Prospektives multizentrisches Register zu Strahlungsdosisschätzungen der kardialen CT-AngIographie in der täglichen Praxis im Jahr 2017 (PROTECTION-VI)

Die kardiale CT-Angiographie (CCTA) hat sich zu einem leistungsstarken und häufig verwendeten Diagnoseinstrument zur Beurteilung koronarer Herzkrankheiten entwickelt. Vorteile der CCTA sind der nicht-invasive Ansatz, die weitverbreitete Verfügbarkeit und der hohe negative Vorhersagewert zum Ausschluss einer koronaren Herzkrankheit. Aufgrund des potenziellen Risikos einer Malignitätsinduktion muss jedoch die Strahlenexposition während der CCTA berücksichtigt werden.

Vor einem Jahrzehnt hat die multizentrische Beobachtungsstudie PROTECTION I gezeigt, dass das Dosis-Längen-Produkt von CCTA zwischen 568 und 1259 mGy x cm liegt, mit einem Median von 885 mGy x cm. Dies entspricht einer geschätzten effektiven Dosis von etwa 12 mSv. Darüber hinaus zeigte PROTECTION I eine bis zu siebenfache Variation der Strahlendosis zwischen verschiedenen Untersuchungsorten, was auf ein großes Potenzial für eine Dosisreduktion schließen lässt. Schließlich wurden erhebliche Unterschiede in der Strahlenexposition zwischen CT-Systemen unterschiedlicher Hersteller und der Anwendung dosissparender Algorithmen festgestellt, was darauf hindeutet, dass Ansätze zur Dosisreduktion in Bezug auf Hardware und Software auch im Jahr 2007 relevant waren.

Seitdem wurden verschiedene Techniken entwickelt und verbessert, um die Strahlenbelastung während der CCTA zu reduzieren. Früher wurde die EKG-gesteuerte Röhrenstrommodulation zur Reduzierung der Strahlendosis akzeptiert und daher bei EKG-gesteuerten retrospektiven Herzspiralscans eingesetzt.

Eine weitere dosissparende Technik ist die Reduzierung des Röhrenpotentials von konventionell 120 kVp auf 100 kVp bei nicht adipösen Patienten. In der PROTECTION II-Studie haben wir gezeigt, dass die diagnostische Bildqualität bei einer Reduzierung des Röhrenpotentials auf 100 kVp erhalten bleibt, während die Strahlenbelastung deutlich um 31 % reduziert wurde.

Die Entwicklung eines prospektiven EKG-gesteuerten axialen (sequentiellen) Scans ermöglichte eine weitere Dosisreduktion, da die Strahlung erst am Ende der Diastole verabreicht wurde. In der PROTECTION III-Studie konnten wir zeigen, dass die diagnostische Bildqualität durch prospektives EKG-gesteuertes axiales Scannen bei Patienten mit stabiler und niedriger Herzfrequenz erhalten bleibt und die Strahlenbelastung im Vergleich zum herkömmlichen Spiralscan mit retrospektivem EKG-Gating um 69 % reduziert wurde. Durch die prospektive EKG-ausgelöste High-Pitch-Spiral-CCTA mit Bildaufnahme während nur eines Herzzyklus kann bei ausgewählten Patienten mit niedrigen und stabilen Herzfrequenzen zusätzliche Dosis eingespart werden. Allerdings ist eine Scan-Strategie, bei der zuerst versucht wird, mit hoher Tonhöhe zu scannen, anfällig für Bewegungsartefakte und birgt das Risiko wiederholter Scans.

In der PROTECTION IV-Studie verglichen wir eine Scan-Strategie mit einem spiralförmigen Scan mit hoher Steigung zuerst mit einer herkömmlichen Scan-First-Strategie. Mit der Strategie des High-Pitch-Helix-Scannens konnten wir zeigen, dass die Bildqualität erhalten blieb, während die Strahlenbelastung im Vergleich zur herkömmlichen Scan-First-Strategie um 57 % reduziert wurde.

Die Einführung einer iterativen Bildrekonstruktionstechnik mit fortschrittlicher Rohdatenverarbeitung ermöglichte eine Verbesserung der Bildqualität im Vergleich zur herkömmlichen gefilterten Rückprojektion. Dies ermöglichte eine zusätzliche Dosiseinsparung bei der Bildaufnahme. In der PROTECTION V-Studie haben wir die Machbarkeit der Kombination iterativer Bildrekonstruktionstechniken mit einer Reduzierung der Röhrenströme um 30 % demonstriert, was zur Beibehaltung der diagnostischen Bildqualität bei gleichzeitiger Einsparung der Strahlungsdosis linear zum Röhrenstrom führt.

Zusammenfassend haben die vier randomisierten klinischen Studien PROTECTION II-V gezeigt, dass verschiedene Techniken zur Reduzierung der Strahlenbelastung während der CCTA in der klinischen Praxis angewendet werden können, ohne die diagnostische Bildqualität zu beeinträchtigen. Die Studien zeigen, dass die verschiedenen Ansätze auch in Kombination angewendet werden können und dass diese Ansätze mit verschiedenen CT-Plattformen verschiedener CT-Anbieter verwendet werden können.

Jüngste Studien haben gezeigt, dass die effektive Strahlendosis für einen CCTA-Scan bei einer kleinen Anzahl sorgfältig ausgewählter Patienten auf 0,3 mSv15 oder sogar unter 0,1 mSv reduziert werden kann. Es bleibt jedoch unklar, ob solch dramatisch niedrige Dosierungen erreicht werden und ob die diagnostische Bildqualität im klinischen Alltag erhalten bleibt. Um das Ausmaß der Strahlendosis während der CCTA in der heutigen klinischen Praxis zu analysieren, haben wir die internationale und multizentrische PROTECTION VI-Studie konzipiert. Wir werden die Schwankungen der Strahlendosis in Bezug auf Anbieter, CT-Systeme und Studienstandorte bewerten. Darüber hinaus werden wir den Einsatz von Dosissparstrategien, einschließlich der oben genannten, in der täglichen Praxis bewerten und ihre Auswirkungen auf die diagnostische Bildqualität analysieren. Auf der Grundlage der gesammelten Daten werden wir für jeden Standort individuell den möglichen Nutzen zusätzlicher Dosiseinsparungen bewerten.