s ). Hvilken statistisk test der skal benyttes til den indsamlede data afhænger af fire forhold (19, s ): - Måden hvorpå data fordeles - Hvorvidt der er tale om et parret eller uparret design - Hvorvidt der indgår to eller flere forskellige grupper - Skalatyper Valg af signifikanstest Ud fra de fire punkter nævnt i afsnittet om valg af statisk metode, har vi grundlaget for at vælge de korrekte test til at undersøge signifikansniveauet for vores forskellige undersøgelser. Vi ved fra tidligere at vores data er normalfordelte, samt at alle indgår i det parrede forsøgsdesign, da vi benytter os af et fantom. Desuden ligger vores data på ratio-interval-skalaer og vi sammenligner grupper af to eller flere. Derfor benytter vi os altså af henholdsvis en parret t-test til sammenligningen af grupper af to, og en envejs ANOVA-test til sammenligningen af grupper med tre eller flere, som det fremgår af figur 8 (19, s ). Figur 8: Skema til valg af statistisk test (19, s. 81). Parret t-test At to stikprøver er parrede betyder at der skal være en naturlig og entydig måde at parre et tal fra den ene stikprøve med et tal fra den anden. Benyttes når man vil teste om differencen mellem sammenhørende par af observationer af normalfordelte variable med samme varians kommer fra en normalfordeling med kendt middelværdi. Hovedessensen i en t-test er, at det estimeres hvor langt middelværdien af de målte differencer er fra 0, målt i antal SE (Standard Error of the Mean). Det antal man kommer frem til her, kaldes teststørrelsen og kaldes t. Hvis t er tilstrækkelig stof, vil resultatet kunne tolkes som værende signifikant (19, s ,88). Side 36 af 55

37 ANOVA-test T-test bruges til at sammenligne gennemsnitscoren på to grupper. Man kunne derfor fristes til at tro, at hvis man har fem grupper, så kunne man afdække om der er signifikante forskelle mellem disse, ved at teste på tværs af alle disse, hvilket tilsammen ville give ti t-test. Dette er dog ikke en acceptabel løsning, da sandsynligheden for at lave en fejlkonklusion så vil blive tidoblet. Arbejdes der med et signifikansniveau på 5%, vil der altså også være ti forsøg til at lave den fejlkonklusion, som vi kun vil acceptere at vi laver hver tyvende gang per definition, på baggrund af det for opgaven fastsatte signifikansniveau (5%). Vi arbejder derfor i princippet med et signifikansniveau på 40,13% (1,0-0,95 10 ), hvilket vil betyde at vi får en langt større risiko for at lave en fejlkonklusion. Det er naturligvis uacceptabelt, så målet med en test til fastsættelse af flere gruppers varians må være at finde en metode, der under ét kan teste for om der er forskelle, samt beskrive disse forskelle mellem gruppegennemsnittene. Dette gøres ved brugen af ANOVA-testen der benyttes til teste om sandsynligheden for at de forskelle der ses i gruppe-gennemsnittet, er fremkommet som et resultat af tilfældigheder (19, s ). Side 37 af 55

38 Resultater (Fælles) I dette afsnit vil vi præsentere vores resultater fra forsøget på sygehus X. resultaterne er delt op i 2 afsnit, nemlig: Støj og Dosis. Alle målte data kan findes i bilag 13, 14 og 15. Støj Støjen i forsøget har vi som tidligere beskrevet målt i SD på selve scanneren. Vi har herefter udregnet gennemsnittet af de 20 målinger ved hver decentrering. Vi har lavet Anova-test, T-test og F-test på vores støjresultater, disse kan ses i bilag 2,5 og 8. 11,2 Støj målt i standarddeviation i Y-plan 11 10,8 10,6 10,4 Støj 10,2 10 9, Figur 9: SD målt i Y-plan Figur 9 viser centreringer i Y-planet, og det ses tydeligt, at SD er stigende når der centreres væk fra ISOcenter. Der ses en nogenlunde ens stigning i -6cm og 6cm samt i -3cm og 3cm. Når der er centreret i ISOcenter er SD 10,22, ved en ydercentrering på henholdsvis -6 og 6, stiger SD til 10,9 og 11,06 Figur 10 viser hvordan den procentvise afvigelse er fra 0 samt det udregnede gennemsnit for hver decentrering. Figur 10: SD målt i Y-plan med procentvise afvigelser Side 38 af 55

39 13 Støj målt i standarddeviation i X-plan Støj v 3v 0 3h 6h Figur 11: SD målt i X-plan. Figur 11 viser centreringer i X-planet, her ses det, ligesom i figur 8, at SD stiger kraftigt, jo længere fra ISOcenter man har centreret. 0 punktet i ISO-center er stadig det samme med en SD på 10,22. Der ses dog en større stigning når vi bevæger os væk fra ISO-center. SD når op på 12,015 og 12,45 når der centreres 6cm til venstre og 6cm til højre. Figur 12 viser hvordan den procentvise afvigelse er fra 0 samt det udregnede gennemsnit for hver decentrering. Figur 12: SD målt i X-plan med procentvise afvigelser. Dosis Dosis har vi delt op i to, hvor vi har målt huddosis til mammae ved at benytte et Unfors PSD Patient Skin Dosimeter, som vi placerede på mammae, og har målt DLP på scanneren. Vi har udeladt de målte doser for scoutbilledet, disse er derfor ikke medregnet i de målte huddoser. Dog er dosis for scoutbilledet medregnet i den af scanneren fastsatte DLP-værdi. Vi har som før, udregnet gennemsnittet af de 20 målinger for hver decentrering. Ved mammae har vi taget gennemsnittet for hver højde på begge mammae, og lagt dem sammen til en samlet huddosis for mammae. Side 39 af 55

40 Huddosis til mammae Vi har lavet Anova-test, T-test og F-test på vores støjresultater, disse kan ses i bilag 3, 6 og Huddosis til mammaemålt i msv i Y- plan Dosis Figur 13: Huddosis (msv) til mammae målt i Y-plan. Figur 13 viser at huddosis til mammae stiger når man centrerer højere oppe på patienten, mens den falder når man centrerer længere nede på patienten. Huddosis i ISO-center ligger på 5,570 msv mens den stiger helt op til 6,487 msv ved 6cm og falder ned til 4,413 msv ved -6cm. Grunden til den store huddosis stigning er, at scanneren tror den scanner et større objekt end den egentlig gør, grundet geometriskuskarphed da fantomet er kommet meget tættere på røntgenrøret. Figur 14 viser hvordan den procentvise afvigelse er fra 0 samt det udregnede gennemsnit for hver decentrering. Figur 14: Huddosis (msv) til mammae målt i Y-plan med procentvise afvigelser. Side 40 af 55

41 6 Huddosis til mammae målt i msv i X-plan Dosis 1 0 6v 3v 0 3h 6h Figur 15: Huddosis (msv) til mammae målt i X-plan. Figur 15 viser at dosis falder, jo længere man kommer fra ISO-center. I ISO-center ligger huddosis på 5,570 msv mens alle de fire andre målinger viser en huddosis på under 5 msv. Figur 16 viser hvordan den procentvise afvigelse er fra 0 samt det udregnede gennemsnit for hver decentrering. Figur 13: Huddosis (msv) til mammae målt i X-plan med procentvise afvigelser. Side 41 af 55

42 DLP De følgende målinger er foretaget af den pågældende CT-scanner, og vi har aflæst dem efter hver scanning. Vi har lavet Anova-test, T-test og F-test på vores støjresultater, disse kan ses i bilag 4, 7 og DLP mgy*cm i Y-plan Dosis Figur 14: DLP (mgy*cm) målt I Y-plan. Figur 17 viser et fald i dosis jo længere der bliver decentreret fra ISO-center, hvilket stemmeroverens med graferne for støjmåling i figur 9 og 11, hvor støjen steg jo længere vi kom fra ISO-center. Dosis i ISO-center har en DLP på 203,505 mgy*cm mens den ude i 6cm decentrering er helt nede på 192,435 mgy*cm i DLP. Figur 18 viser hvordan den procentvise afvigelse er fra 0 samt det udregnede gennemsnit for hver decentrering. Figur 158: DLP (mgy*cm) målt i Y-plan med procentvise afvigelser. Side 42 af 55