G.Weisser1 · K.-J. Lehmann1 · R. Scheck3 · E. Coppenrath3 · D. Fehrentz2 · M. Georgi1

1 Institut für Klinische Radiologie, Universitätsklinikum Mannheim, Fakultät für Klinische Medizin

Mannheim, Universität Heidelberg2 Radiologische Klinik, Abteilung Klinische Radiologie, Strahlenphysik, Ruprecht-Karls-Universität

Heidelberg3 Institut für Radiologische Diagnostik,Klinikum Innenstadt,Ludwig-Maximilians-Universität München

Abbildungseigenschaftender Elektronenstrahl-CTContinuous-Volume-Scan im Vergleichzur Spiral-CT

stellungen, insbesondere bei Anwen-dung des mit der Spiral-CT vergleich-baren Volumenmodus (Continuous-Volume-Scan CVS), eine sinnvolle Aus-nutzung der prinzipiell überlegenenAufnahmegeschwindigkeit der EBCTmöglich.

Aufgrund der unterschiedlichenTechniken zur Röntgenstrahlerzeugungergibt sich für die EBCT eine im Ver-gleich zur Spiral-CT völlig andere Do-sisverteilung in der Schichtebene. DieRöntgenstrahlkollimation in der EBCTerfolgt durch einen zirkulären Kollima-tionsring, der zwischen den stationärenund gegeneinander gekippten Targetsund Detektorringen angeordnet ist.Hierdurch ergibt sich ein gekippter undbogenförmiger Röntgenstrahlverlauf aufdem Detektor, was zu Problemen beider Bildberechnung und der Effizienzder Kollimation führen kann. Im Unter-schied hierzu kennt die Spiral-CT mitmitbewegten Kollimatoren und demgeraden Röntgenstrahlverlauf diese Pro-bleme nicht.

Da Röntgenstrom und Röntgen-spannung nicht variiert werden kön-nen, sind die am EBCT wählbaren Auf-nahmeparameter eingeschränkt. Dar-überhinaus unterscheidet sich das Prin-zip der Bildrekonstruktion deutlich vondem der Spiral-CT.

Die Elektronenstrahltomographie(EBCT, „electron beam computed to-mography“) ist als Bildgebungsmodali-tät seit mehr als 15 Jahren verfügbar [2].In der Bildgebung des Herzens stellt dieEBCT mit der Möglichkeit EKG-getrig-gerter Aufnahmen mit 50 und 100 msAufnahmezeit pro Schicht eine akzep-tierte Untersuchungstechnik dar [1, 8],außerhalb des Herzens wurde die EBCTneben experimentellen Untersuchun-gen u.a. in der Diagnostik des thoraka-len Aortenaneurysmas und der Lun-genembolie [3, 10] sowie in der Pädia-trie [5] angewandt.

Durch die technischen Limitatio-nen der bisherigen Ausführung derEBCT (max. 40 Schichten bei 512er-Bildmatrix, keine Doppelstudien wiez.B. arterielle und portalvenöse Perfusi-onsphase in der Leber) blieben die An-wendungsmöglichkeiten für einen brei-teren klinischen Einsatz außerhalb desHerzens beschränkt. Die Weiterent-wicklung der Spiral-CT ermöglicht da-gegen die kontinuierliche Erfassunggroßer Volumina mit guter räumlicherAuflösung.

Seit 1997 sind 3 von der DFG geför-derte Elektronenstrahltomographen inDeutschland in Betrieb. Durch eineÜberarbeitung der Hard- und Softwarezur Steuerung des EBCT-Scanners sinddeutliche Fortschritte bezüglich dermaximalen Schichtzahl und der Mög-lichkeiten, kombinierte Studien durch-zuführen, erzielt worden. Hierdurchwird bei einer Reihe klinischer Frage-

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ElektronenstrahltomographieRadiologe1998 · 38:993–998 © Springer-Verlag 1998

Zusammenfassung

Die vorliegende Untersuchung nimmt einen

Vergleich der applizierten Dosis und der re-

sultierenden Bildqualität der Elektronen-

strahl-CT (EBCT) im Volumenmodus und der

Spiral-CT anhand von Phantommessungen

vor. Mit EBCT (C-150 XP) und Spiral-CT (GE

HiSpeed Advantage) wurden Messungen zur

Niedrigkontrast- und Hochkontrastauflö-

sung, Dosismessungen und Messungen der

Röntgenstrahlbreite mit verschiedenen

Phantomen durchgeführt. Die Hochkontrast-

auflösung liegt in der EBCT im Volumenmo-

dus ca. 25–35% unter den Werten der Spiral-

CT. Die Niedrigkontrastauflösung zeigt für

3 mm Kollimation bei EBCT und Spiral-CT

ähnliche S/N Werte, bei 1,5 mm und insbe-

sondere 6 mm Kollimation ist die Spiral-CT

deutlich überlegen.Bei der EBCT mit 1,5-mm-

und 6-mm-Kollimation ergibt sich eine dop-

pelt so hohe Patientendosis wie bei der SCT,

während bei 3-mm-Kollimation die Patien-

tendosis gleich groß ist. Als Ursache hierfür

wurde eine ungenügende strahlseitige Kolli-

mation der EBCT gefunden. Die 6-mm-Kolli-

mation am EBCT sollte wegen der schlechte-

ren Niedrigkontrastauflösung und der höhe-

ren Dosis nicht verwendet werden. Bei einer

Kollimation von 3 mm haben EBCT und Spi-

ral-CT eine ähnliche Performance bei gerin-

gerer Hochkontrastauflösung der EBCT.

Schlüsselwörter

Computertomographie ·

Elektronenstrahlcomputertomographie ·

Dosis

Dr. med. Dipl. phys. G.WeisserInstitut für Klinische Radiologie,

Universitätsklinikum Mannheim,

Theodor Kutzer Ufer, D-68167 Mannheim&/fn-block:&bdy:

G.Weisser · K.-J. Lehmann · R. Scheck

E. Coppenrath · D. Fehrentz · M. Georgi

Performance of electron-beam-CT:continuous-volume-scan in comparisonto spiral-CT

Summary

To compare patient dose and image quality

of electron-beam-CT vs. spiral-CT by means

of phantom measurements. An EBCT scanner

(C-150 XP) and a spiral-CT scanner (GE

HiSpeed Advantage) were used to scan three

different phantoms. Administered dose, high

contrast (HC) resolution, low contrast (LC) le-

sion detectability and the width of the radia-

tion beams were measured. EBCT showed

25–35% lower HC resolution in comparison

to spiral-CT. LC lesion detectability showed

equivalent results for S/N vs. patient dose

using 3 mm collimation with EBCT and spi-

ral-CT, whereas spiral-CT was superior for 1,5

and 6 mm collimation. Dose measurements

revealed a 2 fold higher patient dose using

EBCT with 1,5 mm or 6 mm collimation

compared to spiral-CT using equivalent scan

parameters. No differences were seen using

3 mm collimation. Differences were due to

insufficient beamside collimation of the

EBCT.The use of EBCT with 6 mm collimation

should be avoided, because of impaired per-

formance. Using 3 mm collimation, EBCT

showed comparable performance like state

of the art spiral-CT despite lower HC resolu-

tion.

Key words

Computed tomography, electron-beam ·

Computed tomography, dose · Computed

tomography, helical

der erste und letzte Scan nur noch un-wesentlich zur gemessenen Dosis bei-tragen.

Weitere Dosismessungen wurdenan einem Plexiglasphantom mit 32 cmDurchmesser durchgeführt, das Boh-rungen für eine Ionisationskammer von10 cm Länge an den Positionen zentralsowie 3, 6, 9 und 12 Uhr enthielt. NachKorrektur der gemessenen Dosiswertebezüglich Temperatur und Luftdruckwurden die „Practical Computed Tomo-graphy Dose Indices“ (PCTDI) berech-net [4].Aus einer Mittelung der periphe-ren und zentralen PCTDI Werte wurdedie mittlere Dosis Dave berechnet [4]:

Dave=1/3 PCTDIzentral+2/3 PCTDIperipher

Mittels eines CT-Phantoms (Catphan®,The Phantom Laboratory, Cambridge,NY, USA) wurden zusätzlich Messun-gen zur Niedrigkontrastauflösung (Mo-dul CTP 515) und Hochkontrastauflö-sung (Modul CTP 528) durchgeführt.

Zur Messung der Niedrigkontrast-auflösung wurden Mittelwert und Stan-dardabweichung von Kontrasttargetsmit nominalen Kontrastwerten von0,3%, 0,5% und 1% bestimmt (Abb. 1).Das Signal/Rausch-Verhältnis (S/N) er-gibt sich dabei aus dem Mittelwert m,der Standardabweichung sd im Targetct und dem Hintergrund bg

S/N=(mct–mbg)/sqrt(sdct2 +sdbt

2 )

Die Hochkontrastauflösung wurde miteinem speziellen Catphan-Modul er-mittelt, das eine Messung bis maximal21 Linienpaaren/cm in Schritten von 1Linienpaar/cm erlaubte (Abb. 2).

Zur Messung der strahlseitigenKollimation des Röntgenstrahls wur-den lichtdicht verpackte Röntgenfilmeauf ein 25 cm messendes Plexiglas-phantom mit einer Abschirmung von2 mm Bleiäquivalenz montiert, belich-tet und anschließend entwickelt. Dieentwickelten Filme wurden mit einerAuflösung von 150 Pixel/cm und 12 bitGraustufenauflösung mit linearer Look-up-table (LUT) digitalisiert und ausge-wertet.

Ergebnisse

Hochkontrastauflösung

Die Hochkontrastauflösung wurde imSpiralmodus beider Geräte unter Ver-wendung unterschiedlicher Rekonstruk-

Ziel dieser Studie war es daher, mitUntersuchungen an Meßphantomen dieapplizierte Dosis und die Bildqualitätder EBCT im Volumenmodus und derSpiral-CT zu vergleichen.

Material und Methoden

Die Messungen wurden an einem EBCTScanner (C-150 XP, Imatron, San Fran-cisco, USA) mit der neuesten SoftwareVersion 12.34 durchgeführt. Die Ver-gleichsmessungen wurden an einemSpiral-CT (GE HiSpeed Advantage, GEMedical Systems, Milwaukee, USA)durchgeführt.

Das EBCT wurde im Einzelschicht-modus und im Volumenmodus (CVS)bei kontinuierlichem Tischvorschubmit 130 kV und Kollimationen von 1,5mm, 3 mm und 6 mm betrieben. Bei ei-ner Stromstärke von ca. 620 mA wur-den Expositionszeiten von 100 ms bis2000 ms gewählt. Dabei wurden dieBilddaten der einzelnen Schichten auseiner Mittelung der einzelnen Exposi-tionen von je 100 ms berechnet, so daßz.B. bei einer Expositionszeit von 400ms die betreffende Schicht durch dieAddition von vier Einzelschichten. Aufdie 100 ms Einzelschichten kann nacheiner Messung nachträglich nicht mehrzugegriffen werden, da ausschließlichdie gemittelten Bilddaten übertragenwerden. Für die Messungen wurde derBildalgorithmus „Overlap“ verwendet,der zur Unterdrückung von Pitch-Arte-fakten optimiert ist. Die Messungen amSpiral-CT wurden mit 1 s Rotationszeit,120 kV und 40–400 mA Röhrenstromdurchgeführt, es wurden Large FOVund Standard Algorithmus ausgewählt.

Verwendete Phantome

Zur Dosismessung wurde ein AldersonNormphantom verwendet, das mit 110zylindrischen Thermolumineszenz-De-tektoren (TLD) bestückt war. Die Be-stückung erfolgte innerhalb einer Tho-rax-Schicht mit einer repräsentativenVerteilung der TLD in Lunge, Mediasti-num, Knochen und Weichteilen. DieAuswertung der TLD erfolgte innerhalbvon 48 h nach Dosisapplikation. Ausden gemessenen Dosiswerten inner-halb einer Schicht wurde die „MultipleScan Average Dose“ (MSAD) berechnet[7, 9]. Die MSAD ist als mittlere Dosiseiner Serie von Scans definiert, so daß

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tionsalgorithmen und Rekonstruktions-durchmesser gemessen (Tabelle 1).

Die höchste Auflösung erreichtenbeide Geräte, wenn Detailalgorithmenund kleinem Rekonstruktionsdurchmes-ser von 21 cm (7 LP/cm EBCT vs. 11 LP/cm SCT) gewählt wurden. Die Verbesse-rung der Auflösung im Vergleich zumStandard-Rekonstruktionsalgorithmusfiel dabei bei der EBCT mit maximal 1 Li-nienpaar/cm deutlich geringer als in derSpiral-CT aus, wo Verbesserungen bis zu3 Linienpaaren/cm meßbar waren. Beiallen verwendeten Parametern war dieEBCT der Spiral-CT hinsichtlich derHochkontrastauflösung deutlich unter-legen, die um 25 bis 35% schlechter war.

Bei Verwendung des Einzelschicht-modus und speziellen Rekonstruktions-

12,4 mSv gegenüber 7,1 mSv bei der SCT(Abb. 3b).

Bei 1,5 mm Kollimation in derEBCT und 2 mm Tischvorschub sowie124 mAs ergeben sich 15,0 mSv MSAD,nach der Umrechnung auf einen Tisch-vorschub von 2,25 mm (Pitch 1,5, dieserWert ist am Gerät nicht einstellbar) er-geben sich daraus 13,3 mSv MSAD.

Dosismessungen mit Ionisations-kammer

Die mit der Ionisationskammer von 10cm Länge für Einzelschichten gemesse-nen Dosiswerte ergaben für EBCT undSpiral-CT mit 3-mm-Kollimation iden-tische Dave Werte von 5,0 mSv (Tabelle3). Die Abweichungen bei der Spiral-CTmit den Kollimationen 1 mm und 7 mmwaren mit 6% minimal. In der EBCTdagegen war ähnlich wie bei den Mes-sungen am Alderson-Phantom bei derVerwendung der 1,5- und der 6-mm-Kollimation ein erheblicher Anstieg zuverzeichnen von 86% bzw. 96% im Ver-gleich zur 3-mm-Kollimation.

algorithmen (Edge-Algorithmus, dieserist im Spiral-Modus nicht anwendbar)erreicht die Spiral-CT bis zu 14 Linien-paare/cm (15 cm Rekonstruktionsdurch-messer), bei der EBCT dagegen war imEinzelschichtmodus keine höhere Auf-lösung als im CVS mit kontinuierli-chem Tischvorschub zu messen (maxi-mal 7 Linienpaare/cm).

Dosisverlauf innerhalbdes Thoraxphantoms

Der Tiefenverlauf der gemessenen Do-sis in der Mittellinie einer Thorax-schicht des Alderson-Phantoms (Unter-suchungsparameter jeweils: Kollimati-on 3 mm, Tischvorschub 4,5 mm ent-sprechend Pitch 1,5 sowie 124 mAs)zeigt bei der EBCT aufgrund der Scan-geometrie den erwarteten Dosisabfallvon dorsal nach ventral (Abb. 3a). Inder Spiral-CT weisen die dorsalen An-teile gegenüber den ventralen eine ge-ringere Dosis aufgrund der Absorptiondurch den Patiententisch auf. Der Mit-telwert aller Meßpunkte (MSAD) in ei-ner Thoraxschicht bei 3 mm Kollimati-on liegt bei der EBCT geringfügig unterden Werten der Spiral-CT (6,6 mSvEBCT vs. 7,2 mSv Spiral-CT).

Bei 6 mm (EBCT) bzw. 7 mm (Spi-ral-CT) Kollimation zeigen sich dage-gen deutlichere Unterschiede in dermittleren Dosis, hier beträgt die MSADfür 6/7 mm Kollimation (jeweils Pitch1,5) sowie ca. 124 mAs bei der EBCT

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Abb. 1 m Catphan-Modul CTP 515 zur Messung der Niedrigkontrastauflösung mit nominellem Kon-trast von 1% (1 Uhr Position), 0,5% (8 Uhr Position) und 0,3% (4 Uhr Position). Zur Ermittlung des Si-gnal/Rausch-Verhältnisses wurden in den äußeren Kontrasttargets sowie in jeweils benachbartenRegionen Mittelwert und Standardabweichung gemessen

Abb. 2 m Catphan-Modul CTP 528 zur Messung der Hochkontrastauflösung. Man erkennt die zirkulärangeordneten Meßfelder mit Auflösungen von 1 bis 21 Linienpaaren/cm

Tabelle 1

Hochkontrastauflösung in Linien-paaren/cm in Abhängigkeit vomRekonstruktionsalgorithmus undRekonstruktionsdurchmesser;Vergleich von EBCT (Normal bzw.Very Sharp) und Spiral-CT (Standardbzw. Bone)

EBCT Spiral-CT

Normal/Standard 21 cm 6 8Normal/Standard 48 cm 4 6VSharp/Bone 21 cm 7 11VSharp/Bone 48 cm 5 7

Tabelle 2

Multiple Scan Average Dose (MSAD)gemessen mit TLD in einem Ganz-körperphantom nach Alderson(Thorax-Scheibe); Vergleich vonEBCT und Spiral-CT bei Pitch 1,5 undunterschiedlichen Kollimationen

Kollimation EBCT Spiral-CT

1,5 mm 13,3 mSv3 mm 6,6 mSv 7,2 mSv6/7 mm 12,4 mSv 6,9 mSv

Tabelle 3

Average Dose Dave bei Messung ei-ner Einzelschicht mit Ionisations-kammer in einem Plexiglasphan-tom von 32 cm Durchmesser; Ver-gleich von EBCT (1,5/3/6 mm) undSpiral-CT (1/3/7 mm) bei unter-schiedlichen Kollimationen

Kollimation EBCT Spiral-CT

1,5/1 mm 9,3 mSv 5,3 mSv3 mm 5,0 mSv 5,0 mSv6/7 mm 9,8 mSv 4,7 mSv

Niedrigkontrastauflösung

Das Signal/Rausch-Verhältnis S/N wur-de für beide Scanner in jeweils 4Schichten für die 3 verschiedenen Kon-trasttargets mit nominell 0,3%, 0,5%und 1% Kontrast gemessen. Exempla-risch sind in Abb. 4a–c die Kurven fürdie erreichten S/N Werte im Verhältniszur gemessenen Strahlenexposition(als Dave) aufgetragen.

Im einzelnen zeigten sich bei derVerwendung der 3 mm Kollimation undvergleichbaren mAs-Werten sowohl beiden 0,5% Targets als auch den 0,3% Tar-gets keine relevanten Unterschiede inden erreichten S/N-Werten (bei ca.120 mAs und 0,5% Target S/N 0,38±0,07EBCT vs. 0,37±0,04 Spiral-CT). Bei den1% Targets ergaben sich bei der Spiral-CT geringfügig bessere Werte (bei ca.120 mAs und 1% Target S/N 0,56±0,08EBCT vs. 0,75±0,06 Spiral-CT).

Deutliche Unterschiede ergabensich jedoch bei der 6 bzw. 7 mm Kolli-mation. Hier waren die erreichten S/NWerte der EBCT bei allen 3 Kontrast-Targets deutlich schlechter als bei derSpiral-CT mit gleichen mAs Werten(bei ca. 240 mAs und 1% Target S/N1,11±0,04 EBCT vs. 1,62±0,11 Spiral-CTbzw. bei 0,5% Target S/N 0,61±0,05EBCT vs. 0,93±0,09 Spiral-CT). Die bei

suchen. Als Maß für die Weite des Rönt-genstrahles wurde die Halbwertsbreiteder Filmschwärzung gemessen. Dabeiwurde die Digitalisierung der Filme mitlinearer LUT vorgenommen. Die ge-messenen Halbwertsbreiten stimmtenbei der Spiral-CT mit den nominellenKollimationen im Rahmen der Meßfeh-ler überein (Tabelle 4). In der EBCTzeigten sich bei 1,5-mm- und 3-mm-Kollimation nahezu identische Halb-wertsbreiten des Röntgenstrahles. BeiVerwendung der 6-mm-Kollimation inder EBCT zeigte sich eine deutlich hö-here Halbwertsbreite von über 11 mmmit einer konstanten Röntgendichte imPlateau des Profils. Der Vergleich derHalbwertsbreiten an den Positionen 3, 6und 9 Uhr zeigte keine Unterschiede inden gemessenen Werten.

Diskussion

Die EBCT ist seit 1997 in einer weiter-entwickelten technischen Ausstattungin der Lage, bis zu 140 Schichten mit bis9 Schichten/s bei kontinuierlichemTischvorschub zu messen. Damit wer-den erstmals Anwendungen wie CT-Angiographie oder Dünnschichtunter-suchungen des gesamten Thorax mitkurzen Atemanhaltezeiten unter 17 smöglich.

Infolge der Scangeometrie mit sta-tionären Detektoren und strahlerzeu-genden Targets unterscheiden sich dieDosisprofile deutlich von denen derkonventionellen CT [6, 11], zudem erge-ben sich Unterschiede bezüglich Bildre-konstruktion und Scanparametern. Da-her ist es erforderlich, die erzielbareBildqualität im Verhältnis zur applizier-ten Dosis zur Beurteilung der Eignung

der EBCT mit ca. 240 mAs gemessenenS/N Werte wurden von der Spiral-CTbereits mit einer Dosisleistung von 120mAs erreicht (Spiral-CT bei 120 mAs1,15±0,05 bei 1% Target und 0,71±0,05bei 0,5% Target). Da zudem die Dosis-werte bei der EBCT bei vergleichbarenmAs-Werten mehr als das Doppelte derSpiral-CT Dosiswerte betragen, erge-ben sich sehr unterschiedliche Kurven-verläufe (s. Abb. 4a).

Bei Verwendung der 1,5- bzw. 1-mm-Kollimation zeigen sich bei ver-gleichbaren mAs Werten keine Unter-schiede in den erreichten S/N Werten beiallen 3 Kontrasttargets (bei ca. 240 mAsund 1% Target 0,53±0,05 EBCT vs.0,57±0,05 Spiral-CT, bei 0,5% Target0,31±0,05 EBCT vs. 0,28±0,05 Spiral-CTund bei 0,3% Target 0,20±0,08 EBCTvs. 0,22±0,05 Spiral-CT). Allerdings be-tragen auch hier die Dosiswerte bei derEBCT nahezu das Doppelte der Spiral-CT Werte bei vergleichbaren mAs-Ein-stellungen (Abb. 4c).

Filmmessungen

Im Einzelschichtmodus wurden Rönt-genfilme mit beiden Geräten und un-terschiedlichen Kollimationen belich-tet, um die Breite des in den Patienteneintretenden Röntgenstrahles zu unter-

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Elektronenstrahltomographie

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Abb. 3a, b b Vergleich zwischen EBCTund Spiral-CT der mit Thermolumi-neszensdetektoren gemessenenDosis in der Mittellinie einer Tho-raxsscheibe des Alderson-Phan-toms. Darstellung der Multiple ScanAverage Dose MSAD in mSv in Ab-hängigkeit von der Tiefe im Phan-tom bei Messung mit kontinuierli-chem Tischvorschub und Pitch 1,5.a Jeweils 3-mm-Kollimation; b 6-mm-Kollimation (EBCT) bzw. 7-mm-Kolli-mation (Spiral-CT)

Tabelle 4

Halbwertsbreite des eintretendenRöntgenstrahles gemessen mit di-rekter Belichtung eines Röntgenfil-mes auf einem Plexiglasphantommit 25 cm Durchmesser in Abhän-gigkeit von der gewählten Kollima-tion

Kollimation EBCT Spiral-CT

1,5/1 mm 3,3±0,1 mm 1,2±0,1 mm3 mm 3,4±0,1 mm 3,3±0,2 mm6/7 mm 11,2±0,3 mm 7,1±0,3 mm

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der EBCT für klinische Fragestellungenaußerhalb des Herzens zu vergleichen.

Hochkontrastauflösung

Für die Messung der Hochkontrastauf-lösung wurden bewußt die Betriebsar-ten mit kontinuierlichem Tischvor-schub gewählt, die für die überwiegen-de Zahl von Patientenuntersuchungenverwendet werden. Die deutlich schlech-tere Auflösung der EBCT im Vergleichzur Spiral-CT (ca. 25–35% schlechter)kann hierbei mehrere Ursachen haben.Einerseits ist die Zahl der stationärenDetektorelemente begrenzt (864), unddie feinere Winkelauflösung durch einehöhere Abtastrate der (sich bewegen-den) Detektoren in der Spiral-CT istnicht möglich. Andererseits sind offen-sichtlich auch die Rekonstruktionsalgo-

der Meßwerte, da sich die Dosisvertei-lung innerhalb einer Scanschicht deut-lich von der Spiral-CT unterscheidet.Die für die Ionisationskammermessun-gen im Einzelschichtmodus verwendeteDosisgröße Dave [4] wichtet periphereDosisanteile stärker, diese Korrekturbewirkt allerdings nur einen Unter-schied von weniger als 10% beim direk-ten Vergleich der reinen Mittelwerte.Für Scans mit kontinuierlichem Tisch-vorschub stellt dagegen die MultipleScan Average Dose MSAD die relevan-tere Dosisgröße dar, da sie das Schicht-profil der Strahlung berücksichtigt [9].Hierzu wird die Dosis an einer Stelle in-nerhalb eines Scanvolumens gemessen,Anfang und Ende der Spirale werdendabei entfernt vom Meßpunkt gewählt,so daß sie nicht mehr zur Dosis amMeßpunkt beitragen.

rithmen verbesserungswürdig, da eine(mit kleinem Rekonstruktionsdurch-messer) durchaus mögliche Auflösungvon 7 Linienpaaren/cm mit größerenRekonstruktionsdurchmessern nichtannähernd erreicht wird. Zudem sinddie zur Verfügung stehenden Rekon-struktionsalgorithmen in der EBCTnicht in der Lage, eine relevante Erhö-hung der Auflösung zu erreichen (wiein der Spiral-CT möglich). Die neuestenEntwicklungen der EBCT versprechenmit einer Erhöhung auf 1728 Detektor-elemente eine deutliche Verbesserung.

Dosismessungen und Filmmessungen

Die Dosismessungen sowohl mittels Io-nisationskammer als auch mit demTLD-bestückten Alderson-Phantom er-fordern eine vorsichtige Interpretation

Abb. 4a–c b Signal/Rauschverhältnis S/N eines Kontrasttargets mit 0,5% no-minellem Kontrast in einem 30 cm messenden Plexiglasphantom in Abhän-gigkeit von der gemessenen mittleren Dosis Dave bei EBCT und Spiral-CT mitunterschiedlichen Kollimationen jeweils mit kontinuierlichem Tischvor-schub und Pitch 1,5. Die Fehlerbalken zeigen die Standardabweichung der4fachen Bestimmung des S/N in benachbarten Schichten. Zur Verdeutli-chung sind jeweils bei 2 Meßpunkten die zugehörigen mAs-Werte angege-ben, für Spiral-CT Kurven oberhalb der Meßpunkte, für EBCT Kurven unter-halb der Meßpunkte. a Kollimationen 1,5 mm EBCT vs. 1 mm Spiral-CT.b Kollimation 3 mm EBCT und Spiral-CT. c Kollimationen 6 mm EBCT vs.7 mm Spiral-CT

stik von parenchymatösen Abdominal-organen möglich ist. Die Verwendungin anderen Bereichen wie z.B. CT-An-giographie und thorakale Diagnostikerscheint jedoch sinnvoll und muß inweiteren Studien evaluiert werden.

Diese Arbeit wurde unterstützt durch dieDeutsche Forschungsgemeinschaft (ProjektNummer LE 1138/1-1) und den Forschungs-fond der Fakultät für Klinische MedizinMannheim der Universität Heidelberg (Pro-jekt 001/97). Wir danken Herrn Dr. BenediktNiesert und Herrn Dipl. Ing. Manfred Al-raun, Klinikum Villingen-Schwenningen, Ra-dio-Onkologische Klinik für die freundlicheUnterstützung.

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Problem der ungenügenden Kollimati-on. Jedoch sind insbesondere bei derBewertung der 6-mm-Kollimation wei-tere Gründe für die schlechte Perfor-mance maßgebend. So sind auch ohneBerücksichtigung der erhöhten Dosisdie erreichten S/N-Werte des EBCTbei Verwendung der 6-mm-Kollimationdeutlich schlechter. Sie entsprechen un-gefähr den mit der Spiral-CT mit halbermAs gemessenen Werten. Ein solcherUnterschied besteht jedoch bei Verwen-dung der 3-mm-Kollimation nicht. Hierbewegen sich beide Geräte auf gleichemNiveau. Mögliche Ursachen hierfür(Qualität der Detektoren, der Signalver-arbeitung und der Bildrekonstruktion)ließen sich aufgrund der in dieser Stu-die gewonnenen Daten nicht ermitteln.

Schlußfolgerungen

Die gemessenen Werte lassen denSchluß zu, daß die Verwendung der 6-mm-Kollimation am EBCT mit ihrer imVergleich zur Spiral-CT überhöhtenDosis und der schlechten Niedrigkon-trastauflösung für klinische Fragestel-lungen auf ein Mindestmaß reduziertwerden muß. Die 3-mm-Kollimationhingegen zeigte bezüglich Dosiswertenund Niedrigkontrastauflösung mit derSpiral-CT modernster Bauart ver-gleichbare Abbildungsqualitäten, wennauch mit der verfügbaren Version desEBCT-Detektorsystemes eine geringereHochkontrastauflösung in Kauf ge-nommen werden muß. Allerdings kanndie EBCT im Vergleich zur Spiral-CT ei-ne deutlich höhere Scangeschwindig-keit erreichen bei der Verwendung vonkurzen Expositionszeiten. Damit kannin der Regel eine deutlich geringereSchichtdicke verwendet werden. DieEBCT mit 1,5-mm-Kollimation kannmit der Spiral-CT vergleichbare Ergeb-nisse erzielen bezüglich der erreichtenNiedrigkontrastauflösung,allerdings miteiner Verdoppelung der appliziertenDosis. Im Vergleich zur Spiral-CT mit1 mm Kollimation ist jedoch eine deut-lich höhere Scangeschwindigkeit mög-lich (8,6 mm/s Tischgeschwindigkeitbei Pitch 1,3 und 200 ms Expositions-zeit ergeben 14 cm Scanstrecke in 17 s).

Insgesamt bestehen deutliche Ein-schränkungen für die Verwendung derEBCT in der klinischen Routinediagno-stik, da mit der 3-mm- und der 1,5-mm-Kollimation keine verläßliche Diagno-

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Elektronenstrahltomographie

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Beim Vergleich zwischen gemittel-ter MSAD innerhalb einer Schicht imVolumenmodus und Dave einer Einzel-schicht ergeben sich jedoch nahezugleichlautende Ergebnisse. Bei beidenVerfahren zeigen Spiral-CT und EBCTunter Verwendung des 3-mm-Kollima-tors ähnliche Dosiswerte bei identi-schen mAs-Einstellungen. Sowohl beiVerwendung des 6 mm als auch des 1,5-mm-Kollimators am EBCT werden je-doch im Vergleich zum Spiral-CT deut-lich höhere Werte gemessen (ca. 90–100% höhere Dosis am EBCT). Die Er-klärung dazu liefern die Filmmessun-gen, die aufzeigen, daß die strahlseitigeKollimation des Röntgenstrahles beidiesen beiden Kollimationen erheblichvom erwarteten Wert abweicht. DieEBCT verwendet offensichtlich bei 1,5-mm- und 3-mm-Kollimation identischestrahlseitige Kollimatoren. Die Schicht-dicke bei 1,5-mm-Kollimator wird al-lein durch die detektorseitige Kollima-tion bestimmt. Hierdurch kommt es zueiner Verdoppelung der applizierten ge-genüber der zur Bildgebung genutztenDosis. Ähnliche Verhältnisse zeigensich bei der 6 mm Kollimation. Hierwird offensichtlich eine erheblich wei-tere strahlseitige Kollimation mit mehrals 11 mm Strahlweite verwendet mitentsprechenden Folgen für die appli-zierte Dosis. Als Grund hierfür gibtdie Herstellerfirma die Problematik derzueinander gekippt stehenden Rönt-gentargets und Detektorringe mitdazwischenliegendem konzentrischemKollimatorsystem an, das zu einer kur-venförmigen Laufbahn des Röntgen-strahles auf dem Detektorsystem führt(Imatron Corp., persönliche Kommuni-kation). Daher würde eine engerestrahlseitige Kollimation zu teilweisenAbschattungen des Röntgenstrahles füh-ren. Tatsache bleibt, daß offensichtlichbei der 3-mm-Kollimation eine solcheProblematik nicht besteht.

Niedrigdosisauflösung

Die bei der EBCT mit 1,5-mm- und 6-mm-Kollimator deutlich schlechterenKurvenverläufe des erreichbaren S/Nim Verhältnis zur applizierten Dosis re-flektieren teilweise das oben genannte