Wie DOSE Medizinphysik-Experten bei der Identifizierung und Analyse von bedeutsamen Vorkommnissen unterstützt - Teil 3
August 11, 2021
Von Dr. rer. nat. Hans Dieter Nagel
Wie DOSE Medizinphysik-Experten bei der Identifizierung und Analyse von bedeutsamen Vorkommnissen unterstützt
Teil 1: Identifizierung bedeutsamer Vorkommnisse gem. StrlSchV Anlage 14 I und II (1)
Teil 2: Identifizierung bedeutsamer Vorkommnisse gem. StrlSchV Anlage 14 I (2) a und 14 II (2+3) a
Teil 3: Wie DOSE Medizinphysik-Experten bei der Identifizierung und Analyse von bedeutsamen Vorkommnissen unterstützt
Teil 3: Ermittlung der Ursachen für Grenzwertüberschreitungen im Anwendungsbereich CT
Die Möglichkeit zur Identifizierung und Aufarbeitung von bedeutsamen Vorkommnissen (BV) gehört zu den wichtigsten Funktionen eines Dosismanagementsystems (DMS). Die eigentliche Bedeutung eines ‚bedeutsamen Vorkommnisses‘ ist weniger die Meldepflicht an die Aufsichtsbehörde, sondern vielmehr die damit verbundene Gelegenheit, aus Fehlern zu lernen und ähnliche Vorfälle mit exzessiv hoher Strahlenexposition künftig zu vermeiden. Hierzu ist die Ermittlung der Ursachen unerlässlich.
Die hauptsächlichen Gründe, die zu BV-Verdachtsfällen führen, sind:
- nicht oder nicht ausreichend optimierte Scanprotokolle
- einzelfallbezogene Protokolländerungen durch den Gerätebediener
- falsche Protokollwahl
- Fremdkörper im Scanbereich
- Lagerungs- und Zentrierungsprobleme
- übermäßig lange Scanbereiche
- Probleme bei der Kontrastmittelapplikation
- Adipositas per magna-Patienten
- veraltete Gerätetechnik
- gerätetechnische Mängel
Ein praxistaugliches DMS zeichnet sich dadurch aus, dass es die Informationen, die zur Identifizierung der Ursachen benötigt werden, so umfassend wie nur möglich bereithält. Ist dies nicht der Fall, müssen die Informationen aus den Bild- und Metadaten gewonnen werden. Dies ist nicht nur zeitaufwendig, sondern auch mit erheblichen Zeitverzögerungen verbunden, wenn die Möglichkeit zum Herunterladen der Bilder oder zumindest zur Einsicht der Metadaten, eingeschränkt oder nicht gegeben ist.
Für die Mehrzahl der BV-Verdachtsfälle sind mehrere Ursachen zugleich verantwortlich. Adipositas ist dabei lediglich ein Faktor, der das Vorkommnis wahrscheinlicher macht. Zumeist sind es Bedienungsfehler und gerätetechnische Probleme, die zu erheblichen Überdosierungen führen. Im Folgenden wird gezeigt, welche Hilfe DOSE von Qaelum bei der Identifizierung der Ursachen bietet.
1. Nicht oder nicht ausreichend optimierte Scanprotokolle
Ein Indikator hierfür ist das Dosisniveau relativ zum diagnostischen Referenzwert (DRW) für den Parameter CTDIvol. Mit Hilfe des Dashboards ‚Konformitätsüberwachung‘ lassen sich die zur Bewertung benötigten Werte bereitstellen (Abb. 1). Je nachdem, ob das CT-Gerät über iterative Rekonstruktion (IR) verfügt, sollte der Mittelwert für das jeweilige Protokoll bei ca. 35% (mit IR) und ca. 65% (ohne IR) liegen (bei CCT-Protokollen: ca. 60% bzw. 90%).
2. Einzelfallbezogene Protokolländerungen durch den Gerätebediener
Zumeist handelt es sich um Änderungen bei den mAs- oder Spannungseinstellung. Da die Einstellwerte der Dosisautomatik nicht im RDSR dokumentiert sind, lassen sich mAs-Änderungen bei Automatik-Protokollen – wenn überhaupt – nur auf anderen Wegen erkennen. Dasselbe gilt für die Rauschvorwahl bei Geräten mit rauschbasierter Dosisautomatik. Spannungsänderungen können, sofern die Protokolleinstellung bekannt ist, dagegen mit Hilfe der Serieninformationen leicht identifiziert werden (Abb. 2).
3. Falsche Protokollwahl
Mit Dosisautomatik arbeitende Protokolle sind im Hinblick auf Fragestellungen der Anatomie und Bildqualitätsanforderung programmiert worden. Verwendung für andere Fragestellungen kann daher zu erheblichen Unter- oder Überdosierungen führen. Identifizieren lassen sich derartige Fälle zumeist bereits in der Studienübersicht durch das offensichtliche Missverhältnis zwischen Studienbeschreibung und verwendetem Scanprotokoll sowie mittels des Localizerbild. Insofern hierfür die in DOSE vorhandene Miniaturdarstellung nicht ausreicht, ist in der von der Software angebotenen erweiterten CT-Analyse unter‚Serieninformationen -> SSDE‘ auch eine Großdarstellung zu finden, welche genaueren Aufschluss liefern sollte. Dort ist auch der mA-Modulationsverlauf dargestellt. So wird aus dem Beispiel in Abb. 3 erkennbar, dass die Modulationsart des Protokolls (‚angulär‘) für diese Körperregion ungeeignet und für die überhöhte Dosis mit ursächlich ist.
4. Fremdkörper im Scanbereich
Fremdkörper im Scanbereich (Prothesen, Implantate, Strahlenschutzmittel) führen bei Untersuchungen mit Dosisautomatik, aufgrund der stärkeren Strahlenschwächung, zwangsläufig zu entsprechenden Dosiserhöhungen. Sofern dabei nicht longitudinale (‚z‘) oder 3D-Dosismodulation (‚xyz‘) zum Einsatz kommt, ist die Exposition im gesamten Scanbereich überhöht. Das Miniatur-Localizerbild in der Studienübersicht liefert bereits einen ersten Hinweis. Die Großdarstellung in der erweiterten CT-Analyse unter ‚Serieninformationen -> SSDE‘ gibt genaueren Einblick darüber, ob der Fremdkörper innerhalb oder außerhalb des Scanbereichs liegt (Abb. 4).
Schutz, in Verbindung mit angulärer Dosismodulation, eine um Faktor 4.7 erhöhte Exposition im gesam-
ten Scanbereich verursachte. Bei Fremdkörpern im Scanbereich wurden die Bediener dieses Geräts
angewiesen, extra hierfür vorgesehene Protokolle zu verwenden oder die Modulationsart auf ‚longitu-
dinal‘ zu ändern, was in dem Fall nicht beachtet wurde.
5. Lagerungs- und Zentrierungsprobleme
Lagerungsprobleme wie Arme im Scanbereich oder Teile der Schulter im Scanbereich von Kopfstudien führen zu ähnlichen Problemen wie Fremdkörper und sind in DOSE anhand der Localizerbilder leicht identifizierbar. Bei fehlerhafter Höhenzentrierung wird der Patient auf dem Localizerbild in der Breite verkleinert oder vergrößert dargestellt. Dadurch wird der effektive Patientendurchmesser von der Dosisautomatik pro cm Zentrierungsfehler um 0.5 cm falsch berechnet. Abhängig von der Regelungscharakteristik des Geräts, resultieren daraus Fehldosierungen um 5% bis 10%. DOSE stellt die entsprechenden Angaben unter ‚Serieninformationen -> Patientenpositionierung‘ in graphischer und numerischer Form bereit (Abb. 5).
rät erfolgt die Erstellung des Localizerbilds in pa-Projektion; d.h. der Patient befindet sich näher zur
Strahlenquelle. Dadurch wurde der Effektivdurchmesser um 4 cm überschätzt und die Exposition um
60% erhöht.
6. Übermäßig lange Scanbereiche
Wie weiter unten in Abb. 7 und 8 gezeigt, stellt DOSE sowohl unter ‚Serieninformationen -> SSDE‘ wie unter ‚Serieninformationen -> mA-Modulation‘ den Abbildungsbereich der jeweiligen Scanserie dar. Dies ermöglicht eine Beurteilung, ob der Scanbereich anatomisch adäquat gewählt wurde.
7. Probleme bei der Kontrastmittelapplikation
Häufig handelt es sich um Zugangsprobleme, durch die die KM-Injektion paravasal erfolgt, so dass die KM-Anflutung vermindert ist oder ganz ausbleibt. Im ungünstigsten Fall wird das Bolusmonitoring bis zur maximal vorprogrammierten Zeit (oftmals 60s) vorgenommen und die anschließende Scanserie auf Verdacht durchgeführt. Aufgrund der Erfolglosigkeit muss die gesamte Prozedur wiederholt werden. Sofern dies – wie zumeist – innerhalb derselben Studie geschieht, lässt sich dies anhand der Angaben in der Serieninformation eindeutig nachvollziehen (Abb. 6). Da Premonitoring und Monitoring i.d.R. mit denselben Dosiseinstellungen arbeiten, kann aus dem Quotienten der CTDIvol-Werte die Anzahl der beim Monitoring erfolgten Rotationen und daraus die Gesamt-Monitoringzeit ermittelt werden. Alternativ kann hierfür auch der Quotient der Expositionszeiten verwendet werden.
Sofern die Monitoringbilder im PACS oder am Gerät bereitgestellt werden, kann zudem unter ‚Serieninformationen -> Serienüberlappung‘ ermittelt werden, ob sich die einzelnen Akquisitionsserien überlappen oder zumindest teilweise räumlich voneinander getrennt sind. Hinsichtlich der kumulativen Dosis und der sich daraus ergebenden Meldepflicht als BV kann dies von entscheidender Bedeutung sein.
toring (‚tracker‘) erfolgte mit der maximal vorprogrammierten Anzahl der Rotationen (30), d.h. über
insgesamt 60s. Die geplante CTA-Serie wurde trotz ausgebliebener KM-Anflutung durchgeführt und
erwies sich als erfolglos. Die gesamte CTA-Prozedur incl. Bolusmonitoring musste nach Neuanlage des
Zugangs wiederholt werden. Die Akquisitionsserien beider CTA-Anläufe überlappen sich. Der kumulati-
ve CTDIvol entspricht damit der Angabe unter ‚CTDI (Körper 32 Phantom)‘ und liegt über dem 80 mGy-
Grenzwert.
8. Adipositas per magna-Patienten
Ob extrem übergewichtige Patienten mit entsprechend erhöhtem Dosisbedarf ursächlich oder mitbeteiligt sind, lässt sich häufig bereits mit Hilfe der Miniatur-Localizerbilder erkennen. Sofern angegeben und zuverlässig, sind die Körperabmessungen des Patienten ein weiteres Indiz. Am aussagekräftigsten und zur quantitativen Abschätzung der Dosiserhöhung geeignet ist jedoch der wasseräquivalente Durchmesser (WED). DOSE ermittelt den WED aus den axialen Bilddaten und gibt den Wert für die Mitte des Scanbereichs unter ‚Serieninformationen -> SSDE‘ an (Abb. 7). Zusätzlich ist der Verlauf des WED im gesamten Scanbereich unter‚ Serieninformationen -> mA-Modulation‘ dargestellt (Abb. 8). Voraussetzung ist, dass die axialen Bilder nicht übermäßig beschnitten (‚trunkiert‘) sind. Bei Wirbelsäulenstudien ist dies jedoch die Regel, so dass die WED-Angaben mit ca. 20 cm erkennbar unzutreffend sind. In solchen Fällen ist es besser, den effektiven Durchmesser zu verwenden, der aus dem Localizierbild gewonnen wird.
9. Veraltete Gerätetechnik
Hauptsächlich handelt es sich hier um Geräte ohne iterative Rekonstruktion (IR). Aufgrund der fehlenden Rauschreduktion ist das Dosisniveau bei Optimierung nur eingeschränkt reduzierbar und liegt im Durchschnitt doppelt so hoch wie bei Geräten, die mit IR ausgestattet sind. Entsprechend erhöht ist der Anteil der DRW-Überschreitungen und damit die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten von BV. Häufig fehlt an diesen Geräten auch noch die ‚DoseCheck‘-Funktion, die auf zu erwartende DRW-Überschreitungen hinweist und die zeitnahe Angabe einer Begründung ermöglicht. Ohne diese Funktion bleibt der Gerätebediener im Ungewissen, was präventive Maßnahmen (wie z.B. Korrektur des Scanbereichs) verhindert.
Informationen, wie hoch der Anteil an Geräten ist, die nicht dem Stand der Technik entsprechen, gibt es bislang nicht. In meinem Tätigkeitsbereich sind es 2 von 10 Scannern, d.h. 20%. Ob ein Scanner diese Defizite aufweist, sollte dem Medizinphysik-Experten (MPE) bekannt sein. Die Rolle des DMS beschränkt sich darauf, das Gerät zu nennen, das zur Durchführung der Studie verwendet wurde.
10. Gerätetechnische Mängel
Ein Beispiel hierfür ist die fehlerhafte Ermittlung des WED durch die Dosisautomatik eines bestimmten Herstellers, sobald ein lateraler Localizer verwendet oder mitverwendet wird. Bei extrem adipösen Patienten sowie Armen und Fremdkörpern im Scanbereich führt dies zu erheblichen Überschätzungen und Überdosierungen um bis zu Faktor 3. Die Bediener des betreffenden Geräts wurden daher angewiesen, bis zur Lösung des Problems durch den Hersteller in diesen Situationen entsprechende Maßnahmen zu ergreifen. Ob ein derartiger Fall ursächlich ist, lässt sich in DOSE bereits am Miniaturbild in der Studienübersicht identifizieren, in dem ein lateraler Localizer erkennbar ist (Abb. 9). Die unter ‚Serieninformationen -> SSDE‘ zu findenden Localizerbilder mit den Bereichsgrenzen und Röhrenstromverläufen ‚verraten‘ zusätzlich, dass für die Fragestellung das falsche Protokoll mit einer nicht passenden Modulationsart (‚angulär‘) verwendet wurde (Abb. 10). Das Ausmaß der Überdosierung vergrößert sich hierdurch nochmals.
calizer modifiziert wurde.
Wie diese Beispiele insgesamt verdeutlichen, stellt DOSE von Qaelum im Anwendungsbereich CT die zur Identifizierung der Ursachen von BV-Verdachtsfällen benötigten Informationen weitestgehend bereit. Eine zeitraubende Beschaffung und Analyse der Bilddaten aus dem PACS wird damit erspart. Auf dieselbe Weise lassen sich auch die Ursachen bei ‚normalen‘ DRW-Überschreitungen ermitteln.
Die entscheidenden Erkenntnisse liefern hierbei die erweiterten Analysefunktion (‚SSDE‘, ‚Patienten-Positionierung‘, ‚mA-Modulation‘ und ‚Serien-Überlappung‘). Voraussetzung hierfür ist, dass das Gerät einen RDSR generiert, die Bilder aller Akquisitionsserien im PACS oder auf der Modalität verfügbar sind und die Bilddaten den erforderlichen DICOM-Tag (‚IrradiationEventUID‘) erhalten, um den Bezug zwischen den Dosiswerten und den zugehörigen Akquisitionsserien herstellen zu können. Bei älteren Geräten sowie bei Geräten eines bestimmten Herstellers ist diese Voraussetzung nicht gegeben, so dass die Ursachenforschung auf andere Weise erfolgen muss.
Ein praxistaugliches Dosismanagementsystem ist entscheidend dafür, ob der MPE seine Aufgaben im vorgegebenen Zeitrahmen adäquat bewältigen kann. Dies wird immer dann besonders deutlich, wenn das lokal zur Verfügung stehende DMS die gewünschten Analysen nicht liefert oder sie deswegen nicht liefern kann, weil die Modalität die benötigten Informationen nicht bereitstellt.
Disclosure statement
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Dr. Nagel arbeitete viele Jahre als wissenschaftlicher Mitarbeiter bei einem der führenden Medizintechnikhersteller. Im Jahr 2009 gründete er sein eigenes Unternehmen, das sich auf MPE-Dienstleistungen in den Anwendungsbereichen CT und XA fokussiert. |
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