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Rofo 2016; 188(01): 73-81
DOI: 10.1055/s-0041-106072
Experimental Radiology
© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Measuring Ventricular Width on Cranial Computed Tomography: Feasibility of Dose Reduction in a Custom-Made Adult Phantom

Ventrikelweitenmessung bei Computertomografien des Schädels: Durchführbarkeit der Dosisreduktion in einem individuell angefertigten Erwachsenenphantom
D. Daubner
1   Department of Neuroradiology, Carl Gustav Carus Medical School, University of Dresden, Germany
,
S. Spieth
2   Department of Radiology, Carl Gustav Carus Medical School, University of Dresden, Germany
,
J. Cerhova
1   Department of Neuroradiology, Carl Gustav Carus Medical School, University of Dresden, Germany
,
J. Linn
1   Department of Neuroradiology, Carl Gustav Carus Medical School, University of Dresden, Germany
,
K. Kirchhof
3   Department of Diagnostic and Interventional Radiology and Neuroradiology, Hospital of Chemnitz, Germany
› Author Affiliations
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Publication History

29 November 2014

17 July 2015

Publication Date:
13 November 2015 (online)

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Abstract

Purpose: To estimate feasible dose reduction to reliably measure ventricular width in adults with hydrocephalus in follow-up cranial computed tomography (CCT) using a custom-made phantom.

Materials and Methods: A gelatine-filled adult calvarium with embedded central fibers of two carrots representing the lateral ventricles was used as a phantom. The phantom was scanned 11 times with two CT scanners (LightSpeed Ultra, GE and Somatom Sensation, Siemens), using tube currents of 380/400, 350, 300, 250, 200, 150 and 100 mA, and tube voltages of 140, 120, 100 and 80 kV. The width of the carrots was measured at four sites in consensus decision of two principle investigators blinded to the scan parameters. Values measured at 380/400 mA and 140 kV served as a reference for the width of the ventricles. Measurements received 1 point if they did not differ more than 0.5 mm from the reference values. A maximum score of 4 could be achieved.

Results: The relationship between the correct width measurement of the carrots (lateral ventricles) and the radiation dose can be described by a quadratic regression function. Pixel noise increases and accuracy of measurements decreases with a lower radiation dose. Starting from a tube current of 380/400 mA and a tube voltage of 140 kV, the dose can be reduced by 76 % for LightSpeed Ultra and by 80 % for Somatom Sensation provided that a margin of error of 37.5 % (score = 2.5) for correct width measurement of the carrots is accepted.

Conclusion: Lowering the radiation dose by up to 48 % for LightSpeed Ultra and by 52 % for Somatom Sensation, compared to the standard protocol (120 kV and 400 mA) still allowed reliable measurements of ventricular widths in this model.

Key Points:

• There is a quadratic relationship between correct width measurements of lateral ventricles and radiation dose in CT.

• Reduction of radiation dose results in increased pixel noise and increased error for correct ventricle width measurement.

• Due to a considerable attenuation difference between cerebrospinal fluid and brain parenchyma, a dose reduction for the determination of ventricular size in CT seems feasible and should be performed.

Citation Format:

• Daubner D, Spieth S, Cerhova J et al. Measuring Ventricular Width on Cranial Computed Tomography: Feasibility of Dose Reduction in a Custom-Made Adult Phantom. Fortschr Röntgenstr 2016; 188: 73 – 81

Zusammenfassung

Ziel: Die Abschätzung einer möglichen Dosisreduktion zur zuverlässigen Messung der Ventrikelweite bei computertomografischen Verlaufskontrollen von Erwachsenen mit Hydrozephalus unter Verwendung eines individuell angefertigten Phantoms.

Material und Methoden: Als Messphantom diente eine mit Gelatine gefüllte adulte Schädelkalotte, in der 2 Möhren als Seitenventrikel eingebettet waren. Das Phantom wurde mit 2 CT-Scannern (LightSpeed Ultra, GE und Somatom Sensation, Siemens) jeweils 11-mal untersucht, wobei Röhrenströme von 380/400, 350, 300, 250, 200, 150 und 100 mA sowie -spannungen von 140, 120, 100 und 80 kV verwendet wurden. Zwei Untersucher, die zu den Scanparametern verblindet waren, bestimmten im Konsensusprinzip die Möhrenbreite an vier Stellen. Die bei 380/400 mA und 140 kV durchgeführte Breitenmessung der Möhren diente als Referenz. Messwerte erhielten 1 Punkt, wenn sie nicht mehr als 0,5 mm von der Referenz abwichen. Maximal konnten 4 Punkte erreicht werden.

Ergebnisse: Der Zusammenhang zwischen der Röntgendosis und der korrekten Breitenmessung der Möhren (Seitenventrikel) kann durch eine quadratische Regressionsfunktion beschrieben werden. Mit abnehmender Strahlendosis steigt das Pixelrauschen und die Genauigkeit der Messergebnisse sinkt. Ausgehend von einem Röhrenstrom von 380/400 mA und einer -spannung von 140 kV kann beim LightSpeed Ultra die Dosis um 76 % und beim Somatom Sensation um 80 % reduziert werden, wenn ein Fehler von 37,5 % (Score = 2,5) für die korrekte Breitenmessung der Möhren akzeptiert wird.

Schlussfolgerung: Verglichen mit dem Standardprotokoll (120 kV und 400 mA) führt in diesem Modell eine Reduktion der Strahlendosis um 48 % beim LightSpeed Ultra und um 52 % beim Somatom Sensation noch zu einer zuverlässigen Messung der Ventrikelbreite.

Kernaussagen:

• Es besteht ein quadratischer Zusammenhang zwischen Röntgendosis und der korrekten Weitenmessung der Seitenventrikel in der CT.

• Eine Dosisreduktion führt zu einem Anstieg des Pixelrauschens sowie des Fehlers für die korrekte Ventrikelweitenmessung.

• Aufgrund des großen Dichteunterschieds zwischen Liquor und Hirnparenchym scheint eine Dosisreduktion zur Ventrikelweitenbestimmung in der CT möglich und sollte durchgeführt werden.

Key words

brain - radiation dose - CT-spiral - ventricular width - hydrocephalus - adults