Decentrerings indflydelse på billedkvalitet og dosis i Y-og X-aksen i CT

Transkript

1 Hold 73 Bachelor Projekt - Modul 14 Radiograf uddannelsen Decentrerings indflydelse på billedkvalitet og dosis i Y-og X-aksen i CT Radiografstuderende: Ali Issam Hussein: Emre Vural Kara: Hussanain Al-Jeboury: Antal anslag inkl. mellemrum: Vejleder: Lau Kent Jeppesen Uddannelsessted: PH Metropol

2 Abstract - Decentrerings indflydelse på billedkvalitet og dosis i Y-og X-aksen i CT. Kontaktoplysninger: Ali Issam Hussein ali-2750@hotmail.com Emre Vural Kara emrekara.danielguiza14@hotmail.com Hussanain Al-Jeboury jeboury41@gmail.com Problemfelt I CT undersøgelser, sker der nogen gange decentreringer af objektet fra iso-centeret. Dette kan påvirke de geometriske faktorer, og kan være med til at forstyrrer AEC beregninger af objektets størrelse. Ud over dette kan decentrering påvirke bowtie-filterets ensartet strålebundt, således at det ikke længere passer til anatomien, derved vil der være mulighed for påvirkning af dosis og billedkvalitet, alt efter hvordan der decentreres. Metode Empiri indsamlingen er blevet udført på en Phillips Brilliance 64-Slice skanner, som anvender DoseRight ACS, og Z-Dom, til at skanne et PBU-60 bodyfantom. I projektet er der anvendt en ofte brugt CT abdomen protokol på Hospital X. I projektet er der ud over iso-centeret, skannet 6 positioner i Y-aksen og 3 positioner i X-aksen, til et samlet 9 positioner. I alle udførte skannings positioner, er observationerne gentaget 5 gange. Dosis er blevet målt vha. CTDI VOL og DLP som skanneren oplyser efter hver endt skanning, og effektiv dosis beregnes ud fra de målte DLP målinger. Billedkvaliteten er blevet målt ved at måle på Standard Deviation i et region-of-interest (ROI) område, som er tilnærmelsesvis homogent i leveren. I projektet er der anvendt både deskriptiv og prædiktiv statistik på de indsamlede data, for at bestemme, om der er signifikant forskel mellem decentreringspositionerne sammenlignet med iso-centeret. Konklusion Der kan samlet set konkluderes, at ud fra de statistiske beregninger for decentrering i Y- og X- aksen på en PBU-60 fantom, med en ofte anvendte abdomen protokol og en Phillips Brilliance 64- Slice CT skanner, at decentrering har en tendens til at påvirke billedkvaliteten og dosis for største delen af decentreringspositionerne, bortset for ved 5 tilfælde af 27 målte observationer. 1

3 Abstract Miscentering s influence on image quality and dose in the Y- and X-axis in CT. Contact informations: Ali Issam Hussein ali-2750@hotmail.com Emre Vural Kara emrekara.danielguiza14@hotmail.com Hussanain Al-Jeboury jeboury41@gmail.com Problems In CT exams miscentering of objects from the iso-center happens sometimes. Miscentering can affect the geometric factors and it can influence AEC measurement of the object size. Miscentering may also be able to affect the bowtie-filters ability to produce a uniform radiation beam so that it no longer fits the patient s anatomy, thereby, could the dose and image quality be affected, depending on how the patient is miscentered from the iso-center. Patient sizes and body types is a bigger problem today than it was ever before. People come in all kinds of shapes, and this may affect the health care workers ability to assess how the patients should be placed when trying to place them in the iso-center. Different patient sizes and types could also affect AEC etc. Method The Empirical data collection progress has been carried out on a Phillips Brilliance 64-slice scanner, which uses Phillips own DoseRight ACS, and Z-DOM, for scanning a PBU-60 body phantom. In this project an often used CT abdomen protocol was used from Hospital X. In the project there has been in addition to the iso-center scanned six positions in the Y-axis and three additional positions in the X-axis, for a total of nine positions scanned. In each of these positions, 5 observations are repeated every time. Dose has been measured in CTDI VOL and DLP which the Phillips scanner informs after each finished scan. Effective dose is calculated from the measured DLP measurements. The image quality has been measured by calculating the Standard Deviation of the 2

4 ROI area in the liver. In this project both descriptive and predictive statistics has been used on the data to determine whether there is a significant difference between the miscenteret positions and the iso-center. Conclusion Overall it can be concluded that from the statistical calculations for the miscentering of the Y- and X-axis on a PBU-60 body phantom, with an often used abdomen protocol and a Phillips Brilliance 64-slice CT scanner, that miscentering has a tendency to affect the image quality and the dose for the most part of the miscentering positions, except for 5 cases out of 27 observations which didn t see a significant effect on dose or image quality. 3

5 Indhold 1.0 Introduktion Problemfelt Problemafgrænsning Problemformulering Metode Forskningsetik Videnskabsteori Videnskabsperspektiv Videnskabskriterier Pilotforsøg Empirisk dataindsamling Formålet: Materialer: Valg af litteratur Computed Tomography - Physical Principles, Clinical Applications, and Quality Control Den Gode Opgave Kvantitative Forskningsmetoder - I psykologi og tilgrænsende fag Multislice CT - Billedkvalitet, Dosis og Teknik Computed Tomography - Fundamentals, System Technology, Image Quality and Applications Basal sundhedsvidenskabelig statistik begreber og metode Valg af statistisk metode Deskriptiv statistisk Prædiktiv statistisk P-værdi Parret t-test hypotese hypotese Artikelsøgning Teori Parametre

6 6.1.1 mas Billedkvalitet Lavkontrastopløsning Hounsfield Units Støj Støjmåling Iso-centerets indflydelse Geometriske faktorer Bowtie-filter AEC DoseRight Automatic Current Selection (ACS) Z-Modulation Dosis CTDI DLP Effektiv dosis Stråleskader Somatiske stråleskader Stokastiske stråleskader: Empirisk fremgangsmåde Resultater Dosis Y-akse - CTDI VOL X-akse - CTDI VOL Y-akse - DLP og effektiv dosis X-akse - DLP og effektiv dosis Billedkvalitet Y-akse - SD X-akse - SD Analyse CTDI VOL DLP

7 9.3 Støj (SD) Delkonklusion til analyse Bias Artikelanalyse Diskussion Diskussion af metode Diskussion af problemfelter og analyse/resultater stillet op mod teorien CTDI VOL DLP SD Effektiv dosis Problemfelt Diskussion af artiklen Resultater Metode/materialer Konklusion Perspektivering Litteraturliste Bilag Bilag Bilag Bilag Bilag

8 1.0 Introduktion Vi har i gennem vores klinikophold oplevet problematik omkring decentrering af patienter i Computed Tomography (CT)-undersøgelser. Centrering har en betydning for, hvor brugbar undersøgelsen bliver ift. billedkvalitet, og hvor stor en dosis patienten får. Vi mener derfor, det er relevant at undersøge, hvilke konsekvenser decentrering har ved brug af dosismodulering ved CTskanninger. De konsekvenser, vi vil undersøge, er både patientdosis og billedkvalitetsrelateret. I denne opgave ønsker vi at undersøge de to emner yderligere med praktisk empiri-indsamling og at understøtte disse med videnskabeligt litteratur. Fra tidligere klinisk ophold oplevede vi, at decentrering af patienter fra iso-centeret, i forbindelse med dosismodulering kan føre til unødvendig dosis og ringere billedkvalitet. Vi har fået inspiration til problemformuleringen, som vi vil undersøge gennem eksperimenter på et hospital med de tilgængelige fantomer og CT apparatur. Vi er interesseret i at se på decentrering og Automatic Exposure Controls (AEC) påvirkning af både dosis og billedkvalitet af en ofte anvendt CT-abdomen-protokol. Dette vil vi forklare yderligere i afsnit 5.0 Metode. Grunden til dette er den forholdsvis høje effektivdosis i abdomen undersøgelser, som figur 1 herunder viser: Figur 1, referencedoser, disse er gældende for CT-undersøgelser, for diagnostik brug i Danmark. (1) 7

9 Formålet med denne opgave er ud fra et teknisk og kvalitetssikringsperspektiv at undersøge, hvilke konsekvenser decentrering af et fantom, i Y- og X-aksen, vil have af betydning ift. given dosis og billedkvalitet og sammenlignet med korrekt centrering af fantomet i iso-centeret. I denne opgave har vi anvendt radiograf-faglige begreber, da vi forudsætter, at læseren er radiografstuderende eller radiograf og har en basisviden inden for faget. 2.0 Problemfelt Der udføres ca. 7 millioner røntgenundersøgelser om året i Danmark, og omkring 70 % af den samlede dosis stammer fra CT-skanninger. 26 % af de ioniserende strålinger, som indbyggere i Danmark udsættes for, er menneskeskabte til medicinske undersøgelser (2). I 2012 blev der lavet ca CT-undersøgelser på landsplan. Dette tal er steget til ca undersøgelser i år Tallet ser ikke ud til at falde foreløbigt (2, 3). CT er en effektiv diagnostisk modalitet, derfor kræver det kompetente operatører til ikke kun til at bearbejde de enorme data som en CT-undersøgelse kan genere, men også til dosisbesparelse (4). CT er en af de vigtigste diagnostiske redskaber i dag, og den har en vigtig plads i radiologiske afdelinger (4, s ). Der blev udført 2,8 millioner konventionelle røntgenundersøgelser i Der blev til sammenligning foretaget CT-undersøgelser i CT står stadig for 50-80% af befolkningens samlede dosis fra røntgenundersøgelser (3, 5). Grunden til dette er b.la., at der i konventionel røntgen typisk kun tages to til hinanden vinkelrette projektioner. Inden for CT skanner røntgenrøret kontinuerligt cirkulært om objektet (patienten). Herved er muligheden for billeddata i flere planer. Ifølge Euclid Seeram vil man, når man decentrerer en patient i y-aksen ved brug af AEC og bowtiefilter, se en geometrisk forstørrelse/formindskelse opstå, hvis patienten ikke er korrekt centreret i iso-centeret (6, s ). Dette kan føre til øget effektivdosis og perifere dosis til patienten. Seeram henviser til et studie fra 2007, som undersøger decentreringspåvirkning af dosis- og billedstøj på et 32-cm CTDI body fantom med en decentrering på 3 og 6 cm under iso-centeret. Når menneskekroppen bliver udsat for ioniserende stråling, vil det medføre skader på cellerne såsom permanente forandringer eller i værste fald celledød (2). De højere mængder af dosis inden for CT øger risikoen for stokastiske stråleskader (7). Den absorberede energi kan skade DNA og 8

10 skabe mutationer, som er med til uhæmmet regulering af celledelingen, som på sigt kan føre til cancer (8). I forhold til konventionel røntgen anvender CT relativt høje stråledoser. CT-scannere er efterhånden blevet mere og mere dosisbesparende gennem årene, pga. bl.a. udviklingen af iterative rekonstruktioner, filtre og AEC (4, s.176). Man kan i CT måle den påførte dosis vha. Computed Tomography Dose Index Volume (CTDI VOL ) og Dose Lenght Product (DLP), som bliver oplyst af scanneren efter en undersøgelse (9, s ). Al sundhedspersonale, som beskæftiger sig med ioniserende stråling, skal underlægge sig princippet As Low As Reasonably Achievable (ALARA). Altså at røntgenoptagelser er diagnostisk brugbare, samtidig med at patienten ikke bliver udsat for unødvendig stråling, når man kan opnå diagnostiske optagelser ved lavere eksponeringsparametre (10, 82). AEC er en form for automatik, der beregner dosis i de områder med lav attenuationskoefficient, som opretholder en god strålehygiejne (9, s. 125). Denne teknik kan blive udfordret ved beregning af den optimale dosis, når patienten decentreres fra iso-centeret, da det kan medføre både øgning i billedstøjen og dosis, som sker ved brug af AEC (6, s ). I tilfælde af at patienten har et fremmedlegeme med en høj attenuationskoeffecient, kan beregningen under dosismoduleringen give et fejlindtryk af de automatiske eksponeringsfaktorer, da softwaren vil forveksle fremmedlegemet for anatomi med høj densitet og dermed øge mas i det pågældende område. Disse fremmedlegemer kan f.eks. i thorax-abdomen-undersøgelser være: gonadebeskytter, pacemaker, stents, columna-proteser og silikone i mamae (11). CT-skanningens billedkvalitet kan vurderes ud fra flere vigtige parametre, nogle af disse er: højkontrast, lavkontrast- og temporal opløsning (HKO, LKO og TO), støj og artefakter. Signal-støjforholdet (SNR), er b.la. den største faktorer, der har indflydelse på LKO (4, s ). Disse påvirkes af radiografens valg af protokoller og parametre som kv, mas, snittykkelse, helical/axial scanning, pitch, kollimering, rotationstid, rekonstruktionsalgoritme og scanhastigheden (6, s. 189). Lejring af patienten skal centreres i iso-centeret for at opnå optimal udnyttelse af scanneren og for at sikre nøjagtigheden af patientens anatomiske fremstilling i billedet (6, s ). 9

11 Desværre er man nødt til at gå på kompromis med billedkvalitet kontra dosis, da det er patienter vi har med at gøre. Her er kompromiserne mellem parametrene ikke direkte proportionelle som f.eks. konventionel røntgens mas og dosis. I CT er der flere faktorer, der spiller ind. Selvom CT konstant udvikles til at minimere det komplicerede valg af parametre, kræver det i dag stadig erfarne operatører for at producere forsvarlige billedserier og minimumdosis. Som radiografer arbejder vi efter opfyldelse af ALARA-princippet, som tidligere nævnt, og dette vil betyde, at sundhedspersonalet er ansvarlig for mængden af ioniserende stråling, de påfører patienterne (10, 82). Ud over radiografens egen indsats for at sikre kvaliteten i CT-undersøgelser, spiller Den Danske Kvalitetsmodel (DDKM) en stor rolle i forhold til at: sikre løbende udvikling af kvaliteten i alle offentligt finansierede sundhedsydelser. skabe bedre og mere sammenhængende patientforløb. og forebygge fejl og utilsigtede hændelser i sundhedsvæsenet (12). Opretholdelsen af kvalitetssikringen er vigtig for sundhedspersonalet, da der arbejdes med ioniserende stråler. Sundhedspersonale såsom radiografer er derfor ansvarlige for, at patienter ikke udsættes for unødvendige dosis, samtidigt med opretholdelsen af den diagnostiske billedkvalitet holdes for øje. Man prøver konstant at undersøge mulighederne for at spare dosis til patienterne. Arbejdsgange, protokoller, software og hardware kan hjælpe med at fastholde retningslinjerne, som radiografer arbejder ud fra, bl.a. de danske radiografiske bekendtgørelser (10). Vi har i gruppen bemærket, at patienter har forskellige kropsformer, der muligvis kan gøre det udfordrende for sundhedspersonalet at placere patienten korrekt i iso-centeret. Under klinikopholdet har vi i gruppen oplevet ukorrekt centrering fra iso-centeret hos patienter, som er adipøse, kraftigt byggede og/eller har besvær med at hæve armene op over hovedet. Herunder har vi fundet en graf, som viser sammenhæng mellem vægt og dosis: 10

12 Figur 2 viser gennemsnitlig ligefrem proportionalitet mellem patientvægt og CTDI (dosis) (1) Grunden til, at dette i dag er en problemstilling, er, fordi der i vestlige lande er en stigning i folkets gennemsnitlige BMI, og dette gør decentreringens og AECs indflydelse på både dosis og billedkvalitet til et større fokusemne ift. at opfylde ALARA princippet (13). Ca. 45 % af den danske befolkning er overvægtig, og % lider af fedme. På landsplan svarer det til, at 1,75 millioner danskere er overvægtige, heraf lider af fedme (13). 3.0 Problemafgrænsning Ud fra vores ovennævnte problemstillinger kan vi se, at der er en stigning i CT-skanning, som er den modalitet, som påfører patienter mest dosis inden for medicinsk stråling. Som tidligere nævnt er det nødvendigt som radiografer at følge ALARA-princippet, som er lovlagt i bekendtgørelse 975 i 82. Ifølge Euclid Seeram kan dosis påvirkes, hvis patienterne decentreres fra iso-centeret. Ifølge vores fundne litteratur er der dog uklarheder angående, hvor meget dosis og billedkvalitet påvirkes, når der decentreres fra iso-centeret i X-aksen. De brugte CT-fagbøger i denne opgave beskriver problemet omkring decentrering, og Seeram henviser til en artikel, som viser, at decentrering har en påvirkning på dosis og billedstøj. Ud fra den videnskabelige litteratur, vi har gennemgået, har der ikke været fyldestgørende forskning omkring decentrering i X-aksen. Derfor mener vi, at det ville være relevant at undersøge påvirkning af dosis og billedkvalitet i X-aksen med et PBU-60 body fantom, som tilnærmelsesvis har samme svækkelseskoeffecienter som et rigtigt menneske, og som ikke er så fuldstændig homogen som et vandfantom. 11

13 En af de problemstillinger, vi ønsker at diskutere vores resultater op mod, er patienters forskellige kropsformer. Herfra vil vi se på teori omkring geometriske faktorer og bowtie-filter. Vi mener derfor, at der er gode argumenter for at undersøge både decentrering i Y- og X-aksenfor at se, om der sker en påvirkning af dosis og billedkvalitet. Vores undersøgelse er ikke repræsentativ for alle CT-skannere, protokoller eller fantomer, men den er repræsentativ for de specifikt benyttede materialer og redskaber. Vi vil udelukkende undersøge, hvilke konsekvenser decentrering i Y- og X-aksen har på dosis til et fantom i form af CTDI VOL, DLP, effektivdosis og billedkvalitet i standard-deviation (SD) målt med Hounsfieldunits (HU). SD har også den største indflydelse på LKO. Dette er en vigtig faktor, da der ønskes en god LKO i abdomen-undersøgelser. Vi vil også undersøge konsekvenserne af decentrering ved anvendelse af Phillips CT 64-Channels DoseRight Automatic Current Selection (ACS), da vi mener, at radiografrens faglighed er en vigtig faktor i forhold til at reducere dosis ved korrekt centrering og valg af AEC-metode. Vi har i vores opgave valgt at se på dosis og billedkvalitet ud fra en ofte anvendt abdomen-protokol. Vi vil her diskutere de mulige konsekvenser i forbindelse med stråleskader, som dosis kan have på patienten. Heraf får vi den følgende problemformulering. 4.0 Problemformulering Hvilke indflydelse har decentrering i Y-og X-aksen sammenlignet med iso-centeret af et fantom i en CT-abdomen-protokol i forhold til billedkvalitet målt med SD i HU og dosis målt med CTDI VOL, DLP og effektiv dosis, når der anvendes AEC? 5.0 Metode Denne sundhedsvidenskabelige opgave tager udgangspunkt i empiriske data, som bliver indsamlet på en radiologisk afdeling. Opgaven inkluderer brug af bøger, artikler og hjemmesider som hjælp til at besvare problemformuleringen. Problemformuleringen besvares ved at udføre eksperimentelle dataindsamlinger på et hospital, hvor vi ved hjælp af statistiske beregninger vil måle, om der er signifikant forskelle mellem korrekt centrering og decentrering fra iso-centeret. Resultaterne fra vores empiridataindsamling vil vi stille op mod den udvalgte teori og den valgte 12

14 artikel. Vi vil gennem eksperimenter vise, om der er signifikant forskel i dosis og billedkvalitet med et fantom i korrekt centrering i iso-centeret kontra decentrering fra iso-centeret. Vores problemformulering kan deles op i to hovedemner: billedkvalitet og dosis til et fantom. Emnerne vil vi anskue ud fra et naturvidenskabeligt perspektiv ved hjælp af positivismens kvantitative metode (14, s.29). I det efterfølgende afsnit gøres der rede for de forskningsetiske overvejelser, vi har beskæftiget os med til vores eksperiment. Vi vil dernæst komme ind på videnskabsteori, videnskabelighedsperspektiver og vores kriterier. Vil vi beskrive, hvordan vi benytter os af disse kriterier. Det sker kontinuerligt gennem vores opgave. Herefter vil vi forklare, hvordan pilotforsøget blev udarbejdet. Vi vil efterfølgende beskrive empiridataindsamling og valg af litteratur og udarbejdelse af statisk metode. Til sidst vil vi forklare valg og beskrivelse og søgningen efter artikler. Grundlaget for vores videre udarbejdelse af opgaven bliver dannet af teoriafsnittet. Samtidig bruges teoriafsnittet til at argumentere for vores antagelser i afsnit 10.0 Diskussion. Der vil også blive brugt en relevant videnskabelig artikel, som vil blive sammenholdt med vores resultater. Den videnskabelige artikel er fra 2014 den hedder: "Effect of Patient Centering on Patient Dose and Image Noise in Chest CT", hvor vi kan sammenligne vores egne indbyrdes dosisresultater og diskutere dem op imod artiklens resultater. Det kan være med til at hjælpe os med at konkludere vores problemformulering og derefter afslutte vores opgave med en perspektivering omkring radiograffaget. 5.1 Forskningsetik I gruppen følger vi forskrifter for god praksis ved udvikling og forskning inden for radiograffaget, hvor dokumentet ligger under radiografrådets hjemmeside. Inden dataindsamlingen startes, skal vi i gruppen lave overvejelser over hele projektets forløb for at sikre, at forskning og udvikling lever op til fastsatte etiske standarder med henblik på den praksisetiske forsvarlighed. Det kræver overvejelser og opretholdelse af krav til etik, jura og videnskabelig redelighed for at opnå god praksis igennem projektet. De parter, der skal sikres anonymitet er de personer, som deltager i udviklings- og forskningsprojekter, samt organisationerne, hvor praksisdataindsamling foregår. 13

15 Opretholdelsen af god praksis igennem vores projekt vil ske igennem opfyldelsen af disse tre punkter: det etiske perspektiv, det juridiske perspektiv og det videnskabelige perspektiv (15). Det etiske perspektiv: Dette handler om bevarelse af patienters værdighed og beskyttelse af patienters integritet og sårbarhed samt hensyntagen til patienters ret og evne til selv- og medbestemmelse (15). Det juridiske perspektiv: Dette handler om beskyttelse af patienter samt følsomme data om den enkelte, som deltager i projektet. Dette gælder således for os om at beskytte gennem anonymitet det hospital, projektet udføres på, og det retter sig mod ærlig formidling af videnskabelige resultater (15). Det videnskabelige perspektiv: Dette handler om faglighed, ærlighed og gennemsigtighed (15). 5.2 Videnskabsteori I denne opgave tages der udgangspunkt i et forskningseksperiment på Hospital X. Ud fra den opstillede problemformulering fokuseres der på numerisk empirisk dataindsamling, derfor vil der tages udgangspunkt i den kvantitative metode. Årsagen til, at det er den kvantitative metode, der gør sig gældende, er, at den kvantitative metode anvendes, når et forskningsfelt skal gøres målbart. Metoden bygger på dataindsamling, hvor tal, svar og facts kan tælles og statistisk beregnes. Det kaldes også hårde data; altså oplysninger eller resultater, der kan måles og kvantificeres. Ofte vil oplysninger eller resultater kategoriseres ved statistiske metoder såsom tabeller, diagrammer eller lignende, for på den måde skabes et overblik over forskningsfeltet og dets resultater eller data (16). Der er forskellige videnskabelighedskriterier knyttet til metoden. For at det færdige resultat skal kunne varetages videnskabeligt, skal kriterierne opfyldes. De kriterier bliver beskrevet i afsnit 5.4 Videnskabskriterier. Der er flere muligheder for at samle empiri ved den kvantitative metode. Vores problemformulering har givet os mulighed for at anvende den eksperimentelle metode. Vi har en uafhængig variabel (centrering) og en kontrollerbar og konstant variabel (fantom), der 14

16 tilsammen danner variationer i den afhængige variabel (billedkvalitet og dosis). Vi vælger derfor at svare på vores problemformulering vha. den eksperimentelle metode (14, s ). 5.3 Videnskabsperspektiv I følgende afsnit vil vi beskrive, med hvilket videnskabsteoretisk perspektiv opgavens problemformulering skal anskues. Udviklingen af videnskabsteorien har taget fart siden starten af 1800-tallet, og den er siden blevet delt op i tre hovedområder: naturvidenskab, humanvidenskab og samfundsvidenskab. Inden for disse hovedområder er der sidenhen kommet en del nye fagområder, som dyrker hver deres videns felt. I forhold til opgavens problemformulering, som er afgrænset ud fra problemfeltet, vil der ses på opgavens videnskabsteori med et naturvidenskabeligt syn (17, s. 45). De tre hovedområder bliver præsenteret, med hver deres videnskabsteoretiske grundlag. Under naturvidenskaben tilhører grundpositionen positivisme, som er et negativt mærkat, der som regel står i modsætning til alt det menneskelige (17, s. 47). Positivisme kan kobles til det videnskabelige arbejde, der forekommer og er givet, når vi systematisk observerer virkeligheden. Enhver ændring i naturvidenskabens resultater skal beskrives og forklares ud fra en præcis metodisk dataindsamling. Derved tilhører positivisme et ideal med objektiv videnskab med nøgleordene logik og empiri. Dvs., at problemerne besvares igennem en logisk analyse og/eller empirisk udforskning. Alle positivistiske data skal kunne føres tilbage til tidligere observationer, eller hvis dette ikke er muligt, betragtes indsamlingsdataet som meningsløst (17, s. 52). I vores opgave vil vi både samle vores egen empiri og analysere. Positivismen i forhold til opgavens problemformulering vil besvares objektivt. Dataindsamlingen indsamles igennem kvantificerbart materiale, som ikke skal fortolkes, men analyseres objektivt. Udgangspunktet i objektivtivitet er at måle det, der kan måles, og det, som ikke kan måles, skal gøres målbart (17, s. 54). Mht. vores opgaves problemformulering vil dette betyde analysering af data igennem vores empiriindsamling. Hvor fokusområderne vil være decentrering fra iso-centers indflydelse på dosis i form af CTDI vol, DLP, effektiv dosis, og billedkvaliteten i form af SD. Dette ville besvares igennem det opstillede eksperimentelle forskningsforsøg, som tidligere nævnt. I det næste afsnit, vil vi komme nærmere ind på videnskabskriterierne, som skal overholdes for at opfylde den positivistiske tilgang. 15

17 5.4 Videnskabskriterier I det følgende afsnit vil der blive redegjort for de forskellige videnskabelighedskriterier, imens vi tager stilling til overvejelserne for at efterleve dem. Systematik: Systematik er en planmæssig ordnet fremgangsmåde, som ikke må være præget af tilfældigheder. Den er vigtig i alle faser af den empiriske undersøgelse, fra planlægning, litteraturgennemgang, valg af metodetype, metodedesign, dataindsamlingsmetode, dataindsamling og til databehandling (14, s. 29). Der bliver anvendt 2 skemaer (Bilag 1) i henhold til at opretholde både systematikken og kontrollen til samtlige scanninger og resultater. Det første skema viser resultater om decentrering i Y-aksen, hvor skema nummer 2 er til decentrering i X-aksen. Skemaerne, graferne og den statistik, vi bruger, udfører vi ved hjælp af programmet Microsoft Excel. Dette gøre alle de anvendte data overskuelige at regne på. For at bibeholde systematikken har vi valgt at farvekode hver centreringsposition i vores skema. Dette vil gøre det mere overskueligt for læseren og for vores dataindsamling. Samme farvekoder benytter vi til at illustrere vores diagrammer for tilhørende centreringspositioner. Vi vil opretholde systematikken igennem rollefordeling i gruppen, og det gennem klare instrukser til hinanden samt høj og tydelig kommunikation med gentagelser. Gruppens medlemmer har hver deres funktion under forsøgene; et medlem vil bevare lejets og fantomets positionering under dataindsamling, et andet medlem vil notere alle resultater i 2 skemaer for Y- og X-aksen, mens det sidste medlem vil håndtere protokolvalg og scanning ved arbejdsstationen samt ROI måling. Vi overholder systematikken i vores opgave ved at følge en rød tråd igennem hvert afsnit. Kontrol: Kontrol har til formål at reducere risikoen for fejlslutning og at sikre, at der ikke kan rejses tvivl om, at det udelukkende er den uafhængige variabel, som er ansvarlig for et givet resultat. Kontrol skal også sikre, at et resultat ikke er et enkeltstående fænomen, men kan generaliseres (14, s. 29). Til enhver skanning er vi hver især opmærksomme på egen kontrol for at sikre opretholdelsen af fremgangsmåden og dermed mindske bias. Alle vores måledata bliver dobbelttjekket. Det samme 16

18 gør sig gældende for alle centreringens positioner, og det ved hjælp af tape, kuglepind, lineal og skanners laserlys. Præcision: Præcision eller nøjagtighed er også et krav, som indgår i hele forskningsprocessen. Det er ikke kun vigtigt at anvende kildehenvisninger i litteraturgennemgang og at referere præcist, men også at beskrive nøjagtigt den valgte metode, undersøgelsesopstilling, dataindsamling, databehandling og analyse af resultater (14, s.30). Vi vil derfor under vores udarbejdelse gøre rede for vores kilder og beskrive præcist, hvad vi løbende gør. Derudover vil der være en nøjagtig beskrivelse af forsøget, opstillingen, og ikke mindst målinger og resultater. Objektivitet: Objektivitet handler om at erkende virkeligheden, som den er; det vil sige, at observationerne skal være uafhængige af observatøren. Objektiviteten kan derfor opnås ved hjælp af målbare data og ikke fortolkninger (14, s.30-31). Objektiviteten opnås vha. målbare data og ikke subjektive fortolkninger og meninger. Derfor mener vi, at vi kan leve op til objektiviteten i vores projekt. Derudover kan man objektivisere, fordi alle vores data er kvantificeret. Vi valgte at benytte os af afdelingens egen ofte anvendte abdomen-protokol for at forholde os objektivt til resultaterne. Kvantificerbarhed: Dette refererer til at undersøgelsesresultater skal kunne være målbare og udtrykkes i tal (14, s.37). Vores data er bearbejdet og analyseret statistisk, og dermed er kriteriet for kvantificerbarhed opfyldt. Repræsentativitet: Begrebet handler om, at man grundet økonomiske såvel som tidsmæssige grunde er nødt til at udvælge repræsentative stikprøver (samples) af en undersøgelsesenhed. Repræsentativitet forøges ved flere stikprøver. (14, s.42-43). De etiske overvejelser gør, at det ikke er forsvarligt for os at udføre forsøgene på mennesker, da vi har med røntgenstråler at gøre. Vi har derfor i forsøget valgt at anvende et body-fantom (PBU-60), som har tilnærmelsesvis samme attenuationskoeffecient som et menneskes anatomi. Det vil give os et indblik, i hvilken indflydelse decentrering fra iso-centeret har, men det vil ikke være helt 17

19 repræsentativt for mennesker, da der i fantomet ikke er menneskelige faktorer som hjertebanken, vejrtrækning, colonsystoliske bevægelser osv. Derudover vil resultaterne være repræsentative for den specifikke Phillips-skanner og det anvendte fantom, men ikke for andre skannere og fantomer. Gentagelse: Det er vigtigt, at en undersøgelse kan gentages, så man kan sikre sig, at resultaterne ikke hviler på tilfældigheder, og at man dermed er uafhængig af tid og sted. For at forsøget skal kunne gentages, kræver det en præcis beskrivelse af design og målemetoder (14, s. 55). Vi har valgt at skanne hver position 5 gange. Dette er sket på baggrund af en vurdering, som vi foretog efter 3 skanninger. Disse viste en minimal forskel af data på samme position. Vi skannede alligevel 5 gange for at undgå risiko for tilfældigheder. Dette er netop for at sikre, at tilfældigheder ikke spiller en rolle i vores forsøg. Derudover er den brugte protokol detaljeret beskrevet, så andre kan udføre præcis samme forsøg. Reliabilitet: Reliabilitet handler om den præcision, en undersøgelse har i forhold til at måle det, den skal måle. Begrebet kan defineres som høj, hvis andre kan reproducere forsøget og nå frem til de samme resultater (14, s.56). Forsøget kan gentages igen ved at læse vores detaljerede beskrivelse af forsøgsfremgangsmåde under afsnittet 5.6 Empirisk dataindsamling. Forsøgsopstillingen er udført punkt til punkt for at få muligheden at opnå samme resultater, hvis forsøget ønskes gentaget. Reliabiliteten er høj, hvis forsøget gentages med præcis samme materialer og parametre, som vi anvendte i forsøget. Validitet: Validitet betyder sandhed, troværdighed, gyldighed og styrke, i forhold til de resultater man har. Dette spiller også en stor rolle i vores projekt, da undersøgelsens validitet er nødvendig for at kunne gå videre i sin generalisering (14, s. 57). Vi vil gentage hver skanning 5 gange for at undgå tilfældigheder i vores forsøg. Da vi benytter den samme protokol under alle skanninger, vil dette føre til, at de samme parametre vil være benyttet under projekts dataindsamling. Generaliserbarhed: Generaliserbarhed er evnen til, at man kan generalisere ud fra de stikprøver, man har undersøgt. Begrebet dækker over, at andre end forskeren selv kan opnå tilsvarende resultat i tilsvarende situationer (14, s.65). 18

20 Man kan ikke sammenligne vores forsøg direkte med virkeligheden uden at tage hensyn til en række forhold, da det netop er et fantomstudie. Fantomet er et body fantom (PBU-60), som vejer 50kg og har næsten samme svækkelseskoefficent som et menneske. Dette kan alligevel fortælle lidt om virkeligheden, da de fysiske principper inden for CT er faste. Vi valgte at måle SD i leveren, da det er det område, der tilnærmelsesvis har et homogent område. Vores undersøgelser er dermed generaliserbare for udelukkende den specifikt brugte skanner, fantom, protokol og fremgangsmåde for at få de samme resultater, som vi har. 5.5 Pilotforsøg Pilotforsøg udføres for at besvare, om den valgte metode er anvendelig til at besvare problemformuleringen. For at opnå de bedst mulige resultater er det nødvendigt, enten at man selv deltager eller udfører pilotforsøget (18, s. 21). Vi har valgt at udføre pilotforsøget, da vi havde en række spørgsmål, som skulle besvares. Vi fik b.la. afklaret, hvordan skanneren betjenes. Ligeledes fik vi de data frem, vi havde brug for (CTDI VOL, DLP og SD). Til pilotforsøget fik vi afklaret, hvor mange gentagelser, som skulle udføres af hver centreringsposition. Det gjorde vi ved at sammenligne de forskellige værdier og diskutere, om forskellen er stor nok til at udføre flere end 5 gentagelser pr. observation. Forskellen mellem skanningerne af den samme position viste sig at være minimal, derfor valgte vi 5 gentagelser. Vi blev derudover enige om at bruge leveren som et omtrentligt homogent felt til at placere ROI og måle SD. Til pilotforsøget havde vi en række spørgsmål, som kan læses i projektbeskrivelsen på bilag 2. Vi lavede et par testskanninger sammen med en superbruger for at bl.a. sikre, at arbejdsgangen, strukturen og rollefordelingen fungerede optimalt. Dette blev gjort for at kunne udføre alle skanninger selvstændigt efter pilotforsøget. Vi kom frem til det punkt på fantomet, som skulle placeres i iso-centeret. Dette gjorde vi ved at måle fantomets bredde i Y-aksen, sådan så fantomets anatomi blev fordelt geometrisk afbalanceret i forhold til iso-centeret. 5.6 Empirisk dataindsamling Vi vil fremstille en detaljeret beskrivelse af metodens fremgangsmåde for at afholde vores videnskabskriterier. Disse vil vi overholde ved at beskrive formålet med vores empiri-indsamling og beskrivelse af materialer, vi anvender. Derudover vil vi beskrive dataindsamlingens fremgangsmåde. I bilag 2 er der vedlagt en projektbeskrivelse til hospital X. 19

21 I forhold til vores empiri-indsamling følger vi procedurer vedrørende radiografstuderendes indsamling af empiri i forbindelse med udarbejdelse af opgaver i uddannelsen (bilag 3) Formålet: Formålet med vores dataindsamling er at undersøge, hvilke konsekvenser der muligvis er på dosis og billedkvalitet i Phillips CT 64-Channel DoseRight ACS ved ukorrekt centrering af et body fantom (PBU-60) målt på CTDI VOL og DLP. Vurdering af billedkvalitet sker ved at måle SD ved hjælp af en ROI Materialer: I dette forsøg har vi benyttet os af Phillips Brilliance CT 64-Channel med tilhørende funktioner som Doseright ACS og Z-DOM. Denne skanners specifikationer vil vi komme mere ind på under afsnittet 6.0 Teori. Phillips Brilliance CT 64-Channel Phillips Brilliance CT 64-Channel er en skanner med 64-slice detektorrækker. Skanneren er fastsat til 3 forskellige kilovolt peak (kvp) 80, 120 og 140 kvp, og ma kan reguleres fra mellem ma (19). PBU-60 (body-fantom) PBU-60 er et Body fantom til CT, som anvendes til forskellige uddannelsesapplikationer og visuelle evalueringer af optimal CT-skanningsforhold. Fantomet er på størrelse med et rigtigt menneske; den er 165 cm lang, 19 cm bred i X-aksen og 50 kg tung. Den er lavet, så skulderleddet kan roteres til en korrekt position ved en abdomen-undersøgelse, hvor armene er over hovedet på patienten. Organerne er anatomisk korrekt placeret og har passende HU/absorption svarende til et menneske. Materialerne anvendt er vand og SZ-50, som imiterer blødt væv (20). Figur 3, billede af PBU-60 body fantomet (20) Protokol 20

22 Til skanning af vores empiri-indsamling benytter vi os af en ofte anvendt CT-abdomen-protokol i hospital x. Protokollens parametre er følgende: CT-Abdomen-surview-protokol: kv 120, 30 ma, WL - 20, WW , FOV 500mm. CT-Abdomen-helical-protokol: kv 120, doseright, kollimering 64x0,625mm, pitch 0,891, rotations tid 0,75sekunder, FOV 372mm, idose rekonstruktions level 3, filter standard, WL - 60, WW - 330, matrix 512, snittykkelse 2 mm, increment 1 mm. I protokollen bliver der lejret med feet-first, og der skannes fra symfysen til processus xiphoideus. Der anvendes Z-dom, og der anvendes kun 1 AP surview. Vi kommer nærmere ind på den empiriske fremgangsmåde under afsnittet 7.0 Empirisk fremgangsmåde. Dette gøres for at koble resultaterne sammen med, hvordan vores data bliver indsamlet. 5.7 Valg af litteratur Vi benytter os af Vancouver-metoden til at referere til litteratur og kilder. Denne referencemetode er brugt for, at læseren lettere kan holde fokus på indholdet i opgaven. Vancouver-metoden er minimalistisk i sit udtryk af referencer i teksten. Vi benytter os af "Tekniske og Etiske retningslinjer for skriftlige opgaver ved Radiografuddannelsen Professionshøjskolen Metropol" (bilag 4). I dette afsnit vil vi kun beskrive den litteratur, der er brugt i et større omfang i denne opgave. I teoriafsnittet vil vi komme nærmere ind på nogle af de faktorer, som beskriver billedkvaliteten, og hvilke faktorer der kan påvirke den. Herunder vil den oftest anvendte litteratur beskrives, og der vil udføres kildekritik Computed Tomography - Physical Principles, Clinical Applications, and Quality Control. Euclid Seeram har en Master i Medicinsk billeddannelse. Han har også en Bachelor i Radiologisk Teknologi, og han er professor på Baylor College of Medicine. Han er uddannet fra British Colombia Institute of Tecnology i Canada. Grunden til vores valg af Seerams bog i denne opgave skal findes i dens beskrivelse af CT-teknik. Vi bruger bogen igennem vores bacheloruddannelse for at underbygge f.eks. problemstillinger og teori, og det grundlagt i bogens høje faglige niveau. 21

23 5.7.2 Den Gode Opgave Den Gode Opgave bruges som et redskab. Den benyttes til opgaveskrivning på videregående uddannelser. Bogen udmærker sig som en vejledning i det at skrive opgave. Den består af forslag og behandlinger til udarbejdelse af større skriftlige opgaver, såsom bachelorprojekter. Lotte Rienecker og Peter Jørgensen er forfatterne til Den Gode Opgave. Lotte Rienecker har en kandidatgrad i psykologi, og hun har undervist fra 1991 til 2011 og desuden arbejdet med studerende på Akademisk Skrivecenter på Københavns Universitet. Peter Jørgensen har en kandidatgrad inden for dansk litteratur, sprog og kommunikation. Han har som Lotte også undervist, vejledt og arbejdet med skriftlighed, opgavegenrer, skriveprocesser, akademisk skriftsprog og vejledning. I denne opgave har vi anvendt Den Gode Opgave til at holde en rød tråd gennem hele opgaven Kvantitative Forskningsmetoder - I psykologi og tilgrænsende fag Emil Kruuse har en kandidatgrad i psykologi fra Københavns Universitet. Han har beskæftiget sig med forfatterskab, undervisning og forskning. Denne bog bliver benyttet af bl.a. studerende i psykologi og sygeplejestuderende. Bogen beskriver, hvordan man skal overveje undersøgelse af empiri-indsamling, og den beskriver detaljeret de forskellige undersøgelsesmetoder, som man kan benytte sig af ved brug af kvantitative metoder. Bogen redegør også for, hvordan man kan validere undersøgelserne ved at gøre brug af de positivistiske videnskabskriterier. Bogen henvender sig til personer, som skal til at gennemføre sine egne empiri-indsamlinger gennem kvantitative indsamlingsmetoder. Vi har brugt denne bog i vores opgave til metodedelen Multislice CT - Billedkvalitet, Dosis og Teknik Bogen er udarbejdet af Martin Weber Kusk, som er uddannet radiograf fra Odense. Han har arbejdet som CT-kvalitets- og udviklingskonsulent for Sydvestjysk Sygehus i Esbjerg. Her har Martin været med til at optimere CT-undersøgelser. Han har deltaget i mange kurser og kongresser. Han har været gæstelærer og freelance konsulentarbejder. Bogen er skrevet som basisviden uden nogen dybdegående forklaringer. Den er kun brugt til få basale vendinger i teoriafsnittet Computed Tomography - Fundamentals, System Technology, Image Quality and Applications Willi A. Kalender har studeret fysik og medicinsk fysik i Wisconsin Universitet og i Bonn. Han har været aktiv inden for CT-forskning og -udvikling i 16 år hos Simens Medical Solutions i Tyskland. 22

24 Han har desuden været formand for Institute of Medical Physics (IMP). Bogen henvender sig til CTinteresserede personer. De grundlæggende aspekter af og aplikationerne i CT gennemgås. Bogen fokuserer på de fysiske og teknologiske aspekter. Vi har anvendt denne bog til problemstillingen og teoriafsnittet for at underbygge vores problemformulering Basal sundhedsvidenskabelig statistik begreber og metode Klaus Johansen er i 1984 uddannet speciallæge i endokrinologi. Han har undervist i mange kurser for bl.a. nyuddannede læger. Bogen henvender sig til sundhedsfaglige faggrupper, som har behov for kendskab til elementær statistik. Kvantitativt forskningsarbejde har behov for korrekt fortolkning af dataindsamlingen og dermed kendskab til statistik. Som regel bygger forskning på egne endelige konklusioner på statistisk analyse. Statistik er nødvendig, når man planlægger og analyserer sine egne forskningsundersøgelser. Vi har brugt bogen i vores statstik- og metodeafsnit og til at analysere på vores resultater. 5.8 Valg af statistisk metode Vores resultater valgte vi at beskrive og analysere ud fra deskriptiv og prædiktiv statistik. For at beregne vores datas gennemsnit, standardafvigelse og p-værdi brugte vi Microsoft Excel. Vi lavede desuden grafer og tabeller, som vi brugte til at udføre t-test og til at beregne signifikantforskel. Vi anvendte den deskriptive statistiske metode, for at gøre data mere overskuelige Deskriptiv statistisk Deskriptiv statistik er en metode, som benyttes, når det indsamlede data skal præsenteres. I deskriptiv statistik findes der to grundlæggende metoder, som kan benyttes til at fremvise fordelingen af de indsamlede data, præsenteres som diagrammer og tabeller. (21, s. 13) Prædiktiv statistisk Vi vil anvende prædiktiv statistik, da vi har 2 datasæt, som er Y- og X-aksen ved et body fantom. Her vil vi anvende en t-test til at sammenligne body fantomets dosis og billedkvalitet ved Y- og X- aksen. T-testen bruges for at se, om der er signifikant forskel mellem iso-centeret og de andre decentreringspositioner. Data, som vi opnår gennem vores eksperimenter, er alle numeriske kontinuerlig data, da disse er tal, som kan afrundes. Vores data er parret, da vi ønsker at teste effekten af en variabel på det samme datasæt. Variablerne er SD, CTDI VOL og DLP (22, s ). 23

25 5.8.3 P-værdi De statistiske analyser startes altid med at opstille en 0-hypotese (H 0 ). Denne skal bekræftes eller afkræftes. P-værdien er et udtryk for signifikansniveauet. Jo mindre den er, desto større er evidensen mod 0-hypotesen. Dvs., at en lille p-værdi peger i retning af, at der er forskel mellem to sæt af observationer. Grænsen mellem signifikans og ikke-signifikans angives oftest p=0,05 eller 5%. Det gør vi også (21, s.31-34) Parret t-test Parret t-test kan anvendes, når målinger fra samme datasæt måles som før-og-efter-påvirkning af forholdene. Ved en parret t-test menes, at det samme objekt undersøges og sammenlignes før og efter påvirkningen. Påvirkningen i vores projekt, er når fantomet decentreres fra iso-centeret. Før påvirkningen af fantomet, svarer til når der skannes i iso-centeret, efter påvirkningen er når der skannes i alle decentreringspositionerne (21, s. 89). Grunden til brugen af denne parret t-test benyttes, findes i, at vi benytter os af den samme skanner, fantom, protokol og andre generelle forhold ud over centreringen. Ud fra t-testen kan man konkludere, om der er en signifikant forskel eller ej. Et kriterie er, at forsøgets data er normalfordelte (21, s. 71) hypotese For at sammenligne resultaterne fra de forskellige decentreringspositioner, i henholdsvis Y-og X- aksen, fremstiller vi en 0-hypotese, som fortæller, at der ikke er en signifikant forskel mellem decentrering i Y-aksens forskel mellem målingerne i iso-centeret sammenlignet med alle andre decentreringspositioner. Derudover at der ikke er en signifikant forskel (fastsættes som p>0,05). Herved vil vores 0-hypotese lyde (22, s ): Der er ikke signifikant forskel i dosis og billedkvalitet, når man skanner i iso-centeret sammenlignet med skanninger i de indbyrdes 9 decentreringspositioner i Y-og X-aksen hypotese Hvis 0-hypotesen ikke holder, forkastes den, og der anvendes i stedet en alternativ hypotese (H1). Denne siger, at der ER forskel mellem populationerne. Derfor vil vores alternative hypotese lyde således: Der er signifikant forskel i dosis og billedkvalitet, når man skanner i iso-centeret sammenlignet med skanninger i de indbyrdes 9 decentreringspositioner i Y-og X-aksen. 24

26 5.9 Artikelsøgning Vi har i denne opgave fundet en artikel, som vi vil støtte os op ad i vores diskussion. Vi startede med at søge på Pubmed er en amerikansk database, hvor artiklerne er peerreviewed, altså er de læst og godkendt af fagfolk. Her startede vi med at søge på ordene computed tomography and miscentering. Vi fandt kun en artikel. Vi søgte igen med nye søgeord: CT and miscentering og begrænsede os til artikler, som er blevet udgivet inden for de sidste 5 år. Her fandt vi 4 artikler. Vi prøvede også at søge off-centering i stedet for miscentering, dette gav 8 hits. Artiklen vi fandt: Effect of patient centering on patient dose and image noise in chest CT (23, 24). Artiklen er udgivet hos American Journal of Roentgenology (AJR). Artiklerne er alle peerreviewed. AJRs mål er at udvikle medicinsk radiologi, og det er rettet mod radiologi-interesserede (25). Artikelsøgningen blev udført kl.14:55, og artiklen er gjort tilgængelig gennem AJRs fagblad i juli Artiklen er tilgængelig online via linket i referencelisten nr. 24. Den er gjort tilgængelig gennem PH Metropol log in. Under afsnittet 9.6 Artikelanalyse, vil vi analysere den valgte artikel. 6.0 Teori 6.1 Parametre mas Dette parameter måles i (milliampere/sekund * eksponeringstid) og har direkte indflydelse på strålekvantiteten, dvs. mængden af fotoner. Det er afgørende for billedkvaliteten, da den er omvendt proportional med støj i billedet (26, s.237). Forholdet mellem mas og mængden af fotoner er direkte proportional (26, s.240). 6.2 Billedkvalitet I CT ønsker man, at hver pixel på den diagnostiske skærm nøjagtigt præsenterer svækkelsen i det tilsvarende vævsvolumen hos patienten (voxel) (9, s. 84). I denne del af teorien, præsenteres de billedkvalitets-parametre, der måles på under forsøget. Heraf defineres SD, SNR og lavkontrast Lavkontrastopløsning LKO er evnen til at skelne mellem detaljer med en næsten ens absorptionskoefficient (4, s. 128). LKO er især vigtig i bløddele, da disse har absorptionskoefficienter, som er tæt på hinanden som 25

27 f.eks. leveren og nyrerne. LKO er primært påvirket af SNR, som vi kommer nærmere ind på senere. LKO påvirkes ikke kun af SNR, men også af HKO, da LKO strukturer af forskellige størrelser kan opstå (4, s. 129). Dette betyder, at i f.eks. abdomen-undersøgelser, hvor der er mange bløddele ønskes en god LKO. Man tilsigter altså et lavere støjniveau (4, s. 129) Hounsfield Units Når CT-tal skal defineres præcist, indføres Hounsfield-skalaen (9, s. 72). HU giver et direkte udtryk for vævssvækkelsen eller vævsdensitet i hvert voxel. For hver svækkelse tildeles hver pixel på skærmen et tal, som repræsenterer en gråtone på HU-skalaen (9, s ). Et højere CT-tal vil betyde en lysere gråtone, hvorimod et lavere CT-tal vil betyde en mørkere gråtone. HU-skalaen går fra (luft) til Figur 4 nedenunder viser dog kun trinnet mellem til (6, s. 97). Figur 4, her ses det b.la., at luft er tildelt -1000, vand er tildelt 0, og knogler er tildelt HU (6, s.95) Støj De tre væsentlige kilder til støj er kvantestøj, den fysisk indbyggede støj, og den indvirkede støj, som er faktorer af rekonstruktionsparametre (6, s. 202). Kvantestøj bestemmes af antallet af detekterede røntgenfotoner og påvirkes af skanningsteknikker som: kv, mas, snittykkelse, skanningstid, helical-pitch og skannerens effektivitet. Patientens form har også en indflydelse på støjniveauet på billedet. Dette kan være eksempelvis være patientens størrelse. Dette bestemmes af antallet af de røntgenfotoner, der 26

28 transmitteres igennem patienten, og som når videre til detektoren. De omdannes til signalet (6, s ). Den fysisk indbyggede støj omfattes af elektrisk støj i detektorens fotodiode, elektronisk støj i dataopsamlingssystemet (DAS), spredt stråling og andre faktorer (6, s. 203). Den indvirkede støj påvirkes af rekonstruktionsparametre. Generelt skabes det fra produktionen af en høj-rekonstruktionsalgoritme, som påfører et højere støjniveau. Det skyldes, at disse algoritmer forstærker eller gemmer højtfrekvent indhold i projektionen (6, s.203) Støjmåling Støjmålinger foretages typisk på ensartede fantomer for at sikre, at det område, hvor målingerne foretages, har en homogen vægtningsfaktor. For at udføre målingen af støjen skal standarddeviation (SD), som udtrykkes ved tegnet ẟ, findes i et ROI af det rekonstruerede billede f(i,j) og beregnes vha. følgende formel: Hvor i og j er indekser af det todimensionale billede, er N det samlede antal af pixels inde i ROI en, og f er udtrykket for den gennemsnitlige pixelintensitet. Det beregnes vha. følgende formel: Validiteten af målingerne bevares ved, at der bliver brugt ROI målinger, på hver observation, og at der benyttes en gennemsnitlig værdi af den målte standardafvigelser (6, s. 202). For at få muligheden for at ramme et numerisk udtryk af støjen i skanningsoptagelser er der indført SD. SD er et udtryk for den gennemsnitlige variation fra middelpixelværdien, og variationen viser rekonstruktionsunøjagtigheder, som i skanningsoptagelserne skyldes afvigelser i forhold til det virkelige forhold (9, s. 86, 87). 27

29 Signal/støj-forhold (SNR) er en faktor, som fortæller om, hvor stor en del af det detekterede signal, der består af støj (9, s. 87). 6.3 Iso-centerets indflydelse Geometriske faktorer Geometriske faktorer spiller en væsentlig rolle ift. Decentrering. Når man decentrerer en patient ift. Iso-centeret, vil der kunne opstå forstørrelser eller formindskelser af anatomien. Dette er væsentligt ift. AEC ved decentrering i Y-aksen, da røntgenrøret og detektorerne roterer kontinuerligt omkring lejet. Dette kan føre til, at AEC beregner objektet som enten større eller mindre. Det kan føre til mere dosis (26, s.174). Figur 5, SOD er afstanden mellem røntgenrøret og objektet. SID er afstanden mellem røntgenrøret og detektorerne (26) På figur 5 er det illustreret, hvordan forstørrelse opstår, når der er afstand mellem objekt-rør og rør-detektorerne. I vores forsøg ændrer vi kun objekt-rør-afstanden og objekt-detektor-afstanden vha. decentrering i Y- og X-aksen (SOD og OID). 28

30 6.3.2 Bowtie-filter Dette filter spiller også en rolle i både billedkvalitet og dosis. Dens funktion er at variere fotointensiteten over det skannede område. Det ville sige, at med korrekt centrering vil den mediale del af kroppen få mere stråling end de perifere dele af kroppen. Dette er klart en fordel, da de perifere dele kræver knap så mange stråler for at fremstille det diagnostisk brugbart. Hvis man decentrerer patienten i x eller y-plan vil bowtie-filterets filtrering ikke længere stemme overens med patientens figur. Konsekvensen for dette vil være, at patientens perifere dele rammes af den kraftige intensitet, som findes i midten af strålebundet, og det vil samtidig give dårligere billedkvalitet (26, s ). Figur 6, her kan man se bowtie-filterets påvirkning af strålebundtet (9). 6.4 AEC AEC er en teknik, som benyttes til at optimere dosis til patienten og til at sikre opnåelse af en konstant billedkvalitet uanset patientens størrelse. Teknikken AEC har størst virkning ved skanningsområder, hvor der er forskellige attenuationskoefficienter. AEC virker ved, at der eksponeres, indtil den fastsatte svækkelseskoeffecient opnås (6, s.235). Herunder vil vi redegøre for Phillips Brilliance CT 64-Channels egen AEC-metode DoseRight Automatic Current Selection (ACS) ACS optimerer dosis for hver patient baseret på de planlagte scanninger ved at forslå de lavest mulige mas-værdier. Det gøres for at vedligeholde diagnostisk brugbar billedkvalitet med lavest mulig dosis igennem undersøgelsen (19, s.9). ACS beregner automatisk mas-værdien, ift. patientens diameter og svækkelseskoeffecienten i skanningsregionen. Patientens maksimale diameter bliver beregnet via et eller flere surview (27, s. 6). ACS anvender den maksimale diameter til at foreslå en mas-værdi. Det sker ud fra en klinisk på forhånd bestemt reference, som 29

31 svarer til patientens vægt og den valgte protokol. Scanneren skalerer mas, for at opnå lavest mulig dosis og støjniveau, alt efter patientens diameter Z-Modulation Z-modulation virker ved at beregne patientens størrelse langs z-aksen. Således vil tykkere kropsdele som abdomen dæmpe stråler i højere grad end thorax, og dermed er der ingen mulighed for at benytte en fast ma. Z-modulation er egnet til at ændre mas automatisk langs patientens z-akse og opretholde en ensartet billedkvalitet. Derved opnås det fastsatte støjniveau for de forskellige tykkelser af den undersøgte anatomi (6, s. 236). Herunder vil vi redegøre for Phillips Brilliance CT 64-Channels egen z-modulation, som benævnes Z-dom. Z-dom Den gennemsnitlige dæmpning af røntgenfotoner kan variere en del langs Z-aksen (cranio-caudal). Thorax områdets gennemsnitlig dæmpning af røntgenstråler kan være meget lavere end abdomens. Dette sker på grund af mængden af luft i thorax-området i forhold til abdomen. Ud fra surview beregnes en z-profil af patientens diameter (rød linje). Profilen anvendes til netop at modulere mas for hvert eneste snit, baseret på ACS (gul linje). Den maksimale, gennemsnitlige og minimale mas vises til den planlagte skanning, og den procentvis reduktion af dosis vises med de rekonstruerede billeder (27). 30

32 Figur 7, et eksempel på en beregnet mas-værdi af en thorax-abdomen-undersøgelse vha. z- modulation (27). 6.5 Dosis I denne opgave måler vi dosis i form af CTDI VOL og DLP, da skanneren afgiver disse på skærmen. Dette giver også et indblik i den estimerede forskel på dosisdecentrering på fantomet. Disse betegnelser er brugbare i sekventielle skanninger af en samlet volumen med en enkel skanning (4, s. 186). CTDI og DLP kan ikke bruges som en præcis vurdering af dosis til patienten. Fantomer er cylinderformede, og repræsenterer ikke de forskellige vævstyper, som rigtige patienter har (4, s. 179). CTDI VOL og DLP kan dog bruges til at beregne den effektive dosis CTDI I CT er det svært at måle den præcise dosis til individuelle organer, men det er muligt at måle den forventede dosis ved brug af fotoner som reference (8, s ). Modsat konventionel røntgen roterer røntgenrøret kontinuerligt under en CT-skanning. For at beskrive den dosis, et enkelt CTsnit giver, anvender man udtrykket Computed Tomography Dose Index (CTDI) (4, s. 178). CTDI er beregnet ved hjælp af dosis-beregninger på et Plexiglas fantom (4, s. 178). CTDIVOL CT-undersøgelser i dag bruger helical-skanninger, b.la. pga. dosisbesparelse og hurtigere skanningstider. Derfor anvender flere skannere betegnelsen CT Dose Index Volume (CTDI VOL ) (9, s. 119). For at beregne dosis i z-axis anvendes CTDI VOL som udregnes således: CTDI VOL = CTDI W /Pitch CTDI W = weighted CTDI, som er en betegnelse for den gennemsnitlige dosis i x-y axis, i stedet for z- axis (6, s.228). Pitch = afstanden lejet bevæger sig i mm pr. 360 graders rør rotation (4, s. 89) DLP DLP er endnu en måde at betegne dosisbeskrivelse i CT på. Mens CTDI VOL er en betegnelse for eksponering pr. snit af væv, er DLP en betegnelse for samlet mængde eksponering for en serie 31

33 skanninger (6, 229). DLP beregnes, hvis længden af det skannede område og CTDI VOL kendes i forvejen: DLP = CTDI VOL * skan længde (8, 229). Mens CTDI VOL ikke er afhængig af skanlængden, er DLP direkte proportionel med skanlængden (6, 229). Disse betegnelser er ikke ment som et præcist estimat af dosis til patienten, men kun ment som et index af eksponeringen i en CT-skanning (6, 229) Effektiv dosis Effektiv dosis er en beregnet dosis, som anvendes til at vurdere risikoen af forskellige organers biologiske skader og radiosensitiviteten. Effektiv dosis beregnes ved at finde DLP og konverteringsfaktoren, så formlen kommer til at se således ud: DLP * konverteringsfaktoreren Resultatet af dette angives i msv (6, s. 220 og 9, s ). I figur 1 i 1.0 Indledningen kan man se konverteringsfaktoren for abdomen, som vi anvender i vores opgaver. Ifølge Sundhedsstyrelsen får en beboer i Danmark i gennemsnit ca. 4 msv om året fra naturlig og medicinsk stråling. Fjerner man den medicinske stråling fra beregningen, får hver dansker ca. 3 msv om året (2). 6.6 Stråleskader Somatiske stråleskader Det er alle typer af celleskader, bortset skader på kønsceller. Det, som er karakteriseret ved somatiske skader, er, at det er begrænset til den bestrålede person. Somatiske skader inddeles i deterministiske og stokastiske skader (28, s, 63) Stokastiske stråleskader: Stokastiske stråleskader er karakteriseret ved: - En stokastisk (tilsyneladende tilfældig) forekomst. - Ingen entydig sammenhæng mellem dosisstørrelse og skadens grad. - Lang latenstid (år/årtier). 32

34 - Ingen med sikkerhed påviselige tærskeldoser. Stokastisk effekt De stokastiske effekter er dem, som fortæller om sandsynligheden for stråleskader, frem for hvor hård en stråleskade er. Risikoen for stråleskader stiger, desto mere dosis øges. Modsat de deterministiske skader, findes der ingen grænsedosis for sandsynligheden. Den "linear no threshold" (LNT), viser, at selv en lille dosis giver en risiko for biologiske effekter. Dette betyder, at der er ingen risikofri dosis. Mens de deterministiske skader er celledød, defineres stokastiske skader som cellebeskadigelser og forandringer og optræder typisk som cancer, leukæmi osv. (6, s. 221 og 28, s. 70). 7.0 Empirisk fremgangsmåde Vi anvender en CT-skanner. Her starter vi med at finde en ofte anvendt CT-abdomen-protokol på afdelingen frem til skanningerne. Denne vil anvendes under hele forsøget. Vi udfører rengøring af gantry og lejet for at undgå f.eks. kontrastrester. Der spørges om, hvornår der sidst er blevet fortaget konstanskontrol under pilotforsøget. Disse indebærer lysmarkering, støj og CT-tal for vand (11, bilag 2). Skemaer klargøres til at notere data ned på, og body-fantomet gøres klar til positionering på iso-centeret. Vi fandt fantomets placeringspunkt, som er punktet, der benyttes til at centrere fantomet i iso-centeret. Under vores pilotforsøg under samarbejde med en CTsuperbruger fra afdelingen fandt vi midtpunktet i fantomets Y-plan i abdomen. Denne blev målt til at være 18 cm lang. Heraf fandt vi vha. en lineal halvdelen, som blev målt til 9 cm, dette kan ses på figur 8: 33

35 Figur 8, oversigt over fantomets centreringspunkt i Y-aksen. Ud fra det dette punkt anlagde vi tape og en streg med kuglepind for at bibeholde centreringspunktet under hele forsøget. Når fantomet bliver lejret i iso-centeret, er lejets højde på 90 mm. Positionen af fantomet ville blive fastholdt i Y-aksen, da det er lejet, vi ændrer højden på. Fantomet bliver lejret med feet-first og placeres centralt på lejet. Her vil der scannes i 7 forskellige positioner af lejet i Y-aksen. Disse er følgende: iso-centeret, 2, 4 og 6 cm over- og under isocenteret. Den benyttede protokol til vores forsøg benytter sig kun af et AP-surview (Z-dom). Derfor har vi i projektet ikke valgt at decentrere både mod højre og venstre fra iso-centeret. Dette skyldes de geometriske faktorer, som ikke har en indflydelse på et AP-surview, hvis man decentrerer i X- aksen. Derfor har vi valgt kun at decentrere mod venstre for at illustrere dennes effekt på billedkvalitet og dosis. I X-aksen vil vi ændre placeringen af fantomet ved hjælp af en lineal og tape for at opretholde startpositionen. Her vil vi foretage 3 scanninger, der vil blive ændret med 2, 4, og 6 cm til venstre, dette er igen illustreret på figur 9: 34

36 Figur 9, oversigt over centreringspunktet i fantomets X-akse samt de tre forskellige decentreringspositioneringspunkter i X-aksen. Laserlyset i billedet ovenover repræsenterer iso-centeret, mens hver streg på tapen repræsenterer henholdsvis 2, 4 og 6 cm fra iso-centeret i X-aksen. Vi benytter os af 3 tapes på fantomet til at reproducere de samme skanningsområder fra under symfysen til processus xiphodeus. Under alle skanninger benytter vi os af præcis samme skanningslængde, svarende til 424,4 mm. Dette kan ses på figur 10: 35

37 Figur 10, oversigt over centreringspositionerne samt skanningsområde. Vi positionerer fantomet efter hver skanning manuelt. Efter hver skanning får vi et nyt surview, og derfra planlægger vi det samme skanningsområde. Figur 11, oversigt over DFOV. Vi målte Display-field-of-view (DFOV), ved at måle ca. 2-4 mm fra trochanter major i X-aksen, og ca. 1-2 mm over diafragma på højre lunge, og 1-2 mm under symfysen i Z-aksen. Dette kan ses på figur 11 36

38 Efter hver skanning vil vi notere CTDI VOL, DLP, SD via ROI i det samme snit i et område i abdomen og af fantomets position. ROI bliver målt for at præcisere SD på et tilnærmelsesvist homogent område, her benytter vi os af det samme snit på leveren, som måles på snit 381 mm hver gang og af ROI med arealet på cirka 1010 mm. Vi måler ROI ved at placere ROI-cirklen ved leverens venstre side på snittet. Dette gør vi ved at placere underkanten af ROI-cirklen på højde med underkanten af vena porta. Med ca. 5 mm i afstand fra leverkanten for venstre side af vena porta. Herunder på figur 12 vises, hvordan disse ROI-målingerne blev udført: Figur 12, 4 cm under iso-center Iso-centeret 6 cm over iso-center 8.0 Resultater I dette afsnit vil vi præsentere vores resultater af empiri-indsamlingen fra hospital X. Resultaterne vil vi inddele i hovedgrupperne dosis og billedkvalitet. Under hovedgrupperne vil vi inddele vores resultater for Y- og X-aksen. Resultaterne af empiri-indsamlingen kan findes under bilag 1. Gennemsnittet er beregnet ud fra resultaterne, og det vil blive præsenteret i dette afsnit i form af diagrammer og tabeller. Derudover vil vi beregne den procentvise afvigelse fra hver decentrerings position, sammenlignet med iso-centeret. Den procentvis afvigelse fra 0, hvor 0 er iso-centeret (0 cm i tabellen), og tallene er fra det beregnede gennemsnit for hver position. Under hver position på tabellerne er der også angivet standardafvigelse for de indbyrdes observationer. Tabellen af vores resultater er opdelt i farver, som repræsenterer samme farve på graferne. De forskellige centreringspositioner bibeholder de samme farver i resultatskemaerne, tabellerne og graferne. Iso-centeret er tildelt den røde farve igennem hele projektet. T-test er udført for p-værdien, disse kan findes i bilag 1. 37

39 8.1 Dosis Y-akse - CTDI VOL Centrerings -6 cm -4 cm -2 cm 0 cm 2 cm 4 cm 6 cm position Gennemsnittet 3,20 3,25 3,26 3,26 3,32 3,33 3,33 (mgy) Procentvise 1,9% 0,3% 0% 0% 1,8% 2,1% 2,1% afvigelse fra isocenteret Standard afvigelse 0 0, , Figur 13, tabel over gennemsnittet af vores CTDI VOL data og den procentvise afvigelse for CTDI VOL, fra iso centeret i Y-aksen, samt standardafvigelsen for de indbyrdes observationer. Figur 14, graf over CTDI VOL i y-aksen. På figur 14 ses CTDI vol for de forskellige positioner for fantomet i Y-aksen. I iso-centeret blev CTDI vol målt til at være 3,26 mgy. Værdien ændrer sig ikke særlig meget. Det kan også ses på tabellen. Den største procentvise afvigelse blev fastlagt til at være omkring 2%. Den største ændring i CTDI vol blev målt til at være ved 4 cm over iso-centeret på 3,33 mgy. Hvor -4 og -6 cm blev målt til at være mindre end iso-centerets målte CTDI vol tal, disse blev fastlagt til at være 3,25 og 3,20 mgy. Det ses, at CTDI vol gradvist stiger, jo højere der centreres fra iso-centeret, mens det omvendte sker, jo længere under iso-centeret, der skannes. Ændringer i standardafgivelsen for hver position 38

40 er minimal, hvor den største standardafvigelse er for 2 og -4 cm på 0,02 og 0,03. Der er flere positioner, som slet ikke afviger overhovedet på de 5 gentagelser, der lavet for hver position X-akse - CTDI VOL Centrerings 0 cm 2 cm 4 cm 6 cm position Gennemsnittet 3,26 3,25 3,13 3,08 (mgy) Procentvise 0% 0,3% 4,2% 5,8% afvigelse fra iso-centeret Standard afvigelse 0 0, ,02 Figur 15, tabel over gennemsnitter af vores CTDI vol data og den procentvise afvigelse for CTDI vol fra iso-centeret for X-aksen, samt standardafvigelsen for de indbyrdes observationer. Figur 16, graf over CTDI vol i X-aksen. I figur 16 ses en graf over CTDI vol for decentrering i X-aksens venstre side. Der ses en gradvis forringelse af CTDI vol jo længere væk, fantomet er placeret fra iso-centeret. Iso-centeret blev målt til at være 3,26 mgy, mens 6 cm mod venstre blev målt til at være 3,08 mgy. Denne mindskning gav ca. 6% forskel i CTDI vol målt i mgy. Som ved Y-aksen er standardafvigelsen for X-aksens 39

41 positioner minimale. Iso-centerets og 4 cm mod venstre afviger ikke, mens 2 cm afgiver med 0,004. Den største ses på 6 cm mod venstre, som afviger med 0, Y-akse - DLP og effektiv dosis Centrerings -6 cm -4 cm -2 cm 0 cm 2 cm 4 cm 6 cm position Gennemsnit-tet 155,98 158,18 158,64 158,02 160,52 162,36 162,58 (mgy) Procentvise 1,3% 0,1% 0,4% 0% 1,6% 2,8% 2,9% afvigelse fra isocenteret Standard afvigelse 0,23 1,43 0,31 0,13 0,74 0,52 0,79 Effektiv dosis (msv) 2,65 2,69 2,70 2,69 2,73 2,76 2,76 Figur 17, tabel over gennemsnittet af vores DLP-data og den procentviseafvigelse fra iso centeret for DLP i Y-aksen samt standardafvigelsen for de indbyrdes observationer. Nederst ses den effektive dosis. Figur 17 viser, at centrering over iso-centeret er stigende. Ved 2 cm over iso-center er den effektive dosis på 2,73 msv, og ved 4 cm og 6 cm over iso-centeret er den effektive dosis på 2,76 msv. Hvorimod med centrering under iso-centeret ses der ikke en lavere effektiv dosis, bortset fra ved -6cm som er 2,65 msv. 40

42 Figur 18, graf over DLP i Y-aksen. På figur 18 ses den rød bjælke, som er 0 i X-aksen i grafen, og som repræsenterer iso-centeret. Langs X-aksen præsenteres de 7 forskellige centreringspositioner. DLP i iso-centeret ligger på 158,02 mgy*cm og er stigende, jo højere centreringsposition over iso-center der benyttes. Figur 18 viser, at centreringspositioner under iso-centeret fører til, at 2 og 4 cm under iso-center giver højere DLP og dermed højere dosis. 6 cm under iso-centeret giver DLP på 155,98 mgy*cm og dermed lavere end ved iso-centeret. Den største øgning i DLP ses på 6 cm over iso-centeret, som gav 162,58 mgy*cm. På grafen ses også standardafvigelsen for hver centreringsposition. Her ser vi den mindste afvigelse for iso-centreret på 0,13, mens den største er -4 cm på 1, X-akse - DLP og effektiv dosis Centrering position Gennemsnittet (mgy) Procentvise afvigelse fra iso-centeret Standard afvigelse Effektiv dosis (msv) 0 cm 2 cm 4 cm 6 cm 158,02 158,94 152,62 150,66 0% 0,6% 3,5% 4,9% 0,13 0,68 0,16 0,79 2,69 2,70 2,59 2,56 41

43 Figur 19, tabel over gennemsnittet af vores DLP-data og den procentvise afvigelse for DLP fra isocenteret for X-aksen samt standardafvigelsen for de indbyrdes observationer. Nederst ses den effektive dosis. I figur 19 ses det, at effektiv dosis er stigende ved 2 cm i forhold til iso-centeret. Den effektive dosis er faldende ved 4- og 6 cm. Den højeste effektive dosis ses ved 2 cm til venstre fra isocenteret, mens den laveste er ved 6 cm til venstre. Den er beregnet til at være 2,56 msv. Figur 20, graf over DLP i X-aksen. På figur 20 ses der ved 2 cm centrering til venstre fra iso-centeret, at der gives den højeste DLP på 158,94 mgy*cm sammenlignet med iso-centerets på 158,02 mgy*cm. Ved 4 og 6 cm centreringspositioner ses der, at DLP er kraftigt faldende og har en procentvisafvigelse fra isocenteret på ca. 4 %. Positionen længst mod venstre -6 cm fik også den laveste DLP på 150,66 mgy*cm. Som ved decentrering i Y-aksen ses den mindste afvigelse for iso-centeret ved måling af DLP for 5 observationer. Den største afvigelse finder man på 6 cm venstre fra iso-centeret, som gav en afvigelse på 0, Billedkvalitet Som tidligere nævnt har vi målt støjen i vores forsøg i form af SD. Herunder vil vi præsentere vores resultater vha. grafer og gennemsnittet af vores resultater samt procentvisafvigelse. 42

44 8.2.1 Y-akse - SD Centrerings -6 cm -4 cm -2 cm 0 cm 2 cm 4 cm 6 cm position Gennemsnittet 16,50 16,28 15,38 14,5 15,98 15,4 16,74 Procentvise afvigelse fra iso-centeret 13,8% 12,3% 6,1% 0% 10,2% 6,2% 15,5% Figur 21, tabel over gennemsnittet af vores SD-data og den procentvise afvigelse for SD fra isocenteret for Y-aksen. Figur 22, graf over SD i Y-aksen. Figur 22 viser øgningen af SD, når centreringspositionerne ændres. Den laveste SD blev målt i isocenteret. Der sker en øgning i SD-værdien, jo mere decentrering der er. Fra 2 cm til 4 cm falder SD dog fra 15,98 til 15,4. Decentrering af fantomet over iso-centeret viser en større forskel end decentrering under iso-centeret. Den største forskel ses i 6 cm over iso-centeret, som blev målt til hele 15,5% afvigelse fra iso-centeret X-akse - SD Centrerings position Gennemsnittet Procentvise afvigelse fra 0 cm 2 cm 4 cm 6 cm 14,50 15,96 16,62 16,02 0% 10,1% 14,6% 10,5% 43

45 iso-centeret Figur 23, tabel over gennemsnittet af vores SD-data og den procentvise afvigelse for SD fra isocenteret for X-aksen. Figur 24, graf over SD i X-aksen. Figur 24 viser, at decentrering med 4 cm i x-aksen har den højeste SD, svarende til 16,62. Ved 2 og 6 cm decentrering til venstre er SD faldende med ca. 4 % i forhold til ovennævnte decentrering ved 4 cm. Der ses ved Iso-centeret den laveste SD på 14,50 og en afvigelse på ca % i forhold til de andre centreringspositioner. 9.0 Analyse I dette afsnit vil vi analysere vores data vha. statistik som nævnt under afsnittet 5.6 Empirisk dataindsamling. Derudover analyserer vi også den valgte artikel efter præsentation af resultaterne og bias. Vi vil undersøge, om forskellene imellem iso-centeret og de 9 forskellige decentreringspositioner er signifikante. Dette undersøger vi vha. udførelse af parret t-test, som giver muligheden for at bekræfte eller forkastes vores nulhypotese. Disse beregninger findes under bilag 1. Vores nulhypotese lyder: Der er ikke signifikant forskel i dosis og billedkvalitet, når man skanner i iso-centeret sammenlignet med skanninger i de indbyrdes 9 decentreringspositioner i Y- og X-aksen. Udførelsen af den parret t-test vil ske vha. programmet Microsoft Excel, som kan ses under bilag 1. 44

46 Forkastes 0-hypotesen, anvendes i stedet den alternative hypotese (H1): Der er signifikant forskel i dosis og billedkvalitet, når man skanner i iso-centeret sammenlignet med skanninger i de indbyrdes 9 decentreringspositioner i Y-og X-aksen. Herunder illustreres vores p-værdi for de 3 parametre, CTDI VOL, DLP og Støj i form af SD. Effektiv dosis er præsenteret sammen med DLP i figur 25. Dette vil præsenteres vha. tabeller for at gøre det anskueligt for læseren. 9.1 CTDI VOL Centrerings CTDI VOL mgy Standard P-værdi 0-hypotese Positioner Gennemsnit Afvigelse Iso-center 3, Y 2 cm 3,32 0,03 0,016 Forkastes Y 4 cm 3,33 0 1,8369E-112 Forkastes Y 6 cm 3,33 0 1,8369E-112 Forkastes Y -2 cm 3, Bekræftes Y -4 cm 3,25 0,02 0,374 Bekræftes Y -6 cm 3,20 0 3,903E-113 Forkastes X 2 cm 3,25 0,004 0,016 Forkastes X 4 cm 3,13 0 5,10668E-59 Forkastes X 6 cm 3,08 0,03 0,00014 Forkastes Figur 25, tabel over gennemsnit for CTDIvol og indbyrdes standardafvigelser af DLP for den samme position. P-værdierne illustrerer de enkelte positioners signifikans sammenlignet med iso-centeret. På figur 25 ses det, at standardafvigelsen for hver centreringsposition har en meget lille afvigelse. Selvom CTDI VOL -gennemsnittet for hver position ikke virker til at afvige meget fra iso-centeret, viser p-værdierne lige det modsatte. Her kan man på tabellen se, at på de fleste decentreringspositioner, findes der en signifikant forskel i forhold til iso-centeret. Dette ses stort set gennem alle decentreringspositionerne, og dermed kan 0-hypotesen forkastes, og den alternative 1-hypotese kan anvendes. Dog afviger to positioner fra decentrering i Y-aksen (-2 og - 4), hvor 0-hypotesen bekræfter at der er en tendens i påvirkning, men der er ikke er en signifikant forskel. 45

47 9.2 DLP Centrerings DLP mgy * Standard Effektiv dosis P-værdi 0-hypotese Positioner cm Afvigelse (msv) Gennemsnit Iso-center 158,02 0,130 2, Y 2 cm 160,52 0,746 2,73 0,0012 Forkastes Y 4 cm 162,36 0,522 2,76 7,7606E-05 Forkastes Y 6 cm 162,58 0,798 2,76 0,00015 Forkastes Y -2 cm 158,64 0,313 2,70 0,025 Forkastes Y -4 cm 158,18 1,434 2,69 0,81 Bekræftes Y -6 cm 155, 98 0,238 2,65 0,0002 Forkastes X 2 cm 158,94 0,684 2,70 0,058 Bekræftes X 4 cm 152,62 0,164 2,59 1,18898E-06 Forkastes X 6 cm 150,66 0,792 2,56 2,46753E-05 Forkastes Figur 26, tabel over gennemsnit for DLP, effektivdosis og indbyrdes standardafvigelser af DLP for den samme position. P-værdierne illustrerer de enkelte positioners signifikans sammenlignet med iso-centeret. Figur 26 viser, at vores opstillede 0-hypotese bliver forkastet i 7 ud af 9 for de forskellige centreringspositioner for DLP målingerne. 0-hypotesen bekræftes ved positionerne 4 cm under iso-centeret i Y-aksen, og 2 cm decentrering til venstre i X-aksen. Positionen 4 cm under isocenteret i Y-aksen indeholder også den største indbyrdes standardafvigelse af observationerne, i forhold til hvor der i iso-centeret ses den mindste indbyrdes standardafvigelse af observationerne. Den effektive dosis er beregnet til 2,69 msv i iso-centeret. Den stiger, jo mere fantomet decentreres over iso-centeret. Når der decentreres under iso-centeret, ses der i -2 cm en øgning på 0,01 msv. Ved -4 cm forbliver msv ens som ved iso-centeret, og ved -6 cm falder dosis. I X- aksen stiger den igen med 0,01 msv ved 2 cm til venstre fra iso-centeret, men ved de resterende to positioner i X-aksen, sker der et fald på op til 0,20 msv. 9.3 Støj (SD) Centrerings Støj (SD) P-værdi 0-hypotese Positioner Gennemsnit 46

48 Iso-center 14, Y 2 cm 15,98 0,034 Forkastes Y 4 cm 15,40 0,021 Forkastes Y 6 cm 16,74 0,003 Forkastes Y -2 cm 15,38 0,068 Bekræftes Y -4 cm 16,28 0,021 Forkastes Y -6 cm 16,50 0,024 Forkastes X 2 cm 15,96 0,002 Forkastes X 4 cm 16,62 0,004 Forkastes X 6 cm 16,02 0,0004 Forkastes Figur 27, tabel over gennemsnit for SD og indbyrdes standardafvigelser af DLP for den samme position. P-værdierne illustrerer de enkelte positioners signifikans sammenlignet med iso-centeret. Udregningerne for SD til de forskellige centreringspositioner og deres p-værdi har vist, at vores 0- hypotese forkastes på nær centreringens positionen ved 2 cm i Y-aksen. Det laveste gennemsnit for SD ses på iso-centeret, hvorimod den største ses på 6 cm over Y-aksen. 9.4 Delkonklusion til analyse Når vi ser på vores målte resultater og den tilhørende analyse til hver målte parameter, ser vi, at vores anvendte teori og artikel, vi har valgt, viser en tendens til at passe med de p-værdier, vi har fået. 0-hypotesen forkastes i alle positioner, bortset fra to positioner ved DLP-målinger, -4 cm i Y- aksen og 2 cm i X-aksen. Det samme ses i CTDI vol, her ses der en bekræftelse af 0-hypotesen for -2 cm- og -4 cm i Y-aksen. I SD af støj ses der kun på en position bekræftelse af 0-hypotesen. Den ses på -2 cm ved Y-aksen. Ud fra disse antagelser kan vi forkaste vores 0-hypotese ved de forkastede positioner og erstatte den delvist med den alternative hypotese, 1-hypotesen. Det vil altså sige, at der er en tendens til påvirkning af dosis og billedkvalitet, dog ikke 100%. Hermed kan vi se, at teorien delvist holder: jo mere der decentreres fra iso-centeret, desto mere/mindre vil dosis og mængden af støj målt i SD stige. Dette gælder dog ikke for alle positionerne. Dette vil vi diskutere nærmere under diskussionsafsnittet. Vores resultater giver ikke et konkret svar, da resultaterne for p-værdierne afviger i 5 målinger ud af 27, dette vil vi diskutere under 10.0 Diskussion. 47

49 9.5 Bias Fejl, som kunne forekomme i løbet af det eksperimentelle arbejde, bliver også kaldet bias. I dette afsnit gennemgår vi de bias, som kunne have haft en indflydelse på vores dataindsamling (29). Til empiriindsamling skulle vi placere fantomet i iso-centeret, men der er ikke nogen klare teoretiske forklaringer på, hvordan man finder fantomets midtpunkt i iso-centeret. Under pilotforsøget i samarbejde med CT-superbrugeren kom vi frem til, at den optimale måde er at finde midtpunktet af fantomets Y-akse. Dette punkt var også det bredeste punkt i X-aksen, og her markerede vi det punkt til at ligge i iso-center med tape og kuglepind. Dette er vist på figur 5. Display-field-of-view (DFOV), kan havet haft en indflydelse på dosis, der da ikke var nogen præcise fremgangsmåde til at bestemme præcis samme DFOV størrelse til alle observationer. Vi prøvede så vidt muligt at vælge samme størrelse DFOV til hver skanning. Bredden af DFOV var referencepunktet valgt til at være lige efter hofterne i X-aksen, og i Z-aksen fra over diafragma og til symfysen. De fleste kvantificerbare resultater er beregnet til bl.a. t-test, som har en mulig bias, da der er mulighed for fejlfortolkning og aflæsning af data, denne bias er forsøgt formindsket vha. statistisk vejledning. Størrelsen af ROI på det tilnærmelsesvise homogene felt eksisterede der ikke teori om. Der er derfor tvivl om, om størrelsen var tilpas. Dog er vi opmærksomme på at holde størrelsen på ROI tilnærmelsesvis tæt på hinanden i enhver observation. En af de bias, som muligvis kan havet påvirket vores resultater ift. SD, er måling af ROI. Dette skulle foretages med et koordinatsystem for at sikre, at ROI var i præcis samme position hver eneste gang. Vi kan se i vores resultater for DLP-målinger, at der er variationer i resultaterne. Det stemmer ikke helt overens med teorien. Da DLP er et produkt af CTDI vol, burde de følges ad for hver centreringsposition, dette har vist sig ikke at passe på enkelte positioner. I decentreringen af fantomet i X-aksen lå fantomet lidt skævt pga. lejets buede form. Dette prøvede vi ikke at rette op på, da en eventuel pude potentielt kunne påvirke resultaterne pga. 48

50 ekstra absorption af strålebundtet. Vi er dog opmærksomme på, at fantomet ikke lå 100% lige på rygleje, dette vil vi diskutere i afsnit 10.0 Diskussion. Ifølge bekendtgørelse 975 skal der udføres konstantkontrol ugentligt i CT (10, bilag 2 i bekendtgørelsen). På hospital X var der udført konstantkontrol. Dette var blevet udført 7 dage forinden, og det skulle have været udført den dag, vi var på afdelingen for at indsamle vores data. Afdelingen havde ikke udført kontrollen endnu, men da dagen ikke var omme, vurderede vi dette som acceptabelt. I det næste afsnit vil vi analysere artiklen. Vi vælger her at beskrive og analysere formål, baggrund, metode, materialer, resultater og konklusion. 9.6 Artikelanalyse Effect of patient centering on patient dose and image noise in chest CT. Artiklen er udarbejdet af 4 forfattere: Kaasalainen T, Palmu K, Reijonen V, Kortesniemi M. Artiklens formål er at undersøge decentrering i Y-aksens effekt på dosis og støj i en thorax CTscanning af forskellige størrelser af patienter, og det ved brug af antropomorfe fantomer og studier. Formålet med artiklen er at undersøge CT-skanninger, som gør brug af AEC og bowtie-filter til at vurdere patientstørrelsers indflydelse på dosis og støj, og i hvilken grad decentrering påvirker disse. Metode og materialer: Artiklen er skrevet på bagrund af tre antropomorfe fantomer i forskellige størrelser. Undersøgelsen gør brug af en 64-slice CT-skanner fra GE (LightSpeed VCT XTe) og kliniske thoraxprotokoller til CT. De anatomiske referencer af fantomerne, som er anvendt, svarer til: nyfødt, 5- årig og voksen kvinde. Deres vægt og størrelser afhænger også af, hvilken aldersgruppe de repræsenterer. Af de tre fantomer er den voksne kvinde (ATOM Model 702-D, CIRS) den, som minder mest om PBU-60. Bowtie-filteret er også valgt efter patientstørrelse (lille eller stor). Alle fantomer blev skannet i helical og med syv forskellige vertikalniveauer af patientlejet. Decentrering af alle fantomer foregik i Y-aksen, 6 cm under og over iso-centeret, altså -6, -4, -2, 0, 2, 4- og 6cm. For at måle dosis er der 49

51 blevet anvendt dosis-monitorerings software (DoseWatch, version 1.2, GE Healthcare) til at analysere skanningsdata af alle fantomer. Dosis er blevet registeret som CTDI VOL og DLP. Støj var determineret ved hjælp af volume-of-interest (VOI). Både PA og Lateral-scouts blev anvendt for at beregne dosis vha. AEC (23). Resultater: Artiklen har benyttet sig af deskriptiv statistik for at illustrere forskellen i dosis og støj for de forskellige centreringspositioner. Tabellen (figur 28) herunder viser sammenhæng i CTDI VOL angivet i Y-aksen som milli gray (mgy) som funktionen til, hvor mange cm fantomerne er decentreret fra iso-centeret. Der ses en sammenhæng mellem øget decentrering og dosis: Figur 28, graf over CTDIvol i forskellige centreringspositioner og de forskellige fantomer. Figur 29, graf over støjniveau i forskellige centreringspositioner og de forskellige fantomer. 50

52 Der er en relativ øgning i støj, ift. referenceniveauet som funktion af decentrering vertikalt i Y- aksen. Øgning i støj er mere synlig ved brug af laterale oversigtsbilleder for AEC og ved decentrering under iso-centeret. Støj forekommer sjældnest ved ukorrekt centrering under isocenteret for et voksent fantom, når der kun anvendes PA-oversigtsbilleder. Positionerne over isocenteret gav mere støj end ved iso-centeret. Konklusion: Resultaterne viser, at decentrering af patienten under iso-centeret medfører stigning af både dosis og støj til patienten målt som CTDI VOL og vist som graf for støj til fantomerne. Lige meget hvilken størrelse patienten har, har decentrering under iso-centeret en negativ indflydelse på støj og dosis. I næste afsnit vil vi diskutere de målte resultater og sætte dem op imod den anvendte teori, den valgte artikel og mod problemstillingerne, som blev præsenteret tidligere Diskussion I dette afsnit vil vi først diskutere den valgte metode til vores problemfelt. Derefter vil vi diskutere den valgte teori og dernæst den indsamlede empiri Diskussion af metode Vi har på baggrund af vores problemfelt valgt at bruge den kvantitative tilgang, da det er målbare data, som vi har indsamlet, beregnet og analyseret. For at sikre opgavens reliabilitet og validitet har vi taget højde for de positivistiske videnskabskriterier. Det kan dog diskuteres, hvorvidt de kriterier er helt opfyldte, da det er et fantomstudie, og der er opstået få skævheder i resultaterne, som er beskrevet i afsnittet 9.0 Analyse. Metodeafsnittet i vores opgave er der fyldestgørende redegjort for, derfor vurderes denne til at være reliable. Da PBU-60-fantomet tilnærmelsesvis har samme svækkelseskoeffecienter som et menneske, mener vi, at projektet er delvist repræsentativt. Resultaterne er generaliserbare for den specifikke skanner, fantom og protokol. Kvalitativ metode anvendte vi ikke, da vi ikke ville inddrage det subjektive og de reflekterende elementer fra den kvalitative tilgang. Da vi har med hårde numeriske data at gøre, ville vi holde os objektive og rationelle, således vi ikke påvirker resultaterne. 51

53 Ser man på afsnittet 9.5 Bias kan man se de overvejelser, vi har haft omkring afvigelserne i vores resultater. Dette kan påvirke vurderingen af validiteten af resultaterne. Under ROI-målingerne af leveren målte vi SD vha. HU, men positionen af ROI placerede vi i venstre side af leveren, som muligvis kan være upræcis. Dette kunne have været mere præcis ved benyttelse af et koordinatsystem på arbejdsstationen for at placere ROI præcis samme sted. Dette benyttede vi os ikke af, da vi under vores pilotforsøg ikke blev introduceret til den korrekte måde at arbejde med ROI på. Dette kan måske have haft indflydelse på vores SD-resultater, da man under positionen 4 cm over iso-centeret i Y-aksen kan se en afvigelse i stigning af SD. Vores fremgangsmåde til at finde DLP for hver observation i centreringspositionerne kan muligvis havet påvirket resultaterne ift., hvad teorien siger om geometriske faktorer og AEC ift. DLP. Her kan vi i resultaterne se, at der i DLP ved -2 og -4 cm under iso-centeret i Y-aksen se en stigning ift. iso-centeret. Dette burde ifølge teorien blive mindre end iso-centeret pga. formindskelser. Vi mener derfor, at ved måling af DFOV kan der havet været nogle variationer, som har påvirket DLP, da der ikke er et referencepunkt for DFOV, som der er ved skanningslængde af fantomet Diskussion af problemfelter og analyse/resultater stillet op mod teorien I dette afsnit af diskussionen vil vi komme ind på resultater delt op i CTDI vol, DLP, effektiv dosis og SD. Disse vil vi diskutere og sætte op mod teorien, og til sidst vil vi komme ind på nogle af de problemfelter, vi præsenterede i afsnittet 2.0 Problemfelt CTDI VOL CTDI vol resultaterne ses på figur 13 og 14. Her kan man se, at i iso-centeret er CTDI vol - gennemsnittet er målt til at være 3,26 mgy. Vi kan se, at denne værdi falder, jo lavere fantomet decentreres under iso-centeret, mens den stiger, jo højere der decentreres over iso-centeret. Det viser sig, at den procentviseafvigelse viser sig ved op til 2,1% for decentrering over og 1,9% for decentrering under iso-centeret (figur 13). Ved -2 cm ses ingen afvigelse fra iso-centeret. Dette er den eneste decentreringsposition i y-aksen, som ikke afviger. Grunden til disse påvirkninger kan skyldes de geometriske faktorer; når fantomet decentreres over iso-centeret, vil fantomet være tættere på røntgenrøret under skanning af oversigtsbilledet. Derfor vil AEC (Z-dom) nu beregne fantomet som værende større i z-aksen og x-aksen. Dette fører til forstørrelse og dermed til højere dosis i form i CTDI vol. Ser vi på resultaterne for CTDI vol i X-aksen (figur 16) kan vi se, at jo længere vi centrerer til venstre side fra iso-centeret, desto lavere bliver dosis, og det med en procentafvigelse 52

54 på op til 5,8 % (figur 15). Grunden til dette kan skyldes lejets buede form, som gør, at fantomet vil ligge skævere, jo længere man decentrerer til venstre fra iso-centeret på X-aksen. Dette har muligvis gjort, at fantomet fremstod mindre i fantomets X-akse, da jo længere vi decentrerer imod venstre, jo skævere ville fantomet ligge. Det ville dermed føre til, at AEC beregner fantomet til at være mindre, end hvis fantomet var korrekt centreret i iso-centeret DLP Resultaterne i DLP-målingerne (figur 17 og 18) viser som CTDI vol, at når der decentreres over Y- aksen, ses der en stigning i DLP med en procentvisafvigelse på op til 2,9% fra iso-centeret. Ved decentrering under iso-centeret ses der en mindre afvigelse fra teorien i 2- og -4 cm under Y- aksen. Som tidligere nævnt i afsnittet DLP, er DLP et produkt, som beregnes ud fra den kendte CTDI vol. CTDI vol resultaterne viste sig at følge teorien ift. geometriske faktorer, ift. DLPresultaterne, som viste, at der er to afvigelser fra to decentreringspositioner fra teorien. Dette kan skyldes den upræcise fremgangsmåde ved måling af DFOV 9.5 Bias. Ved DLP-målingerne i X-aksen viser resultaterne det samme som ved CTDI vol- målingerne med en faldende dosis, jo længere der centreres til venstre side, på nær en afvigelse på decentrering ved 2 cm til venstre, hvor DLP er en smule højere end ved iso-centeret. For CTDI vol- målingerne gælder det samme for DLP-målingerne: At der måles lavere dosis jo mere mod venstre, der decentreres pga. skævhed i fantomet og i geometrisk faktor. I overensstemmelse med resultaterne fra artiklen kan vi se, at dosis stiger eller falder, alt efter hvordan fantomet decentreres SD Resultaterne for SD viser, at når der decentreres væk fra iso-centeret både i Y- og X-aksen, ses der en øgning i SD. Det er en indikator for forringelse i billedkvaliteten. Den procentvise afvigelse på Y- aksen viser en afvigelse på op til 15,5% over- og 13,8% under iso-centeret. Bowtie-filteret har en indflydelse på billedkvaliteten. Ved decentrering af fantomet Y-aksen formodes det at medføre en forkert placering af bowtie-filteret ift. fantomet. Dette kan resultere i, at strålingsbundtet fordeles ulige ift. fantomets anatomi, og dette vil altså føre til støj. Det kan derfor diskuteres, at bowtiefilteret har en indflydelse i støj ved decentrering, da bowtie-filteret er anbragt for at skabe ensartet strålebundt til objektet. Forstørres patienten ved decentrering over iso-centeret i Y- aksen, kan det muligvis føre til, at objektets perifere del ikke passer til bowtie-filteret. Det kan føre til øget dosis og ringere billedkvalitet i form af støj. Det omvendte tænkes at ske ved decentrering 53

55 under iso-centeret, hvor mere af fantomets perifere del vil bestråles inden for bowtie-filterets tynde område. Dette tages i AEC ikke i betragtning, når der skal beregnes dosis, altså at strålebundet ikke ændrer sig fordi der decentreres. Ved decentreringen i X-aksen sker der en misplacering af fantomets anatomi ift. strålebundtets udformning. De perifere dele af strålebundet rammer således den midterste del af fantomet. Dette kan føre til øget støj, men lavere dosis. Fordi fantomet er skævt placeret, vil den centrale del af fantomet placeres under bowtie-filteres bredde område, og derved vil flere stråler filtreres i bowtie-filteret og absorberes i fantomet. Dette stemmer også overens med CTDI vol- og DLP-resultaterne for decentrering i X- aksen. Grunden til, at 2 cm decentrering i venstre side i X-aksen fører til endnu mere dosis ift. de andre decentreringspositioner i X-aksen, kan være, at en større del af fantomet er under det midterste strålebundt ved bowtie-filteret. Dette kan påvirke den beregnede udgangsdosis, og mængden af støj øges, fordi fantomet er skævere. Jo mere mod venstre, der decentreres, jo større del af fantomet vil være under den tykke del af bowtie-filteret. Det vil resultere i, at færre fotoner, når frem til detektorpladen. Støj har størst indflydelse på LKO, da man altid er interesseret i en god LKO ved abdomen - skanninger, da der er organer med meget tætte svækkelseskoeffecienter i abdomen området. Derfor er en god LKO nødvendig for at skelne mellem disse organer som f.eks. leveren og nyrerne Effektiv dosis Effektiv dosis er et produkt af DLP, som giver et overblik over den samlede helkropsdosis og som nævnt under afsnittet Effektiv dosis anvendes det til at vurdere biologiske skader. Vores resultater viser, at den beregnede dosis i msv lå i mellem 2,56-2,76 msv. En beboer i Danmark får ca. 3 msv om året eksklusiv medicinsk dosis. Dette vil betyde, at med en af vores skanninger vil den årlige dosis komme til at blive ca. 5,5-5,7 msv på et år, hvis undersøgelsen kun udføres en enkelt gang. Ser man dog på figur 1, kan vi se, at reference- CTDI VOL, DLP og effektiv dosis er markant højere end vores oplyste og beregnede dosis. Dosis kan føre til stokastiske- og deterministiske skader, men da deterministiske skader mere forekommer i stråleterapien frem for ved diagnostisk røntgen, fokuserer vi kun på stokastiske skader. Ser vi på vores resultater for dosis, ser vi som sagt meget lavere dosis end referencedoserne fra Sundhedsstyrelsen. Som radiografer er det vigtigt at overholde ALARAprincippet, og derfor er det altid vigtigt at forsøge at mindske dosis. Selvom dosis er lav i vores 54

56 undersøgelser ift. referencedosis, kender vi ikke skanneren, protokollen, fantomet eller fremgangsmåden, sundhedsstyrrelsen har fundet Problemfelt Patienter med forskellige kropsformer kan have en indflydelse på muligheden for at centrere korrekt i iso-centeret. Disse patienter kan være bodybuildere, adipøse eller have anoreksi. Forskellige kropsformer kan være skyld i, at patienten bliver decentret fra iso-centeret. Det kan b.la. være, fordi det er sværere at vurdere området, der skal centreres i iso-centeret. Som påvist i figur 2 har overvægt en indflydelse i forhold til, at patienten påføres højere dosis. For patienter med høj BMI vil der kræves højere parametre. Derfor vil dette betyde mere dosis til patienten for at opnå den ønskede billedkvalitet. En reduktion af røntgenstråler pga. BMI vil betyde mindre signal til detektorerne, hvilket kan medføre, at billederne bliver støjfyldte, og det vil have indflydelse på den diagnostiske brugbarhed af optagelserne Diskussion af artiklen Vi vil diskutere vores resultater og valgte materialer sammenlignet med den valgte artikel Effect of patient centering on patient dose and image noise in chest CT med kriterierne at vi vil se på: resultater i form af dosis og støj, og metode/materialer i form af fantom og skanner (AEC) Resultater Når man ser på resultaterne for vores forsøg, kan vi sammenligne resultaterne af CTDI vol med artiklens resultater for PA-surview. Grunden til, vi ikke vil sammenligne med artiklens laterale resultater, findes i, at vores anvendte protokol kun gør brug af et AP-surview. Vores resultater for CTDI vol (figur 14) giver de omvendte resultater ift. artiklens resultater (figur 28). I vores resultater kan vi se, at CTDI vol stiger, jo højere fantomet centreres over iso-centeret, mens CTDI vol reduceres, desto lavere fantomet centreres under iso-centeret. Grunden til denne forskel mellem artiklens og vores resultater kan være, fordi de forskellige geometrisk faktorer spillede ind, da vi brugte et APsurview, mens artiklen har brugt PA surview. Dette kan muligvis betyde, at når vi centrerer over iso-centeret, kommer fantomet tættere på røntgenrøret, og der kan derfor opstå forstørrelser, som kan gøre, at AEC beregner fantomets diameter anderledes, end hvis fantomet var centreret i iso-centeret. Når artiklen anvender den omvendt metode, nemlig PA surview, forekommer det 55

57 omvendte fænomen, altså at når fantomet centreres over iso-centeret, vil den anvendte AEC i artiklen beregne fantomet til at være mindre. I figur 29 under afsnittet 9.6 artikelanalyse kan vi se, at artiklen har påvist, at støj påvirkes af decentrering fra iso-centeret. Artiklen benytter sig af en speciel softwaremetode til at beregne støjniveauer. Denne metode kan ikke sammenlignes med vores støjmålinger, derfor ser vi kun at decentrering fra iso-centeret har en indflydelse på støjniveauet Metode/materialer I vores projekt anvender vi PBU-60 fantomets abdomen område for at besvare vores problemformulering. I artiklen er der brugt tre forskellige størrelser af fantomer, men vi har sammenlignet vores resultater med voksenfantomet "ATOM Model 702-D, CIRS", fordi det er det fantom, som er tættest på vores PBU-60 body fantom, både ift. vægt og højde. Til vores empiriindsamling benyttede vi en Phillips brilliance 64-slice med doseright (Z-dom). Til sammenligning med artiklen har de anvendt 64-slice LightSpeed VCT XTe, fra GE Healthcare og brugt XY-modulation. Artiklen har til beregning af støj anvendt VOI, som er måling af et volumen, mens vi har anvendt ROI til at måle SD for HU i et omtrentligt homogent område. VOI er en 3D-baseret måling af et område. Dette kan muligvis havet haft en indflydelse i beregning af støjniveauerne. Denne metode havde vi ikke adgang til. Vi brugte i stedet ROI til at måle SD. Artiklen udførte forsøg ved at decentrere i udelukkende Y-aksen under- og over iso-centeret. Vi har valgt at gøre det samme, men derudover også decentrering til venstre fra X-aksen. Dette gjorde vi for at finde ud af påvirkning af dosis og billedkvalitet ved decentrering i X-aksen, da der ikke findes tilstrækkelig litteratur om dette. Artiklen nævner, at der ikke er så stor sandsynlighed i at decentrere i X-aksen pga. b.la. lejets buede form i siderne. De har derfor ikke lavet undersøgelser omkring X-aksen. Vi kan på den baggrund ikke sammenligne vores resultater fra X- aksen med artiklen. Artiklen har dog ikke overvejet patienters forskellige former, da disse måske kan have en indflydelse på, hvordan en radiograf vurderer patientens midtpunkt i X-aksen. Dette kom vi nærmere ind på i 10.4 Diskussion af problemfelt. Disse forskelligheder af materialer og software åbner for en mulighed for at sammenligne vores og artiklens resultater. Derudover kan forskelle i resultater opstå, da det er forskellige metoder, der 56

58 er anvendt. Det kan dog ses i artiklen, at decentrering har haft en påvirkning af dosis og støj, og den samme tendens ses for vores indsamlede resultater. Men variationerne af resultaterne viser ikke samme påvirkning af dosis og støj, dette kan skyldes de forskelligt anvendte metoder og materialer Konklusion Herunder i konklusionen afsnittet vil vi konkludere på vores problemformulering, set ud fra vores resultater: "Hvilken indflydelse har decentrering i Y-og X-aksen sammenlignet med iso-centeret af et fantom, i en CT-abdomen-protokol i forhold til billedkvalitet målt med SD i HU og dosis målt med CTDI VOL, DLP og effektiv dosis, når der anvendes AEC?" Vi kan hermed konkludere, at når der decentreres og måles på CTDI VOL, afviger resultaterne med op til 2,1 % i y-aksen ved 4- og 6 cm, og 1,9 % ved -6 cm. Ved X-aksen afviger resultaterne mere end ved Y-aksen, hvor 6 cm til venstre fra iso-centeret afviger CTDI VOL med 5,8 %. Efter vores statistiske beregninger kan vi konkludere, at to ud af de ni (-2 cm og -4 cm i Y-aksen) observerede positioner har bekræftet vores 0-hypotese, at der ingen signifikant forskel fandtes. De resterende syv positioner har resulteret i, at 0-hypotesen forkastes, og der er i stedet er indsat en alternativ hypotese. Hermed kan det konkluderes, at de fleste positioner af CTDI vol påvirkes af decentrering, mens to positioner ikke gør, dvs. at der er en tendens og ikke en 100 % klar konkludering om CTDI VOL påvirkes. Vi kan hermed konkludere, at når der decentreres og måles på DLP, afviger resultaterne med op til 2,9 % i Y-aksen ved 6 cm, og 1,3 % i 6 cm. Ved X-aksen afviger resultaterne mere end ved Y-aksen, hvor 6 cm til venstre fra iso-centeret afviger DLP med 4,9 %. Efter vores statistiske beregninger kan vi konkludere, at to ud af de ni (-4 cm i y-aksen og 2 cm til venstre fra iso-centeret i X-aksen) observerede positioner har bekræftet vores 0-hypotese om, at der ingen signifikant forskel er. De resterende syv positioner har resulteret i, at 0-hypotesen forkastes, og der er i stedet er indsat en alternativ hypotese. Hermed kan det konkluderes, at de fleste positioner for DLP påvirkes af decentrering, imens to positioner ikke gør, altså igen er der en tendens til påvirkning. 57

59 For SD kan vi konkludere, at med målingerne af decentreringspositionerne afviger resultaterne med op til 15,5 % i Y-aksen ved 6 cm, og 13,8 % cm ved -6 cm. Ved X-aksen afviger resultaterne med op til 14,6 % ved 4 cm. Efter vores statistiske beregninger kom vi frem til, at det kun er ved -2 cm i Y-aksen, det bekræftes. De resterende positioner for SD viser alle sammen en forkastelse af 0- hypotesen, som betyder, at vi kan konkludere at der er signifikant forskel i de resterende positioner sammenlignet med iso-centeret bortset fra -2 cm i Y-aksen, som bekræfter 0- hypotesen, igen er der en tendens men ikke 100 % klar konklusion. Vi kan samlet set konkludere, at vi ud fra vores statistiske beregninger for decentrering i Y- og X- aksen på et PBU-60 fantom med en ofte anvendt abdomen-protokol og en Phillips Brilliance 64- Slice CT-skanner at decentrering har en tendens til at påvirke billedkvaliteten og dosis for størstedelen af decentreringspositionerne, bortset fra ved 5 ud af 27 tilfælde. Vores forsøg er ikke generaliserbar for mennekser, men åbner op for muligheden for at videreforske, da den viser en tendens til at påvirke dosis og billedkvalitet Perspektivering I dette afsnit vil vi perspektivere ud fra vores projekt og tage udgangspunkt i vores erfaringer med denne opgave. Man kan udvide forsøget i fremtiden, så man undersøger og sammenligner forskellige skannere med den samme fremgangsmåde. Man kan også undersøge og sammenligne skannere, som benytter sig af både XY- og XYZ-modulation med vores anvendte skanner, som anvendte Z- modulation (Z-Dom). Der kan i et nyt projekt ses på f.eks. et vandfantoms påvirkning af dosis og billedkvalitet, når der decentreres fra iso-centeret. Projektet belyser et vigtigt emne, mht. ALARA-princippet. Det belyser, hvor vigtigt det er at centrere patienterne korrekt i iso-centeret og dermed skåne dem fra unødvendig dosis og forringelse af billedkvalitet. Decentrering problematikken er især vigtigt at tage op, for patienter med forskellige kropsformer, ved f.eks. thorax-abdomen protokol, da det er et stort område med forskellige attenuationskoeffecienter, som kan påvirke AEC. Vi mener derfor, at det vil være en god ide at sundhedspersonale er opmærksom på dette emne. 58

60 Igennem dette projekt belyses denne problemstilling. Det er derfor vigtigt, at radiografer altid er opmærksomme på dette, da det er en del af vores ansvar at levere den mest optimale service for vores patienter, ift. bekendtgørelse 975. Det kunne derfor tænkes, at afdelingerne på de forskellige hospitaler underviser radiografer evt. en gang om året eller b.la. igennem temadage, hvor afdelingerne er opmærksomme på bestemte emner. Vores projekt kan anvendes som et pilotforsøg til videreforskning i decentreringspåvirkning af dosis og billedkvalitet, da vores projekt viser en tendens til påvirkning af disse faktorer. I et fremtidigt studie vil målet være at påvise 100 % signifikansforskel i alle målte faktorer Litteraturliste 1. CT Referencedoser, oprettet januar [ ], 2. Strålingsguiden - ioniserende stråling, oprettet 30. januar [ ], 3. Landspatientregisteret - Radiologiske ydelser. [ ], 4. Kalender Willi A. Computed Tomography: Fundamentals, System Technology, Image Quality and Applications Publicis; udgave. 5. Strålebeskyttelse, opdateret 21. maj [ ], 6. Seeram Euclid. Computed Tomography: Physical Principals, Clinical Applications, and Quality Control. Saunders Elsevier; udgave. 7. Patient doses for CT examinations in Denmark, oprettet juli [ ], 8. Udvikling af kræft otte barrierer cellerne skal over. [ ], 9. Kusk Weber Martin. Multislice CT Billedekvalitet, Dosis og Teknik. Radiografiens Forlag; udgave. 59

61 10. Bekendtgørelse 975, oprettet [ ], Metallic Prosthesis: Technique to Avoid Increase in CT Radiation Dose with Automatic Tube Current Modulation in a Phantom and Patients, oprettet 12. Januar [ ], Den Danske kvalitetsmodel DDKM. [ ] Overvægt og fedme, opdateret [ ], kost/overvaegt-og-fedme/ 14. Kruuse Emil. Kvantitative forskningsmetoder i psykologi og tilgrænsende fag. Dansk psykologisk forlag; udgave. 15. Forskrifter for god praksis ved udvikling og forskning indenfor radiografi, oprettet [ ], _radiograf.pdf 16. Kvantitative metoder, opdateret [ ], etoder 17. Jacob Birkler. Videnskabs Teori: En Grundbog. Munksgaard Danmark; 2006, 1. udgave. 18. Daniel Andersen, Bent Havsteen, Povl Riis, Gert Almind, Elisabeth Bock og Mogens Hørder. Sundhedsvidenskabelig Forskning - En Introduktion. Fadl; 1999, 5. udgave. 19. Brilliance CT 64-channel configuration, oprettet maj [ ], Whole body phantom PBU-60. [ ] Klaus Johansen. Basal sundhedsvidenskabelig statistik. Munksgaard Danmark; 2006, 1. udgave 60

62 22. Hans Lund og Henrik Røgind. Statistik i Ord. Munksgaard Danmark; 2004, 1. udgave. 23. Effect of patient centering on patient dose and image noise in chest CT, oprettet juli [ ], Effect of patient centering on patient dose and image noise in chest CT, oprettet juli [ ], About AJR. [ ], Stewart Carlyle Bushong. Radiologic Science for Technologists: Physics, Biology and Protection. Elsevier; 2013, 10. Udgave. 27. The brilliance ict and dosewise strategies, oprettet [ ], AnnWenzel og Ib Sewering. Stråledoser, stråleskader, strålehygeijne. Munksgaard Danmak; 2005, 2. udgave. 29. Bias, opdateret [ ], bias 61

63 14.0 Bilag 14.1 Bilag 1 62

64 63

65 14.2 Bilag 2 64

66 Formål: Formålet med denne opgave er at vi vil undersøge, ud fra et teknisk perspektiv, hvilke konsekvenser decentrering i CT af fantomer har, i Y-og X-aksen, når der anvendes AEC, ift. givne dosis og billedkvalitet. Baggrund for projektet: Vi har i gennem vores klinik ophold oplevet problematik omkring decentrering af patienter i Computed Tomography (CT) undersøgelser. Centrering har stor betydning for, hvor brugbar undersøgelsen bliver ift. billedkvalitet og hvor meget dosis patienten får (1). Vi mener derfor det er relevant, at undersøge hvilke konsekvenser decentrering ved brug af dosismodulering, af patienter har. Konsekvenserne vi vil undersøge, er både patient dosis, og billede kvalitet relateret. I denne opgave ønsker vi at undersøge de to emner yderligere, med praktisk empiri indsamling og understøtte disse, med videnskabelig litteratur. Fra tidligere klinisk ophold, oplevede vi at decentrering af patienter, i forbindelse med dosismodulering, kan medføre unødvendig dosis og ringere billedkvalitet. Vi ønsker at se på, decentrering og Automatic Exposure Control (AEC) påvirkning af både dosis og billedkvalitet, på en ofte anvendt CT abdomen protokol. Hvis det ikke er muligt at måle dosis, så vil vi lave målinger vha. de opgivne CTDI og DLP tal. Problemformulering: Hvilke indflydelse har decentrering i Y-og X-aksen sammenlignet med iso-centeret, af et fantom, i en CT abdomen protokol, i forhold til billedkvalitet målt med SD i HU, og dosis målt med CTDI VOL, DLP og effektiv dosis, når der anvendes AEC? Metode valg: I denne opgave tages der udgangspunkt i et forskningseksperiment. Ud fra den opstillede problemformulering fokuseres der på numerisk empirisk data indsamling. Forsøgsbeskrivelse Vi tænker at komme efter afslutningen på en dagvagt, så vi ikke forstyrrer dagsprogrammet. Vi vil anvende en CT skanner, her vil vi starte med at åbne en ofte anvendt CT abdomen protokol på afdelingen, frem til skanningerne, denne vil vi anvende under hele forsøget. Vi vil udføre rengøring af gantry og lejet, for at undgå f.eks. kontrast rester. Vi klargør skemaer til at noterer data ned på, og gør det tilgængelige fantom klar til positionering centralt på gantryets iso-center. Fantomet bliver lejret med head first, og placeres centralt på lejret. Positionen af fantomet, ville blive fastholdt i y plan, da det er lejet vi ændrer højden på. Her vil der scannes i 7 forskellige positioner af lejet, disse 65

67 er følgende: iso-centeret, 2, 4 og 6 cm over og under iso-centeret. I x plan, vil vi ændre placeringen af fantomet, ved hjælp af en lineal og tape, hvor tape placeres på fantomets iso-center, og med linealen måles x antal cm fra iso-centeret, dette gøres for at opretholde starts positionen. Vi vil foretage 6 scanninger, der vil blive ændret med 2, 4, og 6 cm til højre, dernæst det samme til venstre (dette kan ændres alt efter plads på lejet). Vi vil gentage hver skanning flere gange for at undgå tilfældigheder i vores forsøg (2). Når vi har skannet alle positioner med body-fantomet, vil vi gentage præcis det samme med et konstanskontrolfantomet (vandfantom) i Y-aksen. Efter hver skanning vil vi notere CTDI VOL, DLP, SD via ROI i det samme snit i et område i abdomen og fantomets position, og ved vandfantomet vil vi notere lp/mm. Pilotforsøg Vi ønsker at komme forbi jeres afdeling, for at få stillet nogle spørgsmål til CT superbruger eller anden person, som kan svarer på vores spørgsmål, til udførelse af forsøget: Info om body- og vandfantomet, som er tilgængelig på afdelingen og hvordan iso-centeret bestemmes på de to fantomer. Info om hvordan CT skanneren opereres f.eks. hvilken CT abdomen protokol anvendes ofte på afdelingen, hvordan findes data frem på arbejdsstationen, hvordan måles ROI, påvise CTDI VOL og DLP af skanningen. Kan skanneren både måle SD og SNR på et udvalgt snit efter skanningen? Hvordan sikrer vi os at vi har samme snit at måle ROI i body fantomet og spatial opløsning i vandfantomet? Hvornår er der sidst udført konstanskontrol? Hvor meget plads er der til decentrering i Y-aksen på lejet? Vi ønsker at komme forbi en dag, eventuelt samme dag som forsøget udføres. Her vil vi afklare de forrige nævnte spørgsmål, og hvor langt tid der er brug for, til udførelse af forsøget. Forskningsetik I gruppen følger vi forskrifter for god praksis ved udvikling og forskning inden for radiograf faget, hvor dokumentet ligger under radiografrådets hjemmeside. Inden data indsamlingen startes, skal vi i gruppen lave overvejelser under hele projektets forløb, for at sikre at forskning og udvikling lever op til fastsatte etiske standarder med henblik på praksisetiske forsvarlighed. Det kræver overvejelser og opretholdelse af krav til etik, jura og videnskabelig redelighed for at opnå god praksis igennem projektet. Dette gør vi vha. ved ærlig formidling omkring vores resultater igennem vores empiri indsamling, De parter der skal sikres anonymitet er de personer som deltager 66

68 og udfører i udviklings- og forskningsprojekter, samt organisationerne hvor praksis data indsamling foregår. Dette gør vi ved ikke at nævne hospitalet vi laver empiri indsamling hos, ikke udgiver data tilhørende hospital og ikke udgive eller nævne navne på personer vi har snakket med fra hospitalet. Vi tilbyder afdelingen vores opgave og de indsamlet data hvis det ønskes. Dette kan tilbydes både før eller efter aflevering af projektet. 1. TothT, Ge Z, Daly MP. The influence of patient centering on CT dose and image noise.med.phys. 2007; 34(7): Kruuse Emil. Kvantitative forskningsmetoder i psykologi og tilgrænsende fag. Dansk psykologisk forlag; udgave Bilag 3 67

69 68

70 14.4 Bilag 4 69

71 70

72 71