Die Computertomographie (CT) des Brustkorbs ist ein bewährtes Verfahren zur Untersuchung des Brustraums und des Oberbauchs, das jedoch aufgrund von Bedenken hinsichtlich der Strahlendosis bei manchen Patientengruppen, z. B. bei jüngeren PatientInnen, nur eingeschränkt eingesetzt werden kann. Der SilverBeam-Filter für die CT von Canon Medical nutzt Deep Learning, um die Bildqualität zu verbessern, das Bildrauschen zu minimieren und die Strahlendosis deutlich zu reduzieren, während die Gesamtbildqualität und die diagnostische Genauigkeit erhalten bleiben. Dr. Russel Bull, MD, leitender Radiologe in der Radiologieabteilung des Royal Bournemouth Hospital in Bournemouth, Großbritannien, erläutert, wie gut der Filter in der Praxis funktioniert.
Das Royal Bournemouth Hospital ist ein allgemeines Krankenhaus mit 723 Betten in Bournemouth, Dorset, Großbritannien, das vom University Hospitals Dorset NHS Foundation Trust betrieben wird und eine Schlüsselrolle im mit 250 Millionen Pfund dotierten Umstrukturierungs- und Entwicklungsplan für die drei Krankenhäuser des Trusts spielt. Die Radiologieabteilung des Krankenhauses arbeitet seit vielen Jahren mit Canon Medical zusammen. Die Abteilung verfügt über einen Aquilion Serve Computertomografen mit SilverBeam-Technologie.
„Die Computertomografie ist eine großartige Untersuchung zur Erkennung verschiedener Pathologien. Sie ist schnell, solide sowie überall verfügbar, und die Systeme werden immer besser und billiger. Manche bezeichnen die CT sogar als die „körperliche Untersuchung des 21. Jahrhunderts“, merkt Dr. Bull an. „Das Problem ist jedoch die Strahlendosis, die wir so weit wie möglich reduzieren wollen, insbesondere für bestimmte Patientengruppen wie beispielsweise junge Menschen.
Senkung der Strahlendosis durch Filtration
Im Jahr 2017 war das Royal Bournemouth Hospital eines der ersten Krankenhäuser in Europa, das auf die neue PUREViSION Optics von Canon Medical wechselte.
„Unser Strahlenbündel wurde durch PUREViSION Optics ersetzt – das damals neue System von Canon Medical“, so Dr. Bull. „Das hat bereits zu einem großen Unterschied bei unseren Strahlendosen geführt. Wir haben unser Dosis-Längen-Produkt (DLP) für die hochauflösende CT um ein Drittel reduziert und dabei beinahe die gleiche Bildqualität erreicht – und das nur durch verbesserte Filtration des Photonenspektrums. Das war eine Überraschung für uns.“
„In einem meiner Spezialgebiete, der Herz-CT, ist nicht nur die Dosis viel geringer, sondern man erhält auch bessere Bilder, weil weniger gestreute Photonen auf den Detektor treffen“, erklärt er.
Der neue SilverBeam-Filter
„Der Nachfolger von PUREViSION Optics ist SilverBeam. Mit SilverBeam werden die niederenergetischen Photonen wirklich effektiv herausgefiltert, sodass nur die hochenergetischen Photonen übrigbleiben“, sagt Dr. Bull. „Es ist ein beinahe monochromatischer Energiestrahl mit sehr hoher Energie. Dabei werden auch einige der hochenergetischen Photonen herausgefiltert, sodass insgesamt weniger Photonen die PatientInnen durchdringen.“
Dieser monochromatische, hochenergetische Strahl gibt uns die Möglichkeit, Untersuchungen ohne Kontrastmittel mit extrem niedrigen Strahlendosen durchzuführen. SilverBeam kann jedoch nicht für Untersuchungen mit intravenösen Kontrastmitteln verwendet werden, da zur Kontrastverstärkung Photonen mit niedriger Energie benötigt werden.
SilverBeam, ein strahlformender Energiefilter, nutzt die Eigenschaften von Silber, um selektiv niederenergetische Photonen aus einem polychromatischen Röntgenstrahl zu entfernen und so ein Energiespektrum, wie in der Abbildung oben, zu erzeugen.
3D-Scanogramme mit extrem niedriger Dosis
Mit dem SilverBeam-Filter von Canon Medical können 3D-Scanogramme, d. h. Helix-Scans mit deutlich reduzierter Dosis bei hervorragender Bildqualität erstellt werden.
„Herkömmliche 2D-Scanogramme haben eine niedrige Dosis, liefern aber nicht viele Informationen. Wir haben sie daher nur für die Scan-Planung verwendet“, erklärt Dr. Bull. „Wenn wir jedoch den SilverBeam-Filter mit einem 3D-Scanogramm anwenden, erhalten wir tatsächlich mehr nützliche Datensätze. Durch den Einsatz des SilverBeam-Filters kann das 3D-Scanogramm mit einer genauso geringen Strahlendosis aufgenommen werden wie ein herkömmliches 2D-Scanogramm.
Mit dem 3D-Scanogramm können wir bereits viele Lungenkarzinome erkennen. Im Grunde genommen handelt es sich also um ein Lungenscreening mit extrem niedriger Dosis.“
„Manche finden, dass es bei 3D-Scanogrammen viel Bildrauschen gibt. Sie bieten jedoch im Vergleich zu einem 2D-Scan, bei dem man zum Beispiel die Aorta überhaupt nicht sehen kann, eine enorme Verbesserung in Bezug darauf, was man sehen kann“, sagt Dr. Bull. „Man kann alles Mögliche messen, z. B. die Abmessungen der Aorta und man kann die Verkalkung der Herzkranzgefäße sehen. Der 3D-Scan ist eine unglaubliche Verbesserung gegenüber dem 2D-Scan.“
“Mit dem SilverBeam-Filter von Canon Medical können 3D-Scanogramme mit deutlich reduzierter Dosis bei hervorragender Bildqualität erstellt werden.“ Dr. Russell Bull, Royal Bournemouth Hospital, Bournemouth, Großbritannien
Abbildung 1: Ein 3D-Scanogramm zeigt im Vergleich zum Röntgenbild des Brustkorbs deutlich ein Lungenkarzinom im linken Oberlappen.
Abbildung 1: Ein 3D-Scanogramm zeigt im Vergleich zum Röntgenbild des Brustkorbs deutlich ein Lungenkarzinom im linken Oberlappen.
Abbildung 2: Das 3D-Scanogramm zeigt ein schweres Emphysem.
Abbildung 3: Eine frühere Tuberkulose ist auf den Bildern des 3D-Scanogramms deutlich zu erkennen.
Zusätzliche Klarheit
Dr. Bull zeigt einige Beispiele, wie 3D-Scanogramme mit SilverBeam die Diagnose unterstützt haben:
Dies ist ein 3D-Scan des gesamten Brustkorbs mit SilverBeam bei einem DLP von 13 mGy*cm. Zu sehen ist ein Lungenkarzinom im linken Oberlappen, das auf dem Röntgenbild des Brustkorbs nicht deutlich zu erkennen war. Es wurde entfernt und der Patient ist wahrscheinlich geheilt, weil wir das 3D-Scanogramm im Rahmen einer Herz-CT-Untersuchung gemacht haben. (Siehe Abbildung 1)
Bei einem Patienten, der bei körperlicher Anstrengung unter Atemnot leidet, zeigt das 3D-Scanogramm die Ursache dafür. „Dieses Bild mit sehr niedriger Dosis zeigt deutlich, dass der Patient ein sehr schweres Emphysem hat“, erklärt Dr. Bull. (Siehe Abbildung 2)
„Dieser Patient hatte Tuberkulose. Die Dosis für das 3D-Scanogramm entspricht im Wesentlichen der Dosis einer seitlichen Röntgenaufnahme des Brustkorbs“, merkt er noch an. (Siehe Abbildung 3)
Zusätzliches Potential
Die radiologische Abteilung erforscht auch den Einsatz der SilverBeam-Filtration in Subtraktions- und Perfusionsstudien.
„Normalerweise verwenden wir für einen Subtraktions-Scan einen Vor- und Nachkontrast-Scan. Die SURESubtraction-Anwendung für die Lunge isoliert das Jod-Signal und stellt das Ergebnis als farbiges Overlay dar, das die Verteilung des Kontrastmittels im Lungenparenchym zeigt. Wir wollten herausfinden, ob wir eine Subtraktions-CTPA (CT-Lungenangiographie) ohne Vorkontrast durchführen und das 3D-Scanogramm mit SilverBeam als Maske verwenden können“, erklärt Dr. Bull. „Obwohl wir noch in den Kinderschuhen stecken, sieht es so aus, als könnten wir mit der Maske des 3D-Scanogramms ein sehr ähnliches Bild erhalten.“
„Derzeit untersuchen wir auch die Verwendung von 3D-Scanogrammen in Kombination mit der automatischen Landmarkenerkennung (ALD) auf unserem neuesten Aquilion Serve CT. Mit ALD ist der CT in der Lage, unabhängig von Größe und Gewicht des Patienten einen vollständigen und automatischen Scanplan zu erstellen, ohne dass der RT eingreifen muss.
Wachsender Bedarf an bildgebenden Verfahren
Im Rahmen der Erweiterung des University Hospital Dorset NHS Fourndation Trust wird das Royal Bournemouth Hospital bis 2026 um ein komplett neues Gebäude erweitert, um neue Einrichtungen für die Notfall- und Intensivmedizin sowie für die Frauen- und Kinderheilkunde zu schaffen.
SilverBeam-Filter
SilverBeam ist ein Filter für die Aquilion Computertomografen, der Silber enthält und die Strahlungsenergie selektiv optimiert.
Wie funktioniert SilverBeam?
SilverBeam entfernt niederenergetische Photonen aus dem Strahlenspektrum, die nicht zur Bildqualität beitragen, jedoch die Dosis und Streuung erhöhen. In Kombination mit der AiCE-Technologie (Advanced intelligent Clear IQ Engine) von Canon Medical kann dieser strahlformende Energiefilter die Leistung künstlicher Intelligenz nutzen, um eine hohe Auflösung und ein geringes Rauschen für Anwendungen, wie beispielsweise das Lungenscreening, zu erzielen.
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Die in diesem Artikel geäußerten Ansichten und Meinungen sind jene des betreffenden Arztes und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von Canon Medical wider.