| Popis: |
Zusammenfassung Hintergrund und Ziele Das opportunistische Osteoporose-Screening hat das Ziel aus routinemäßigen CT-Bildern Aussagen über die Knochenmineraldichte (BMD) zu machen. Hierbei stellt die Umwandlung der im CT gemessenen Hounsfield-Werte in BMD-Werte eine besondere Herausforderung dar. Kalibrierungen, die mittels Knochendichtephantom durchgeführt werden, machen diese Umwandlung möglich. Im Rahmen dieser Dissertation wurden anhand von synchronen und asynchronen Kalibrierungen Effekte wie die Scannerstabilität, die unterschiedlichen Aquisitionsparameter, die Tischhöhe, die Patientenauflage und der Kontrastmitteleinfluss auf die BMD untersucht. Material und Methoden Über einen Zeitraum von 12 Wochen wurden wöchentliche Kalibriermessungen mit einem European Spine Phantom (ESP) an den Siemens Scannern Force, Definition AS und Definition AS Plus mit unterschiedlichen Aquisitionsparametern (100kV, 120kV, gefilterte Rückprojektion, iterative Rekonstruktion) durchgeführt. Synchrone Kalibriermessungen mit unterschiedlichen Tischhöhen (110mm, 115mm, 120mm, 125mm, 130mm, 135mm und 140mm) wurden an diesen drei Scannern mittels ESP und Osteophantom vorgenommen. Bei drei Tischhöhen (110mm, 125mm und 140mm) wurden zusätzlich synchrone Kalibriermessungen ohne Patientenauflage getätigt. Im Rahmen der Kontrastmittelstudie wurde die BMD von 54 Patienten, welche sowohl ohne als auch in mehreren Phasen (arteriell / portalvenös) mit Kontrastmittel gescannt wurden, analysiert. Ergebnisse und Beobachtungen Die Ergebnisse zeigten eine signifikante Korrelation zwischen Tischhöhe und BMD. Es konnte kein signifikanter Effekt der Patientenauflage auf die BMD festgestellt werden. Die asynchrone Kalibrierung mittels ESP wies eine maximale Scanner-Instabilität von unter 1% zwischen zwei Messpunkten auf. Der Effekt unterschiedliche Aquisitionsparameter (100kV, 120kV) und iterativer Rekonstruktion im Vergleich zur gefilterten Rückprojektion auf die BMD erwies sich als nicht signifikant. In der Patientenstudie konnte dargelegt werden, dass BMD-Werte eine Mittelwertdifferenz von +15,9mg/cm³ für Aufnahmen unter arteriellem Kontrastmittel und von +13,5mg/cm³ für Aufnahmen unter portalvenösem Kontrastmittel gegenüber den nativen Scans aufzeigen. Praktische Schlussfolgerungen Im Rahmen dieser Pilotstudie konnte belegt werden, dass die asynchrone Kalibrierung eine sinnvolle Alternative zur synchronen Kalibrierung darstellt. Dies vereinfacht opportunistisches Osteoporose-Screening und ist mit dem Klinikalltag zu vereinbaren. Dieses Verfahren zur Kalibrierung der BMD setzt die Stabilität der verwendeten Scanner voraus, die aber zumindest bei neueren Geräten ausreichend erscheint. Zur Überprüfung sollte die asynchrone Kalibrierung in regelmäßigen Abständen erfolgen. Voraussetzung bei der Ermittlung der BMD-Werte der Patienten ist es, den Einfluss der Tischhöhe und des Kontrastmittels mit einzubeziehen. Hierfür werden scannerspezifische Konversionsfaktoren benötigt, welche die individuellen Effekte der unterschiedlichen Tischhöhen und Kontrastmittelphasen korrigieren können. Abstract Purpose Opportunistic osteoporosis screening aims to provide information about bone mineral density (BMD) from routine CT images. However, the conversion of radiodensity values, measured via CT in Hounsfield units (HU), into BMD values (in mg/cm3) remains challenging. Scanner calibrations utilizing a bone density phantom enable this conversion. Within the scope of this dissertation, the influence of scanner stability, different acquisition parameters, CT table height and table cushion, as well the influence of i.v. contrast agents on BMD values were examined using synchronous and asynchronous calibrations. Material and Methods Over a period of three months, weekly calibration measurements were performed with the European Spine Phantom (ESP) on the Siemens scanners Somatom Force, Definition AS and Definition AS Plus. Different acquisition parameters (100kV, 120kV, filtered back projection, iterative reconstruction) were examined. Synchronous calibration measurements were performed on these three scanners using table cushion at different table heights (110mm, 115mm, 120mm, 125mm, 130mm, 135mm, and 140mm) by using the ESP- and Osteophantom. For three different table heights (110mm, 125mm, and 140mm) additional synchronous calibration measurements without using table cushion were examined. Within the scope of the contrast study experiment, we examined the BMD of 54 patients who received CT-scans without using contrast agents (native) and scans of different phases after the injection of i.v. contrast agents (arterial / portal venous). Results A significant correlation between an increase of the table height and BMD values could be demonstrated. No significant effect of table cushion on the BMD values could be determined. The asynchronous calibration with ESP showed a maximum scanner instability of less than 1% between two subsequent measuring points. The effect of the different acquisition parameters on the BMD was not significant. In the patient study, it was demonstrated that the BMD values showed a positive mean difference of 15.9mg/cm³ for images with arterial contrast agents and a positive mean difference of 13.5mg/cm³ for images with portal venous contrast agents compared to the native scans. Conclusions Asynchronous calibration could serve as a meaningful tool to perform opportunistic osteoporosis screenings, determining BMD values of patients during routine CT examinations. In order to ensure scanner stability, it is recommended to perform asynchronous calibration at regular intervals. When determining the BMD of the patient, the influence of the table height and the contrast agents must be taken into account. Conversion factors are required to correct the effects of the table height and the contrast agents on the BMD values. |
