Optimering af en columna lumbalis optagelse ved ændring af positionering og FFA

Optimering af en columna lumbalis optagelse ved ændring af positionering og Jakob Gjerlevsen Mai-Britt Johansen R04A Radiografuddannelsen CVU Lillebælt

Indholdsfortegnelse 1.0 INDLEDNING...3 2.0 PROBLEMFELT...4 2.1 PROBLEMFORMULERING...6 2.2 BEGREBSAFKLARING...6 3.0 METODE...6 3.1 OPGAVENS OPBYGNING...7 3.2 KRITISK STILLINGTAGEN TIL EMPIRI...10 3.3 METODISKE OVERVEJELSER, UDFØRELSEN AF FORSØGENE...12 3.4 METODISKE OVERVEJELSER OMKRING MONTE CARLO BEREGNINGER...14 3.5 METODISKE OVERVEJELSER, OMKRING AUDIT...16 3.6 ETISKE OVERVEJELSER...18 3.7 KRITISK STILLINGSTAGEN TIL LITTERATUR...20 3.7.1 TEORETISKE BØGER...20 3.7.2 ARTIKLER...22 4.0 EN KRITISK GENNEMGANG AF ARTIKLER...23 4.1 LUMBAR SPINE RADIOLOGY ANALYSIS OF THE POSTEROANTERIOR PROJECTION..23 4.2 INCREASING FILM-FOCUS DISTANCE (FFD) REDUCES RADIATION DOSE FOR X-RAY EXAMINATIONS...24 5.0 TEORIAFSNIT...25 5.1 STRÅLEBIOLOGI...25 5.1.1 RØNTGENSTRÅLERNES INTERAKTION MED VÆV...25 5.1.2 DETERMINISTISKE OG STOKASTISKE SKADER...27 5.2 DEN EFFEKTIVE DOSIS OG UDREGNING...28 5.2.1 ANVENDELSE AF MONTE CARLO PROGRAMMERNE PCXMC OG MCNP...29 5.3 ANATOMI...31 5.3.1 BILLEDKRITERIER...33 5.3.2 TOPOGRAFISK ANATOMI...34 5.4 OG AFSTANDSKVADRATLOVEN...35 5.5 BILLEDKVALITET...37 5.5.1 EKSPONERINGS INDEX...37 5.5.2 KONTRAST...38 5.5.3 SKARPHED...38 1

5.5.4 FORVRÆNGNING...39 6.0 EMPERIAFSNIT...40 6.1 ANVENDT MATERIALE OG APPARATUR...40 6.2 FORSØGSOPSTILLING...40 7.0 GENNEMGANG OG ANALYSE AF INDHENTEDE OPLYSNINGER...42 7.1 RESULTATER AF MAS OG DAP...42 7.1.1 ANALYSE AF MAS OG DAP...43 7.2 RESULTATER AF EFFEKTIV DOSIS...44 7.2.1 ANALYSE AF EFFEKTIV DOSIS...45 7.3 RESULTATER AF BILLEDKVALITETEN...46 7.3.1 ANALYSE AF BILLEDKVALITET...48 7.4 SAMMENFATNING....50 8.0 BIAS...51 9.0 DISKUSSION...52 10.0 KONKLUSION...55 11.0 PERSPEKTIVERINGEN...56 12.0 REFERENCELISTE...57 13.0 LITTERATURLISTE...59 13.1 TEORETISKE BØGER...59 13.2 ARTIKLER...61 14.0 BILAGLISTE...62 2

1.0 Indledning Ifølge Dansk radiologisk Selskab er der risiko for, at 1 ud af 30.000 patienter (pt.) på de danske røntgenafdelinger erhverver sig en stråleinduceret cancer ved en røntgenoptagelse af columna lumbalis (col. lumbalis) (1, s.16). En col. lumbalis optagelse omfatter flere strålefølsomme organer, såsom gonaderne, colon, rød knoglemarv og vesica urinaria. Disse organer har en vævsvægtningsfaktor (W T ) på henholdsvis 0,20, 0,12, 0,12 og 0,05 og risikoen for stråleinduceret cancer er derfor som antydet ovenfor stor (2, s.11). Med den viden man i dag har om, at ioniserende stråling kan føre til deterministiske og stokastiske skader (se afsnit 5.1.2), er det vigtigt, at holde stråledosis så lav som muligt. I Danmark har Sundhedsstyrelsen udarbejdet følgende bekendtgørelser: Bekendtgørelse nr. 975 65: Alle doser skal holdes så lave som det med rimelighed er muligt under hensyntagen til de ønskede diagnostiske resultater (3, s.7). Bekendtgørelse nr. 823 2: Alle doser skal holdes så lave som rimeligt muligt (2, s.3). Disse 2 bekendtgørelser holdt op mod de strålefølsomme organer og skaderne ved ioniserende stråling medvirker til at valget for denne opgave er optimering af stråledosis til en col. lumbalis. Dette vil ske gennem en kvalitetssikring og udvikling af en allerede eksisterende protokol for col. lumbalis. Kvalitetssikring er en vurdering af den nuværende kvalitet, der efterfølgende forbedres og sikres, så den ønskede kvalitet fastholdes (4, s.18). Kvalitetsudvikling er en dynamisk og vedvarende proces og defineres som systematiske handlinger, der har til formål at fremme den nuværende viden optimalt til pt. (4, s.24). Vi mener hermed, at procedurerne på røntgenafdelingerne fortsat skal være under en løbende kvalitetssikring og udvikling både med henblik på stråledosis samt den diagnostiske billedkvalitet. 3

Formålet med denne opgave er således gennem en kvalitetssikring og udvikling at optimere proceduren for en røntgenoptagelse af col. lumbalis med henblik på stråledosis og billedkvalitet. 2.0 Problemfelt I dette afsnit opstilles der forskellige problemstillinger til røntgenoptagelser af col. lumbalis, samt en afgrænsning af disse. Afgrænsningen danner grundlag for problemformulering med efterfølgende begrebsafklaring. Optagelser af col. lumbalis tages på baggrund af flere patologiske lidelser, såsom fraktur, scoliose og morbus bechterew. Alt efter hvilken patologisk lidelse pt. har, tages optagelserne enten stående eller liggende. De fleste røntgenafdelinger tager som minimum en Anterior Posterior (AP) eller Posterior Anterior (PA) optagelse og en lateral optagelse af col. lumbalis (5, s.333-337), mens skråoptagelser, lateral optagelser af L5-S1 samt AP axial L5-S1 kan forekomme som supplerende optagelser afhængig af afdelingens procedure og pt. symptomer. Der kan således være stor forskel på, hvor stor en dosis pt. får til en col. lumbalis afhængigt af afdelingens procedure. Ved søgning på PubMed med forskellige kombinationer af søgeordene lumbar spine, dose reduction, x-ray, focus film distance og positioning er der fundet flere artikler fra Irland, USA og New Zealand, som omhandler optimering af stråledosis og billedkvalitet ved at øge Film Fokus Afstand () og ændre positioneringen fra AP til PA. I følge artiklen Lumbar spine radiology: analysis of posteroanterior projection af Brennan, PC et al kan man opnå dosisbesparelser på op mod 40 % uden forringelse af billedkvaliteten ved at ændre strålegangen fra AP til PA, hvilket er påvist gennem et empirisk studie. Ifølge artiklen Increasing film-focus distance (FFD) reduces radiation dose for x-ray examinations. af P.C. Brennan et al kan der ligeledes opnås dosisbesparelser uden forringelse af billedkvaliteten ved at ændre fra 100 cm til 130 cm. Det er derfor relevant at undersøge, hvorvidt man ud fra en allerede eksisterende 4

protokol fra sygehus A kan nedsætte den effektive dosis til pt. ved at ændre strålegangen fra AP til PA samtidigt med en ændring i. Ud over og positionering AP/PA er der adskillige andre radiograffaglige tiltag, der kan tages i betragtning for at kunne optimere stråledosis og billedkvaliteten. Her tænkes på ændring af eksponeringsparametre som kilovolt (kv) og miliamperesekunder (mas), valg af rastertyper for ikke at nævne valg af modalitet såsom computer radiografi (CR), digitalt radiografi (DR) eller konventionel røntgen. Overvejelser om brug af blyafdækning og gonadebeskyttelse skal også tages i betragtning, idet undersøgelsen foregår indenfor 10 cm til gonaderne. Vi har i dette projekt valgt at sætte fokus på og AP/PA positioneringens indflydelse på stråledosis og billedkvalitet. Disse parametre vil derfor være variablerne i undersøgelsen, mens ovennævnte faktorer fastholdes, så der ikke skal herske tvivl om, hvorvidt det reelt er og positioneringen AP/PA, der måles på. Forsøgene foretages på et DR system, Santax medico med et raster fokuseret til 110 cm og et skakforhold på 10:1, samt ved en fast kv. Da forsøgene vil blive foretaget med 1 punkts teknik ændres mas som kompensation for den ændrede (se afsnit 5.4 og 7.1). I opgaven skelnes der ikke mellem forskellige patologiske tilstande, da sygehus A ikke har forskellige procedurer ved forskellige anamneser. Sygehus A tager altid col. lumbalis AP og stående på det pågældende DR-system (se bilag 1). Dette fører frem til følgende problemformulering: 5

2.1 Problemformulering Hvorledes kan den effektive dosis nedsættes uden forringelse af billedkvaliteten, hvis og AP/PA positionering ændres ved en røntgenoptagelse af columna lumbalis? 2.2 Begrebsafklaring Den effektive dosis Summen af vævsvægtede ækvivalente doser til forskellige organer og væv (2, s.10). (se afsnit 5.2) : Film fokus afstand på 100, 110, 120, 130 og 140 cm. (se afsnit 3.3 og 5.4) Billedkvalitet: Reached exposure value (REX), kontrast, skarphed, forvrængning, indblænding og anatomiske strukturer. (se afsnit 5.5 og 5.3.1) AP røntgenoptagelse af col. lumbalis: Stående AP optagelse af col. lumbalis (se bilag 1). PA røntgenoptagelse af col. lumbalis: Stående PA optagelse af col. lumbalis (se bilag 1). 3.0 Metode I dette afsnit bliver opgavens opbygning gennemgået. Herefter følger beskrivelser af kritisk stillingtagen til empiri, metodiske overvejelser omkring udførelsen af forsøgene, metodiske overvejelser omkring Monte Carlo beregninger samt metodiske overvejelser omkring audit. Derefter følger en gennemgang af de etiske overvejelser i forbindelse med opgaven. En kritisk stillingtagen til den anvendte litteratur og artikler afslutter afsnittet. 6

3.1 Opgavens opbygning Opgaven er kronologisk opbygget med afsæt i et problemfelt. Her behandles forskellige problemstillinger inden for røntgenoptagelser af col. lumbalis som via en afgrænsning ender op med en problemformulering og begrebsafklaring. På baggrund af en operationalisering af problemformuleringen er der udarbejdet en række forskningsspørgsmål som danner grundlag for besvarelsen af denne (se bilag 2): Hvilken biologisk effekt har ioniserende stråling på pt.? Hvad er effektiv dosis og hvorledes udregnes det? Her menes en detaljeret beskrivelse af røntgenstrålernes skadelige virkning på mennesket, samt de deterministiske og stokastiske stråleskader. Herefter afdækkes definition af, hvad effektiv dosis er og hvorledes den beregnes. Disse spørgsmål vil blive besvaret gennem et litteraturstudie (se afsnit 5.1 og 5.2). Hvilke kriterier er der for billedkvalitet til en col. lumbalis optagelse? Billedkvaliteten i opgaven vurderes ud fra REX, kontrast, skarphed, forvrængning, indblænding og anatomiske strukturer. Parametrene defineres og deres indvirkning på billedkvaliteten klarlægges gennem et litteraturstudie (se afsnit 5.3 og 5.5). På sygehus A anvendes en på 110 cm til col. lumbalis optagelser og der ønskes derfor besvaret: Hvilken indflydelse har på den effektive dosis ved en col. lumbalis optagelse? Hvilken indflydelse har på billedkvaliteten ved en col. lumbalis optagelse? Der undersøges, hvilken indflydelse en ændring i har på den effektive dosis til pt. samt hvilken indflydelse, det har på billedkvaliteten. Spørgsmålet vil blive besvaret gennem empirisk- (se afsnit 7.0), litteratur- (se afsnit 5.4) og artikelstudie (se afsnit 4.2). 7

Hvilken indflydelse har positionering AP/PA på den effektive dosis ved en røntgenoptagelse af col. lumbalis? Hvilken indflydelse har positionering AP/PA på billedkvaliteten ved en røntgenoptagelse af col. lumbalis? På sygehus A tager man col. lumbalis optagelser AP og der ønskes derfor besvaret hvilke konsekvenser det har på strålegangen gennem organerne, når man henholdsvis drejer pt. med front mod røntgenrøret eller med front væk fra røntgenrøret og hvordan det påvirker den effektive dosis til de implicerede organer, samt afbildning af columna i forhold til de definerede billedkvalitetskriterier. Disse spørgsmål vil blive besvaret gennem et litteratur- (se afsnit 5.3), empirisk- (se afsnit 7.0) og artikelstudie (se afsnit 4.1). Det efterfølgende afsnit omhandler kritiske overvejelser til, hvorledes de empiriske data skal indhentes. Herefter afdækkes de metodiske overvejelser omkring udførsel af forsøgene og brugen af Monte Carlo programmerne for at skabe en høj reliabilitet, samt identifikation af bias for herigennem at undgå dem. Vurdering af billedkvalitet sker i opgaven gennem en audit, som ligeledes kræver metodiske overvejelser. Afsnittet omkring de metodiske overvejelser afsluttes med en beskrivelse af de etiske aspekter omkring udførelsen og planlægningen af de empiriske forsøg samt auditten. Metodeafsnittet afsluttes med en eksplicitering af vores kritiske stillingtagen til den anvendte litteratur i opgaven. Bøger og artikler præsenteres for at tilstræbe en høj reliabilitet. Afsnittet indeholder en kritisk gennemgang af artiklerne Lumbar spine radiology: analysis of posteroanterior projection og Increasing film-focus distance (FFD) reduces radiation dose for x-ray examinations. for herigennem at sikre en ekstern validering af det empiriske forsøg. 8

For at få svar på ovennævnte forskningsspørgsmål og dermed også problemformuleringen er der i opgaven teoriafsnit omkring strålebiologi (se afsnit 5.1), anatomi (se afsnit 5.3), og afstandskvadratloven (se afsnit 5.4) og billedkvalitet herunder kontrast, REX, skarphed og forvrængning (se afsnit 5.5). Til intern validering af dosismålingerne anvendes statistikprogrammet Microsoft Excel. Til validering af mas og DAP-værdierne ved forskellige anvendes variansanalysen ANOVA-testen. ANOVA-testen anvendes for at undersøge forskellen i middelværdier ved at sammenligne variansen mellem grupperne med variansen inden for grupperne (7, s.90) (se afsnit 7.1.1) Til validering af hver enkelt ved positionering AP/PA anvendes en parret t-testen (7, s. 123). T-testen sammenligner middelværdien for 2 parrede grupper for normalfordelte data på ratio-interval-skala (7, s.24). Signifikansniveau defineres som sandsynlighedsgrænsen, der afgør, om vi skal acceptere hypotesen (7, s. 20). I opgaven anvendes et signifikansniveau på 5%, altså en p-værdi på 0,05. Dette vil sige, at der tillades en usikkerhed på 5%, hvilket er den accepterede grænse, for hvorvidt statistisk signifikans kan angives (6, s.31). Der opstilles en nulhypotese (H 0 ), som svarer til, at der ingen forskel er mellem grupperne i undersøgelsen og en alternativ hypotese (H A ), hvor der er forskel mellem grupperne. Holder man dette op mod sandsynligheden kan man sige at, hvis p>0,05 accepteres H 0 og der er ingen forskel mellem grupperne. Er p 0,05 forkastes H 0 og H A accepteres (7, s.70-71). Til slut analyseres de empiriske resultater og holdes op mod teorien i det efterfølgende diskussionsafsnit, som danner grundlag for en konklusion på problemformuleringen. En perspektivering afrunder opgaven. Referencemetoden, der anvendes i opgaven er vancouver systemet. 9

De anvendte artikler og resultater er vedlagt opgaven som bilag i en separat mappe for at gøre dem let tilgængelige for læseren. 3.2 Kritisk stillingtagen til empiri Opgaven er bygget op om det naturvidenskabelige paradigme. Nøgleordene inden for dette paradigme er målbarhed, analyse - syntese, årsag - virkning og verificerbarhed (8, s.56). I denne opgave udføres et empiriske forsøg, som er målbart og udført, så det er reproducerbart. De målte data kan kvantificeres og analyseres og man kan finde en årsag bag problemstillingen. Der er derfor lavet et udførligt empiriafsnit med gennemgang af de anvendte materialer og apparatur og selve forsøgsopstillingen, så det er reproducerbart. I opgaven indsamles empiri ved brug af en kvantitativ forskningsmetode. Kvantitative forskningsmetoder udmunder fra det naturvidenskabelige paradigme, som er underlagt de positivistiske videnskabelighedskriterier (8, s.47). Disse kriterier er som følger: systematik, kontrol, præcision, objektivitet, kvantificerbarhed, repræsentativitet, gentagelse, reliabilitet, validitet og generaliserbarhed (9, s.55). Ved systematik forstås en planlagt og ordnet fremgangsmåde, hvor der ikke forekommer tilfældigheder, hvilket er vigtigt i en empirisk undersøgelse (9, s.55). I projektet gør det sig gældende ved, en detaljeret forsøgsopstilling, en præcis gennemgang af de anvendte materialer og det anvendte apparatur (se afsnit 6.0). Formålet med kontrol er at sikre en elimination af evt. bias. I opgaven sikres kontrollen ved at foretage flere målinger og eksponeringer (se bilag 3-12), hvorved sikres at det er variablen, der er ansvarlig for resultaterne og at der ikke opstår usikkerheder i dataene. Resultaterne viser sig derved ikke at være et enkelt stående tilfælde, men kan generaliseres (9, s.55), hvilket i denne opgave gør sig gældende, ved at ændre en variabel enten positionering eller. Gennem forsøgene er der uddelt faste opgaver til projektdeltagerne så evt. bias ligeledes minimeres. Yderligere dobbelttjekkes alle målinger og resultater af begge projektdeltagere og det anvendte apparatur valideres gennem en konstanskontrol (se bilag 13). 10

Kriteriet præcision omhandler nøjagtige beskrivelser af metodetypen, designet, målingerne, databehandlingen, fortolkningen af resultaterne og dette skal være formuleret præcist (9, s.56). Dette opnås ved en detaljeret udarbejdet forsøgsopstilling, så forsøgene kan reproduceres. Al databehandling og bearbejdning foregår i Microsoft Excel således at alle data bliver præcise og ens repræsenteret. Med objektivitet menes der, at observationer skal være uafhængige af observatøren. Det opnås ved at anvende apparatur og måleresultater i stedet for fortolkninger. Objektiviteten opnås dermed i alle forsøgsresultater (9, s.61). I opgaven aflæses dose-area product (DAP)- målingerne og mas på det anvendte DR-system. Målingerne behandles derefter i to Monte Carlo dosisberegningsprogrammer (se afsnit 5.2.1). Kvantificerbarhed refererer til, at resultaterne fra forsøgene skal kunne udtrykkes i tal (9, s.61). Resultater i opgaven aflæses i mgy*cm 2 og mas og de omregnede effektive doser opgives i msv. Dette gør at vores resultater er kvantificerbare og indbyrdes sammenlignelige. Repræsentativitet vil sige, at der udvælges en stikprøve ud fra en større eller mindre population (9, s.66). I opgaven er der af etiske årsager valgt at anvende et fantom til forsøgene (se afsnit 3.6). Fantomet har et AP mål på 20 cm og det består af rigtige knogler og plexiglas, som svarer til den samlede absorption for en standard pt. Studiet vil derfor kun være repræsentativt for en standard pt. En undersøgelse skal kunne gentages, så det er muligt at kontrollere om resultaterne skyldes tilfældigheder eller om de er afhængige af tid og/eller sted. Det kræves derfor, at der er præcise beskrivelser af definitioner, design og målemetoder (9, s.77). Der er i opgaven valgt at lave et pilotforsøg for at undersøge den valgte undersøgelsesmetode. Metoden er herefter revideret således, at den er veldefineret og præcis, så det er muligt at genskabe forsøgene. Reliabilitet er den præcision, hvormed de målte resultater er opnået og er således et resultat af kontrollen og gennemsigtigheden i projektet (9, s. 78). Til det empiriske studie er der 11

som kontrol valgt at foretage 10 eksponeringer pr. delforsøg for at sikre så pålidelige målinger og så lille en variation som mulig. Der er ligeledes foretaget konstanstests på det anvendte apparatur for at sikre stabilitet (se bilag 13). Derudover er såvel forsøgsopstilling samt hele fremgangsmåden i projektet beskrevet udførligt, hvorved reproducerbarheden højnes. Validitet betyder sandhed, troværdighed, gyldighed og styrke. Validitet er vigtig for en videnskabelig empirisk undersøgelse, da den har til formål at undersøge om en hypotese er rigtig eller forkert (9, s.82). På baggrund af en dybdegående beskrivelse af den undersøgte teori og empiri sikres en gennemsigtig opgave, der er troværdig og derved styrkes validiteten i opgaven. Generaliserbarhed betyder, at man kan konkludere ud fra et enkelt eller nogle få tilfælde til samtlige tilfælde (9, s.87). Da det empiriske studie i denne opgave er lavet vha. et fantom vil man ikke umiddelbart kunne generalisere til hele befolkningen. Studiet vil dog kunne vise en tendens. 3.3 Metodiske overvejelser, udførelsen af forsøgene Foruden de positivistiske videnskabelighedskriterier er der også andre metodiske overvejelser, der skal behandles inden udførelsen af de empiriske forsøg. På sygehus A anvendes der til daglig en på 110 cm til en optagelse af col. lumbalis. Rasteret der anvendes er et fokuseret Lysholm raster med et skakthold på 10:1. Det har ikke været muligt at finde den præcise ydeevne for dette raster men et raster, som er fokuseret til 105 cm, har ifølge manualen en ydeevne indenfor 88-130 cm, hvis hele rasterets bredde på 43 cm anvendes. Til en col. lumbalis er det kun nødvendigt at anvende de midterste 24 cm og man kan derfor anvende en på 78-162 cm (se bilag 14). På baggrund af artiklerne og manualen for et Lysholm raster er fastsat til 100, 110, 120, 130 og 140 cm. 12

Forsøgene bliver udført så kun en variabel ændres for hvert delforsøg dvs. først udføres delforsøgene AP med på 100, 110, 120, 130 og 140 cm. Derefter positioneres fantomet PA og delforsøgene udføres igen med på 100, 110, 120, 130 og 140 cm. Inden det empiriske forsøg rengøres billedpladen og fantomet med sprit, så evt. urenheder ikke får indflydelse på det endelige resultat. dobbelttjekkes med to forskellige målebånd og vaterpas, så evt. bias elimineres. Forud for det empiriske forsøg er der blevet fortaget en forundersøgelse med henblik på fastsættelse af indblændingen på fantomet. Tre radiografer har taget et røntgenbillede af fantomet og der er udregnet en gennemsnitsværdi af deres indblændinger (se bilag 15). Den samme indblænding bibeholdes på fantomet gennem alle forsøgene. Grunden til dette er at radiografer i praksis foretager indblænding på pt. og ikke på billedpladen. Da der i opgaven kun ses på dosiseffekten i forhold til de forskellige og positioneringen holdes følgende parametre fast: kv = 83 Milliampere (ma) = 500 Indblænding på = 14 cm * 19 cm på fantomet. Filtrering = 3 mm Al 1 punkts teknik. Ingen manipulation af billederne. Af etiske årsager er der anvendt et fantom til de empiriske forsøg. Vi har valgt dette fantom, da det kan belyse den diagnostiske billedkvalitet og det vil ikke være muligt ved brug af eksempelvis et CDRAD eller et Alderson fantom. Det anvendte fantom er af ældre dato, det er ikke navngivet og der findes ingen manual til fantomet. Fantomet består af rigtige knogler, hvilket kan ses på trabekeltegningerne på det eksponerede røntgenbillede. Desuden består fantomet af plexiglas, som fungerer som absorptions materiale svarende til en standard pt. Fantomet betragtes således som repræsentativ for en standard pt. og 13

benyttes til dosismålinger og vurdering af billedkvalitet af den pågældende afdeling og den ansvarlige fysiker og findes derfor validt. I det empiriske studie anvendes et DR-system, Canon CXDI-1, Santax Medico. Dette system anvendes på sygehus A til col. lumbalis optagelser og findes derfor oplagt at anvende i dette studie. Validiteten af systemet sker gennem en kvalitetskontrol, som foretages regelmæssigt på sygehus A i form af konstanstest. Før forsøgene er der fortaget en konstanstest og disse målinger stemmer overens med de tidligere konstanstests og systemet findes derfor validt (se bilag 13). Under forsøgene foretages alle eksponeringer ved at anoden roteres op inden eksponering for at fordele varmebelastningen ens over hele anoden. En pause på 5 minutter efter hver eksponering medfører, at anoden stopper med at rotere og udgangspunktet opretholdes for hver eksponering. Hvert enkelt billede der anvendes til vurdering af billedkvaliteten udvælges på baggrund af middelværdien af de 10 DAP-målinger for hvert delforsøg (se bilag 3-12). Billederne, der skal vurderes af auditgruppen, udprintes på samme printer for at undgå ændringer i f.eks. sværtningen af billederne. Alle billederne udprintes på en filmstørrelse på 35 cm * 43 cm. 3.4 Metodiske overvejelser omkring Monte Carlo beregninger Til udregning af den effektive dosis i forsøget anvendes der to forskellige Monte Carlo programmer. Der er valgt at anvende to Monte Carlo programmer frem for eksempelvis at anvende et huddosimeter sammenholdt med Monte Carlo resultaterne. Dette skyldes, at dosimeteret vil være synligt på røntgenbillederne og dermed have indflydelse på auditten af billederne. Via metodetriangulering sammenholdes de to Monte Carlo programmer og validiteten af resultaterne højnes. 14

Monte Carlo programmer kan anvendes til at udregne den effektive dosis ved en given røntgenundersøgelse. Det sker på baggrund af en stokastisk matematisk simulation af interaktioner mellem fotoner og væv. Resultaterne vil dog kun være et estimat af den egentlige effektive dosis. Monte Carlo programmet anvender et tvekønnet fantom til udregning af de effektive doser, hvilket vil sige, at doserne udregnes både for de mandlige og kvindelige kønsorganer. Monte Carlo programmet PCXMC er udviklet af Radiation and Nuclear safety authority in Finland (STUK) og anvendes ligeledes af sygehusets ansvarlige fysiker. Adskillige artikler søgt via pubmed på søgeordene PCXMC og x-ray anvender også Monte Carlo programmet PCXMC. Artiklerne stammer fra Holland, Danmark, New Zealand, Tjekkiet, Italien, USA, Tyskland og omhandler dosisberegninger indenfor scoliose, angio, intervention optagelser og forskellige former for optimering af undersøgelser. Vi finder derfor Monte Carlo programmet yderst brugbart til udregning af den effektive dosis. Manualen til Monte Carlo programmet PCXMC er hentet på STUK s hjemmeside og er vedlagt opgaven (se bilag 16). Monte Carlo programmet MCNP anvendes af Statens institut for Strålehygiejne (SIS) som er den øverste instans i Danmark inden for strålehygiejne. SIS s version af Monte Carlo programmet er internt videreudviklet og anvendes af SIS til udregning af effektive doser og det betragtes derfor som en styrkemarkør for programmets validitet. SIS s videreudviklede program anvendes i denne opgave. Der er ikke nogen egentlig manual til programmet, da det kun anvendes af SIS, men SIS har dog været behjælpelige med besvarelser af spørgsmål omkring anvendelse af programmet (se bilag 17). For en nærmere introduktion til anvendelse af Monte Carlo programmerne PCXMC og MCNP se afsnit 5.2.1. 15

3.5 Metodiske overvejelser, omkring audit En audit betegnes som fagpersoners systematiske vurdering af patientforløb, der har til formål at afdække tilfredsstillende eller ikke tilfredsstillende forhold af definerede kvalitetsmål. Gruppen er sammensat af sagkyndige inden for det område, der vurderes og de valgte problemstillinger vurderes på baggrund af journalmateriale (4, s.107). I opgaven anvendes auditten til vurdering af røntgenbilledernes billedkvalitet fra det empiriske studie, hvilket er sammenligneligt med en retrospektiv audit af f.eks. journalmateriale. På baggrund af de ændrede variabler i forsøgene har auditten til formål at afdække om billedkvaliteten er forværret eller forbedret. En auditgruppe er sammensat af fagfolk med en grundig klinisk erfaring inden for området, der skal vurderes. For at sikre nok bredde i vurderingerne skal der mindst være 4-6 personer i gruppen og højst 10-12 (4, s. 111). Gruppen kan enten være sammensat monofagligt eller tværfagligt, hvilket afhænger af det sundhedsvidenskabelige område der skal vurderes (4, s. 111-112). I denne opgave består auditgruppen af 3 personer. Dette skyldes, at det ikke har været muligt for sygehus B at afsætte yderligere personale af til den pågældende audit. Personalet på sygehus B er dog i forvejen vant til at udføre audit og disse personer deltager også i denne audit. Auditgruppen er sammensat tværfagligt i form af 2 radiografer og 1 radiolog, idet det er disse to faggrupper som vurderer billekvaliteten i praksis på sygehus B. De 3 personer har tillige mange års erfaring inden for faget. Auditgruppen kan enten udføre en intern eller ekstern audit (4, s.111-112). Der er i opgaven tale om en ekstern audit, hvilket gør, at auditgruppen ikke er forudindtaget overfor billedkvaliteten. Dette havde været tilfældet hvis vi selv vurderede billedkvaliteten. I auditten kan der anvendes både eksplicitte og implicitte kriterier. Eksplicitte kriterier er kriterier der er veldefineret og beskriver den bedste kliniske praksis. Disse kriterier fastsættes på baggrund af videnskabelig evidens. Implicitte kriterier fastsættes derimod på grundlag af auditgruppens viden, erfaring og holdninger (4, s.107-108). 16

I opgaven er der taget udgangspunkt i en audit med eksplicitte kriterier. De eksplicitte kriterier for vurderingen af billedkvaliteten er veldefinerede på baggrund af videnskabelig evidens. De eksplicitte kriterier vurderes dog ud fra en subjektiv vurdering af personerne i auditgruppen. En audit kan både være en kvantitativ og kvalitativ audit. En kvantitativ audit er en retrospektiv analyse af det kliniske arbejde på baggrund af kvantitative data, hvorimod den kvalitative er en retrospektiv casebaseret analyse af det allerede klinisk udførte arbejde på baggrund af eksplicitte eller implicitte kriterier (4, s.108). I denne opgave udføres en kvalitativ audit, da der ikke indgår præcise målbare kriterier til vurdering af billedkvaliteten, hvorimod billedvurderingen udelukkende beror på auditørernes subjektive vurdering. Resultaterne kvantificeres ved at nummerere hvert kriterie fra 1 4, hvor 1 er uacceptabelt og 4 er perfekt. Ved at kvantificere resultaterne kan man opnå en talværdi for, hvad god billedkvalitet er og resultaterne kan sammenlignes. Begreberne perfekt, acceptabel, utilstrækkelig og uacceptabel er anvendt i auditskemaet fra sygehus B, hvilket bevirker at auditørerne kender disse terminologier og misforståelser derved undgås. Auditskemaet er udarbejdet på baggrund af European guidelines on quality criteria for diagnostic radiographic images og auditskema fra sygehus B (se bilag 18 og 19). Auditskemaet i European guidelines on quality criteria for diagnostic radiographic images er udarbejdet ud fra konventionel røntgen. Vi mener dog stadig at det er anvendeligt ved digitalt radiografi, idet billedkvaliteten vurderes ud fra de samme kriterier ved de to modaliteter. Auditskemaets design fra sygehus B benyttes, da auditgruppen er vant til at anvende dette skema jævnligt og det kan minimere evt. misforståelser. Det udarbejdede auditskemas billedkriterier er som nævnt REX, kontrast, skarphed, forvrængning, indblænding og anatomiske strukturer (se bilag 44). 17

Røntgenbillederne, der vurderes i auditten, indeholder ingen informationer omkring billedet andet end REX-værdierne. Der eksisterer således ingen oplysninger om, hvorvidt billedet er taget AP eller PA, samt hvilken, der er anvendt. Billederne er ligeledes randomiserede med tallene 1-10, således at auditgruppen ikke kan se, hvilken rækkefølge billederne er taget i (se bilag 3-12). Inden auditten er der sikret en god kontakt med afdelingen på sygehus B og evt. spørgsmål fra deltagerne er blevet besvaret. Auditskemaet er fremsendt til auditgruppen inden den egentlige audit, så der sikres overensstemmelse mellem auditskemaet og auditgruppens opfattelse af dette. Eventuelle forskelle er derefter rettet inden den egentlige audit. Der er i samarbejde med afdelingsledelsen bestemt, hvilket tidspunkt, der var mest hensigtsmæssigt for udarbejdelsen af auditten. Auditgruppen vurderer billederne på samme diagnostiske lyskasse og i rummet er der dæmpet belysning. Auditten foregår ligeledes i vante rammer for deltagerne og på den måde opnås de bedste forhold for at vurdere billedmaterialet. 3.6 Etiske overvejelser Enhver forskning bør indeholde etiske overvejelser. I denne opgave arbejdes der ud fra de 4 hovedprincipper, som Northern Nurses Federartion har udarbejdet. Disse principper angiver hovedretningslinier for god etisk standard i forskning, som involverer mennesker. Principperne bruges inden for den sundhedsvidenskabelige forskning og klassificeret som herunder: Princippet om autonomi. Princippet om at gøre godt. Princippet om ikke at gøre skade. Princippet om retfærdighed (10, s.6). 18

Princippet om autonomi erhverves gennem auditten og forundersøgelsen til forsøgene hvor deltagerne medvirker på frivillig basis og kan til en hver tid afbryde seancen. De er under hele processen anonymiseret af hensyn til diskretionspligten (10, s.6). Opgavens forskning skal være til potentiel nytte for den gruppe forskningen retter sig mod. Da opgavens fokus er, at optimere stråledosis til pt. under en col. lumbalis optagelse kan man på længere sigt undgå utilsigtet ioniserende stråling og dermed reducere stokastiske skader til pt. Det empiriske studie er derfor til gavn for den fremtidig kvalitetssikring og kan være med til at reducerer risiciene for cancer på længere sigt. Forsøgene i opgaven er udført på et fantom og ioniserende stråling til pt. er derfor elimineret. Yderligere tages der under udførelse af forsøgene hensyn til personalet på sygehus A. Døren til venteværelset aflåses under forsøgene for at undgå unødvendig indtrængen under eksponeringen og projektdeltagerne, der udfører forsøget, forlader rummet. Principperne omkring autonomi og retfærdighed opnås gennem de empiriske studier. Pt. er erstattet af et fantom hvilket ikke gør det muligt at misbruge fortrolige og følsomme data såsom navn og cpr-nummer, da de ikke eksisterer. Pt. har på den måde ingen mulighed for at blive udnyttet i forskningsøjemed. Det samme gør sig gældende for auditgruppen, idet de holdes anonyme gennem hele projektet og til enhver tid kan afbryde samarbejdet. Udover de 4 hovedprincipper er der også etiske overvejelser omkring det at udføre forsøg på en røntgenafdeling. Forsøgene i denne opgave er så vidt muligt udført i en weekend for at afdelingens arbejdsgang, personale samt pt. forstyrres mindst muligt. Yderligere er der inden udførelsen af forsøgene, samt auditten indhentet skriftlig godkendelse fra vejleder og afdelingsledelsen på sygehus A og B. (Se bilag 20 og 21) 19

3.7 Kritisk stillingstagen til litteratur 3.7.1 Teoretiske bøger De anvendte paragraffer i opgaven er fra Bekendtgørelse om medicinske røntgenanlæg til undersøgelse af patienter, Nr. 975 og Bekendtgørelse om dosisgrænser for ioniserende stråling, Nr. 823. Bekendtgørelserne nr. 975 er udgivet af Sundhedsstyrelsen i 1998 og nr. 823 i 1997. Det findes yderst relevant at anvende dem i opgaven, da det diagnostiske røntgenområde i Danmark er underlagt denne lovgivning. Til afsnittet omkring kritisk stillingtagen til empiri anvendes Emil Kruuses bog Kvantitative forskningmetoder i psykologi og tilgrænsende fag. Emil Kruuse er uddannet psykolog og har udgivet adskillige bøger omkring undersøgelsesmetoder. Bogen er skrevet i år 2005 og er tiltænkt unge forskere, der skal gennemføre empiriske undersøgelser, hvor de skal bruge kvantitative indsamlingsmetoder og positivistiske undersøgelsesdesign. Da vi anvender den positivistiske metode til indhentning af empiri findes denne bog anvendelig. I opgaven anvendes bogen Kvalitetsudvikling i sundhedsvæsenet i de metodiske overvejelser omkring audit. Bogen er skrevet i år 2001 og er skrevet af veluddannede fagfolk inden for sundhedsvæsenet. Den giver en god beskrivelse af hvorledes man udfærdiger en audit og hvilke overvejelser man skal gøre sig under udfærdigelse af en audit. Den findes derfor yderst relevant. Northern Nurses Federation bestående af 6 nordiske lande er gået sammen om at beskrive etiske retningslinjer inden for sundhedsvidenskabelig forskning. Bogen Etiske retningslinier for sygeplejeforskning i norden er yderst relevant for besvarelse af de etiske overvejelser omkring de empiriske studier i opgaven. Til afsnittet omkring strålebiologi anvendes bogen The essential physics of medical imaging af Buchberg, Jerrold T, som er klinisk professor inden for radiologi og er direktør for Health Physics Programs på universitet i Californien. Bogen er fra år 2002 og behandler emner som røntgenfysik og strålernes skadelige indvirkning på mennesket. 20

Bogen er sammensat af adskillige professorers arbejde og den henvender sig til forelæsere, læger og studerende. På baggrund af deres kommentarer er bogen videreudviklet så den dækker det størst mulige behov hos læseren. Vi mener at bogen illustrerer og beskriver emnet strålebiologi fyldestgørende og det er derfor her vi henter det meste af vores viden fra. PCXMC v. 1.5 Users guide er udarbejdet af STUK og er en brugsanvisning til Monte Carlo programmet PCXMC som i opgaven anvendes til at udregne effektiv dosis. Manualen giver en god og grundig introduktion til brugen af programmet. Principles of Radiographic Imaging er en bog skrevet af Richard R. Carlton og Arlene McKenna Adler i år 2001. Begge forfattere er undervisere i radiografi på henholdsvis Arkansas State University og Indiana University Northwest og har skrevet flere bøger inden for radiografien. Bogen er skrevet af radiografer til studerende og undervisere inden for faget radiografi. Den er kronologisk opbygget for hvert kapitel og indeholder formål, relevant teori, en sammenfatning og afslutningsvis spørgsmål til teksten. Da bogen er af nyere dato og indeholder særdeles relevante afsnit omkring billedkvalitet samt anvendes den i denne opgave som teoretisk baggrund for definering af billedkvalitet. I afsnittet anatomi anvendes Bevægeapparatets anatomi af Finn Bojsen-Møller til beskrivelse af de anatomiske strukturer. Finn Bojesen-Møller er læge og afdelingsleder på Københavns Universitets laboratorium for funktionel anatomi og biomekanik. Bogen er skrevet til studerende, som skal have en anvendelig viden indenfor en undersøgelse, behandling eller genoptræning. Den er kronologisk opbygget så hver enkelt anatomisk del af kroppen gennemgås i dybden og findes derfor anvendelig. Atlas der Anatomie des Menschen af Frank H. Netter anvendes også i det anatomiske teoriafsnit. Bogen er en nyere udgave fra år 2003 og Frank H. Netter har gennem hans uddannelse til læge og 50 år frem udarbejdet illustrationer af kroppens anatomi. På baggrund af efterspørgsel fra læger og medicinstuderende er dette atlas blevet til. Bogen er meget anvendt internationalt og vi finder ligeledes illustrationerne yderst velegnet til at beskrive den topografiske anatomi i opgaven. 21

Bogen, Textbook of radiographic positioning and related anatomy af Kenneth L. Bontrager og John P Lampignano er udgivet i år 2005. Den er af nyere dato og teksten i bogen er yderst organiseret og struktureret til undervisning og læring af radiografisk positionering, samt dertil relateret anatomi. Begge forfattere er velrespekterede undervisere inden for faget radiografi og har udgivet flere publikationer inden for faget. Til afsnittet omkring billedkriterier til col. lumbalis er denne bog yderst relevant. Auditskemaet er bl.a. udarbejdet på baggrund af European guidelines on quality criteria for diagnostic radiographic images som udkom i 1996. Kompendiet er udarbejdet på baggrund af et europæisk samarbejde mellem forskellige eksperter inden for radiologiens, radiografiens og fysikkens verden. Sundhedsautoriteter og professionelle, nationale og internationale organisationer har ligeledes været involveret, heriblandt danske sygehuse. Kompendiet indeholder adskillige forslag til auditskemaer og findes derfor særdeles anvendelig. Til analyse af de indhentede empiriske data anvendes bogen Statistik i ord skrevet i år 2004. I opgaven anvendes Microsoft Excel til de statistiske beregninger, men for at opnå forståelse for den teoretiske baggrund der ligger bag statistikken og derved undgå evt. fejl og misforståelser anvendes denne bog. Bogen er letforståelig og omhandler de vigtigste statistiske begreber og metoder. 3.7.2 Artikler For at fastslå de forskellige og positioneringer er der til det empiriske forsøg inddraget to artikler. Artiklerne har også anvendt auditskemaet fra European Guidelines til vurdering af billedkvaliteten, hvilket vi ligeledes anvender for at opnå tilnærmelsesvis samme resultater. Artiklerne anvendes således som vejledning og til ekstern validering af vores resultater fra de empiriske forsøg. Artiklen Lumbar spine radiology analysis of the posteroanterior projection af P.C. Brennan og E. Madigan er udgivet i tidsskriftet European Radiology i år 2000. Den omhandler dosisnedsættelse ved ændring i positionering i forhold til col. lumbalis. 22

Forfatterne har tilsammen publiceret adskillige artikler inden for radiologien og det fortæller os, at de har et højt kompetenceniveau inden for forskning, hvilket gør, at vi finder artiklen yderst anvendelig til vejledning og validering af vores forsøg (se bilag 22). Artiklen Increasing film-focus distance (FFD) reduces radiation dose for x-ray examinations. er skrevet af P.C. Brennan, S. McDonnell og D. O Leary. Artiklen omhandler ændringer i for at opnå dosisnedsættelse og er udgivet i 2005 i tidsskriftet Radiation Protection Dosimetry. Forfatterne er undervisere på School of Diagnostic Imaging i Irland og har publiceret andre artikler inden for radiologi, hvilket fortæller os at de har et højt kompetenceniveau. (se bilag 23) Begge artikler er af nyere dato og er efterfølgende blevet publiceret på PubMed, som er en peer reviewed journal og findes derfor yderst relevante. 4.0 En kritisk gennemgang af artikler 4.1 Lumbar spine radiology analysis of the posteroanterior projection Artiklens formål er at se om PA col. lumbalis optagelser har en fordel med hensyn til stråledosis og billedkvalitet i forhold til den traditionelle AP optagelse. Forfatternes påstand er, at man ved PA optagelserne har en dosisbesparelse i huddosis til pt. på 38,6% og 38,9% inden i fantomet uden forringelse af billedkvaliteten i forhold til AP optagelserne. Dette underbygges med belæg fra adskillige andre studier heriblandt The British Institute, som i 1980 råder til, at man anvender PA optagelser til kvinder, da ovarierne vil opnå en lavere dosis, hvis de befinder sig i primærstrålen. Yderligere refereres der til studier af Marshall et al. og Nican Ghearr og Brennan som demonstrerede dosisreduktion hos kvindelige pt. på henholdsvis 63% og 56%, når PA optagelsen blev anvendt. Forfatternes hjemmel for påstanden opnås gennem empiriske forsøg. Til undersøgelsen anvendes et CR system, hvor 1. punktsteknik med 75 kv og en på 100 cm anvendes. De ækvivalente doser måles via TLD tabletter. Forsøgene deles op i to og der udføres først dosismålingerne på og inden i et Alderson fantom med TLD tabletter og dernæst på pt. 23

Røntgenbillederne vurderes dernæst på baggrund af European guidlines for quality criteria af 3 klinikere med mindst 5 års erfaring. Forfatterne stiller sig i artiklen kritisk overfor de anvendte metoder hvorpå resultaterne er opnået og underbygger det med teoretiske aspekter, hvilket øger artiklens brugbarhed og validitet. 4.2 Increasing film-focus distance (FFD) reduces radiation dose for x-ray examinations Denne artikels formål er at undersøge om det er muligt at nedsætte den effektive dosis ved at ændre fra 100 cm til 130 cm uden forringelse af billedkvaliteten til en pelvis optagelse. Forfatternes påstand er, at man ved at øge til 130 cm opnår en dosisbesparelse på 33,9% uden forringelse af billedkvaliteten. Dette underbygges med belæg fra andre studier, der påviser en dosisnedsættelse ved at øge. Desuden henviser de til et tidligere studie, de selv har lavet, hvor de påviste reduktion i effektivdosis på 44% ved en på 130 cm uden forringelse af billedkvalitet til en col. lumbalis optagelse. Forfatternes hjemmel for påstanden opnås gennem empiriske forsøg. Til undersøgelsen anvendes et CR system, med 1. punktsteknik og med 77 kv. Forsøgene opdeles i to delforsøg. I første forsøg måles den ækvivalente dosis med TLD tabletter. Alderson fantomet påføres en TLD tablet på overfladen i centralstrålen og tabletter svarende til højden af ovarierne og fundus uterus. Herefter udregnes den effektive dosis. Det andet forsøg fortages på 59 pt., hvor TLD tabletterne påføres 3 steder på huden. Røntgenbillederne vurderes dernæst på baggrund af European guidlines for quality criteria af 2 radiologer og 3 radiografer. Forfatterne stiller sig gennem artiklen kritisk overfor de anvendte metoder hvorpå resultaterne er opnået hvilket øger validiteten og brugbarheden af artiklen. 24

5.0 Teoriafsnit 5.1 Strålebiologi I afsnittet besvares følgende forskningsspørgsmål gennem en beskrivelse af røntgenstrålernes skadelige indvirkning på celler og efterfølgende defineres de forskellige typer stråleskader. Hvilken biologisk effekt har ioniserende stråling på pt.? 5.1.1 Røntgenstrålernes interaktion med væv Når en menneskekrop udsættes for ioniserende stråling, kan der forekomme skader på celleniveau. For at forstå, hvorledes stråleskader opstår, skal der kort redegøres for cellens opbygning. Cellen består af en cellemembran, som adskiller vævsvæsken og cytoplasmaen. I cytoplasmaen befinder der sig flere forskellige organeller og nucleus. Nucleus består af kromosomer, som indeholder makromolekylerne RNA og DNA, der er bestemmende for de arvelige egenskaber (11, s.394). Cellens følsomhed over for ioniserende stråling er bestemt af cellens funktion og udviklingstrin (13, s. 492). Stamceller er derfor mere strålefølsomme end færdigudviklede celler, da de først skal gennemgå adskillige celledelinger, før de er udviklet. Celledelingen foregå enten via mitose eller meiose, hvor kromosomerne bliver synlige og DNA udvikles. DNA molekylet er under noget af celledelingen ikke beskyttet af nucleus membran, hvilket gør den mere udsat for ioniserende stråling. Et eksempel på meget strålefølsomme celler ses i tarmsystemet, hvor epithelcellerne er i en kontinuerlig celledeling over 3-5 dage (13, s. 519). Udsættes disse celler for ioniserende stråling i delingsfasen har det store konsekvenser for fordøjelsessystemet og de tildeles derfor en høj W T, når man skal udregne effektiv dosis til colon (se afsnit 5.2). 25

Måden, hvorpå røntgenstråler kan skade vævet i kroppen er gennem ionisering i cytoplasmaet. Fotonerne kan vekselvirke i cytoplasmaen på to forskellige måder, direkte eller indirekte (12, s.815). De direkte skader opstår når fotonens energi tilføres eller passerer tæt på DNA molekylet. Indirekte skader sker derimod gennem en ionisering af et vandmolekyle i cytoplasmaet, hvorefter energien tilføres DNA. Da 70-80% af mennesket består af vand, hvilket også afspejler cellen, er det de indirekte skader, der er de mest udbredte indenfor ioniserende stråleskader (12, s.815). De ioniserede vandmolekyler er meget ustabile og skiller sig til nye ioner og frie radikaler ( ): HOH + H + + OH HOH - H + OH - De frie radikaler er ekstremt reaktive og kan diffundere mellem cellerne og forårsage skader på DNA molekyler ligesom den direkte stråling. (12, s.815). To af de frie radikaler OH kan ligeledes gå sammen og danne cellegiften hydrogenperoxid H 2 O 2 (brintoverilte). Yderligere kan nogle organiske molekyler danne frie radikaler, som kan reagere videre med frit ilt. Der vil derfor være en større fare for stråling i væv med stor iltkoncentration (13, s. 507). De frie radikaler menes desuden at være den primære årsag til de biologiske skader på RNA og DNA ved bestråling af røntgenstråler (12, s.815). Der kan forekomme 4 forskellige typer af skader på DNA-molekyler (se figur 1): Brud på en af nukleotidstrengene. Brud på begge nukleotidstrenge. Krydsning af DNA kæder. Brud eller tab af basepar. 26

Figur 1: Her ses de 4 skader der kan opstå på DNA-molekylet (13, s. 505). Udsættes cellen for ioniserende stråling kan cellen ikke altid reparere sig selv, hvilket fører til celledød. Celledød ses oftere ved brud på begge nukleotidstrenge end ved brud på den ene nukleotidstreng. Reparerer cellen sig selv, kan der opstå fejlplacering af basepar i DNA molekylet. Baseparrenes placering er kode for, hvorledes RNA s produktion af proteiner kan afvikles og ændres dette opstår der mutationer, hvilket kan resultere i en stråleinduceres cancer i f.eks. colon (12, s. 816-819). 5.1.2 Deterministiske og stokastiske skader De biologiske skader ved ioniserende stråling kan opdeles i 2 kategorier, deterministiske og stokastiske skader. Deterministiske skader skyldes celledød, som resultat af høj bestråling og opstår umiddelbart efter pt. har været udsat for ioniserende stråling, som overtræder en tærskelværdi. Deterministiske skader kan bl.a. være katarakt, erytem og fibrose (12, s.814). Da man til røntgenoptagelser af col. lumbalis anvender lave doser ses deterministiske skader sjældent. De stokastiske skader opstår ved at en enkelt eller få celler bliver beskadiget af ioniserende stråling. De stokastiske skader pt. erhverver sig under udsættelse af ioniserende stråling er bl.a. stråleinduceret cancer og genetiske defekter. Skaderne kan være sket flere år inden de opstår (12, s.814, 838). De stokastiske skader opstår ved små doser og risikoen vokser med 27

stigende dosis. Der er derfor ingen tærskelværdi for de stokastiske skader og sværhedsgraden af de opståede skader er ligeledes uafhængig dosis (12, s.814). 5.2 Den effektive dosis og udregning Hvad er effektiv dosis og hvorledes udregnes det? Dette forskningsspørgsmål besvares gennem en definition af effektiv dosis med efterfølgende gennemgang af udregningsmetoden. Efterfølgende foretages en gennemgang af hvorledes Monte Carlo programmerne anvendes. Den effektive dosis er et skøn for hvor stor risiko pt. har for at erhverve sig stokastiske skader. For at kunne vurdere risikoen skal man tage hensyn til, hvilke organer der befinder sig i blændefeltet, da det ikke er alle organer og væv, der er lige strålefølsomme. Det tager W T højde for og International commission on radiological protection (ICRP) har derfor udarbejdet W T, der anvendes til beregning af den effektive dosis. Se følgende tabel. Organ eller væv Vævsvægningsfaktor Gonaderne 0,20 Rød Knoglemarv 0,12 Colon 0,12 Mavesæk 0,12 Vesica Urinaria 0,05 Mamma 0,05 Hepar 0,05 Esophagus 0,05 Gl. Thyroidea 0,05 Cutis 0,01 Knoglemarv 0,01 Resten 0,05 Figur 2: Vævsvægtningsfaktorer (12, s.57-58). Effektiv dosis anvendes til at vurdere, hvor stor en betydning delkropsbestrålingen har på helkropsbestrålingen og angives i form af en talværdi. Yderligere fastsættes der grænser for effektive dosis, så man sikrer at risikoen ved delkropsbestråling ikke overstiger risikoen ved helkropsbestråling af samme størrelse (2, s.11). 28

Effektiv dosis udregnes med følgende formel (2, s.11): E = W H ) T ( T T H T er middelværdien for den absorberede dosis i organet eller vævet. W T er vævsvægtningsfaktoren for organet eller vævet. Det er et udtryk for hvor følsomt organet eller vævet er overfor røntgenstråling. Enheden for den effektive dosis er Sievert (Sv). Et eksempel på udregning af den effektive dosis til en col. lumbalis optagelse ses herunder. Der er i eksemplet kun valgt at se på organerne gonader, colon, den røde knoglemarv og vesica urinaria. W H ( T T Gonader: 0,20 0,256 = 0,0512 Colon: 0,12 0,115 = 0,0138 Rød knoglemarv: 0,12 0,035 = 0,0042 Vesica urinaria: 0,05 0,054 = 0,0027 Summen: = 0,0719 msv ) 5.2.1 Anvendelse af Monte Carlo programmerne PCXMC og MCNP Til udregninger af effektive doser skal man anvende en del oplysninger omkring undersøgelsen. Nedenfor er angivet hvilke oplysninger, der skal anvendes i PCXMC og MCNP. Til Monte Carlo programmet PCXMC skal følgende oplysninger anvendes: Alder (0, 1, 5, 10, 15 år eller voksen). Pt. højde og vægt. eller focus objekt afstand. Størrelsen af feltet enten på billedpladen eller på fantomet. Placering af feltet. Positionering (AP, PA, lateral eller skrå). 29

Rørkipning. Anode vinkling. Filtrering. Eksponeringfaktorer: kv og mas. Figur 3: Screenshot af Monte Carlo programmet PCXMC (14, s.6). Til Monte Carlo Programmet MCNP skal følgende oplysninger anvendes: og focus objekt afstand. Størrelsen af feltet på billedpladen. Placering af feltet. Positionering (AP, PA, lateral eller skrå). Rørkipning. Anode vinkling. Filtrering. Eksponeringfaktorer: kv og mas. 30

Figur 4: Screenshot af Monte Carlo programmet MCNP. 5.3 Anatomi I dette afsnit besvares følgende forskningsspørgsmål: Hvilke kriterier er der for billedkvalitet til en col. lumbalis optagelse? Hvilken indflydelse har positionering AP/PA på billedkvaliteten ved en røntgenoptagelse af col. lumbalis? Hvilken indflydelse har positioneringen AP/PA på den effektive dosis ved en røntgenoptagelse af col. lumbalis? I afsnittet vil der være en gennemgang af anatomien i col. lumbalis, samt billedkriterierne for optagelsen. Herefter følger en gennemgang af den topografiske anatomi for at vise, hvilke organer, der befinder sig i regionen. 31