Zur Strahlenexposition von Kindern in der pädiatrischen Radiologie

Zusammenfassung

Ziel: Vorstellung eines Algorithmus zur rechnergestützten Dosisrekonstruktion aus den in radiologischen Datenbanken dokumentierten Röntgenexpositionsdaten sowie Berechnung neuer Konversionsfaktoren für die pädiatrische Radiologie am Beispiel der Projektionsradiografie des Schädels bei fünfjährigen Kindern. Material und Methoden: In der Abteilung Radiologie im Dr. von Haunerschen Kinderspital (DvHK), Kliniken der Universität München, werden seit 1976 die im klinischen Routinebetrieb bei konventionellen pädiatrischen Röntgenuntersuchungen anfallenden klinischen und strahlenphysikalischen Daten in elektronischen Datenbanksystemen dokumentiert. Der Gesamtdatenbestand umfasste am Ende des Jahres 2007 die Daten zu insgesamt 305 434 konventionellen Röntgenuntersuchungen. Mit dem PÄDOS-Algorithmus wurde ein Verfahren zur rechnergestützten Dosisrekonstruktion anhand der in den Datenbanken aufgezeichneten Röntgenexpositionsparameter entwickelt. Das Dosisrekonstruktionsverfahren beruht auf dem Konversionsfaktoren-Konzept, wobei mithilfe des von der finnischen Strahlenschutzbehörde STUK zur Verfügung gestellten PC-Programms PCXMC in Monte-Carlo-Simulationen neue Konversionsfaktoren für die pädiatrische Radiologie unter Berücksichtigung der Röntgenexpositionsbedingungen im DvHK errechnet wurden. Ergebnisse: Der Dosisbedarf bei der Projektionsradiografie des Schädels befand sich in den letzten 30 Jahren bei Kindern aller Altersstufen in guter Übereinstimmung mit dem jeweiligen Stand der Aufnahmetechnik; insbesondere wurden die Referenzwerte des Bundesamtes für Strahlenschutz für die Röntgenuntersuchung des Schädels aus dem Jahr 2003 weitestgehend unterschritten. Zur Berechnung von Organ- und Effektivdosen wurden Konversionsfaktoren für 28 Röntgenuntersuchungsverfahren, 6 Altersgruppen, 40 Referenzorgane, 3 Projektionen, 12 Röntgenröhrenspannungen und 3 Gesamtfilterungen jeweils für optimale und suboptimale Strahlenfeldeinstellungen berechnet. Auf diese Weise konnte der Einfluss der Feldeinblendung auf die Organdosen vor allem strahlensensibler Organe wie z. B. der Schilddrüse und des roten Knochenmarks dargestellt werden. Schlussfolgerung: Radiologische Datenbanken bilden eine wesentliche Grundlage für eine effektive Qualitätssicherung in der Pädiatrischen Radiologie und für die Durchführung retrospektiver Dosisstudien. Der PÄDOS-Algorithmus scheint für die Synthese und Analyse klinischer Großdatenbanken mit heterogener Datenstruktur sowie zur Dosisrekonstruktion aus den dokumentierten Röntgenexpositionsparametern geeignet.

Abstract

Purpose: Development of an algorithm for computer-assisted dose reconstruction using exposure data from a very large electronic database of a university children’s hospital. Radiation dose values and new conversion factors for pediatric radiology were calculated and selected results for skull X-rays of 5-year-old patients will be presented. Materials and Methods: Since 1976 all relevant data from daily routine X-ray examinations performed in Dr. von Hauner’s Kinderspital (children’s hospital of the university of Munich, DvHK) have been stored electronically in a database. This database now encompasses basic personal patient data, type of radiological procedure, individual radiographic/fluoroscopic settings, dose measurements (dose area product), individual referral criteria and radiological diagnosis. After 30 years of data gathering, the database now includes 305 434 radiological examinations (radiographs and fluoroscopies) of all age groups, from newborns to adolescents. With a computer program, called PÄDOS, a specific algorithm was created to calculate radiation doses using the individual dose area product values and other known exposure parameters extracted from the databases. The dose reconstruction procedure is based on the conversion factor concept. By means of the PCXMC program developed by the Finnish Center for Radiation and Nuclear Safety (STUK, Helsinki), Monte Carlo simulations were performed to calculate new conversion factors for pediatric radiology based on the radiographic technique used in the DvHK. Results: The entrance dose values of skull X-rays showed a very good correlation with the changes of examination technique in the last 30 years. In our sample, the measured dose values for skull X-rays were far below the reference dose levels set by the Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) in 2003. Conversion factors for 28 different radiographic procedures, 6 age groups, 40 reference organs, 3 beam projections, 12 voltage settings and 3 total filtration levels were calculated. The influence of collimation on the organ doses of radiosensitive organs, e. g. thyroid, bone marrow, in all age groups, especially in the very young, was able to be demonstrated. Conclusion: The PÄDOS algorithm seems to be suitable for the handling of very large and heterogeneous radiological databases and allows the reconstruction of various dose entities.

pediatric radiology - radiography - skull - dosimetry - conversion factors

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