Patient doses in ct, dental cone beam ct and projection radiography in Finland, with emphasis on paediatric patients

Diagnostic radiology represents the largest man-made contribution to population radiation doses in Europe. To be able to keep the diagnostic benefit versus radiation risk ratio as high as possible, it is important to understand the quantitative relationship between the patient radiation dose and the various factors which affect the dose, such as the scan parameters, scan mode, and patient size. Paediatric patients have a higher probability for late radiation effects, since longer life expectancy is combined with the higher radiation sensitivity of the developing organs. The experience with particular paediatric examinations may be very limited and paediatric acquisition protocols may not be optimised. The purpose of this thesis was to enhance and compare different dosimetric protocols, to promote the establishment of the paediatric diagnostic reference levels (DRLs), and to provide new data on patient doses for optimisation purposes in computed tomography (with new applications for dental imaging) and in paediatric radiography. Large variations in radiation exposure in paediatric skull, sinus, chest, pelvic and abdominal radiography examinations were discovered in patient dose surveys. There were variations between different hospitals and examination rooms, between different sized patients, and between imaging techniques; emphasising the need for harmonisation of the examination protocols. For computed tomography, a correction coefficient, which takes individual patient size into account in patient dosimetry, was created. The presented patient size correction method can be used for both adult and paediatric purposes. Dental cone beam CT scanners provided adequate image quality for dentomaxillofacial examinations while delivering considerably smaller effective doses to patient compared to the multi slice CT. However, large dose differences between cone beam CT scanners were not explained by differences in image quality, which indicated the lack of optimisation. For paediatric radiography, a graphical method was created for setting the diagnostic reference levels in chest examinations, and the DRLs were given as a function of patient projection thickness. Paediatric DRLs were also given for sinus radiography. The detailed information about the patient data, exposure parameters and procedures provided tools for reducing the patient doses in paediatric radiography. The mean tissue doses presented for paediatric radiography enabled future risk assessments to be done. The calculated effective doses can be used for comparing different diagnostic procedures, as well as for comparing the use of similar technologies and procedures in different hospitals and countries.

Diagnostisen röntgensäteilyn osuus ihmisen aiheuttamasta väestön keskimääräisestä säteilyannoksesta on kaikkein suurin. Jotta diagnostisen hyödyn ja säteilyhaitan välinen suhde voidaan pitää mahdollisimman suurena, on tärkeää ymmärtää kvantitatiivisesti potilaan säteilyannoksen ja siihen vaikuttavien tekijöiden, kuten kuvausarvojen, kuvausmenetelmien ja potilaiden kokojen välinen suhde. Lapsipotilailla on aikuisia suurempi riski säteilyn myöhäisiin haittavaikutuksiin, mikä on seurausta pitkästä odotettavissa olevasta eliniästä sekä kehittyvien elinten korkeasta säteilyherkkyydestä. Henkilökunnan kokemus tietyissä lasten tutkimuksissa voi olla rajallinen eikä lasten kuvausmenetelmiä välttämättä ole optimoitu. Työn tarkoituksena oli kehittää ja vertailla eri annosmittausmenetelmiä tietokonetomografiatutkimuksissa (TT) ja lasten natiiviröntgentutkimuksissa, edistää lasten vertailutasojen käyttöönottoa sekä tuottaa uutta potilasannostietoa röntgentutkimusten optimointia varten. Potilasannoskartoituksissa todettiin suuria vaihteluita kuvaustekniikoissa eri sairaaloiden, tutkimushuoneiden ja eri kokoisten potilaiden välillä. Tutkimustekniikoiden vaihtelusta aiheutuneet erot potilasannoksissa osoittivat tarvetta kuvausmenetelmien optimoinnille sekä kansallisella, että kansainvälisellä tasolla. Tietokonetomografiatutkimuksia varten kehitettiin korjauskerroin, joka ottaa potilaan koon huomioon aikuisten ja lasten potilasannoksia määritettäessä. Tietokonetomografiatutkimuksissa lapset, naiset ja pienikokoiset potilaat absorboivat säteilyä suhteellisesti isokokoisia potilaita voimakkaammin. Hampaiston kuvantamisessa käytettävien rajoitetun kartiokeilan TT-laitteiden kuvanlaatu todettiin riittäväksi potilasannosten ollessa oleellisesti pienempiä kuin monileike-TT-laitteilla. Eri kartiokeila-TT-laitteiden potilasannoksissa oli kuitenkin suuria eroja kuvanlaadusta riippumatta, mikä osoitti tarvetta kuvaustekniikoiden jatkokehitykselle. Lasten keuhkokuvauksia varten annettiin graafiset vertailutasot, joiden avulla sairaalat voivat suoraan verrata eri kokoisten potilaiden säteilyannoksia vertailutasoon. Vertailutasot annettiin myös lasten nenän sivuontelokuvauksia varten. Yksityiskohtaiset tiedot kerätystä aineistosta, kuvausarvoista ja -menetelmistä antoivat työkalut potilasannosten vähentämiseksi lasten natiiviröntgentutkimuksissa. Kudoksiin absorboituvien annosten määrittäminen mahdollistaa jatkossa potilaskohtaiset riskiarvioinnit. Määritettyjä efektiivisiä annoksia voidaan käyttää diagnostisten menetelmien ja kuvaustekniikoiden vertailuun eri sairaaloiden ja valtioiden välillä.