Strahlenschutz für Röntgendiagnostik und Computertomografie (eBook)

Vorwort 5
Inhaltsverzeichnis 7
Verzeichnis der Abkürzungen 13
Teil I: Grundkurs im Strahlenschutz für Ärzte und Medizinphysik-Experten 18
1: Entdeckung der Röntgenstrahlen und Grundlagen der Strahlenphysik 19
1.1 Die Entdeckung der Röntgenstrahlen und deren Bedeutung für Grundlagenwissenschaft und Anwendungen außerhalb der Medizin 19
1.2 Entstehung und Eigenschaften ionisierender Strahlung 20
1.2.1 Aufbau des Atoms 20
1.2.2 Arten ionisierender Strahlung 22
1.2.2.1 Röntgen- und Gammastrahlung 22
Bremsstrahlung 24
Charakteristische Strahlung 26
Aufhärtung der Strahlung 29
1.2.2.2 Radioaktivität 31
Natürliche und künstliche Radioaktivität 32
Aktivität und Halbwertszeit 33
Alpha-Strahlung 36
Betastrahlung 37
Neutronenstrahlung 37
Protonenstrahlung 37
1.3 Wechselwirkung der Strahlung mit Materie 37
1.3.1 Photoabsorption 38
1.3.2 Compton-Streuung 40
1.3.3 Massen-Schwächungskoeffizient 41
1.3.3.1 Absorptionskanten 41
1.3.4 Strahlenkontrast und Bildgebung 43
1.3.4.1 Schwächung 45
1.3.4.2 Streuung 48
1.3.4.3 Spektrale Röntgenbildgebung (dual-energy) 48
Thoraxaufnahme in Weichstrahl- und Hartstrahltechnik 48
Kontrastmittelmammografie (CESM, contrast enhanced spectral mammography) 49
Spektrale dual-energy in der Computertomografie 50
DEXA (dual-energy-X-ray-absorptiometry) 51
Literatur 53
2: Dosisbegriffe und Dosimetrie 54
2.1 Grundbegriffe der Dosimetrie 54
2.2 Dosisgrößen und Dosiseinheiten 55
2.2.1 Energiedosis 58
2.2.2 Lineares Energieübertragungsvermögen, Qualitätsfaktor, relative biologische Wirksamkeit und Strahlungswichtungsfaktor 59
2.2.2.1 Lineares Energieübertragungsvermögen 59
2.2.2.2 Qualitätsfaktor 59
2.2.2.3 Relative biologische Wirksamkeit und Strahlungswichtungsfaktor 60
2.2.2.4 Äquivalentdosis 60
2.2.2.5 Ortsdosis 60
2.2.2.6 Organ-Äquivalentdosis (Organdosis) 61
2.2.2.7 Teilkörperdosis und effektive Dosis 62
2.3 Dosismessverfahren 62
Literatur 66
3: Strahlenbiologische Grundlagen einschließlich der Wirkung kleiner Dosen 67
3.1 Strahlenwirkungen auf DNA, Repair, Zellen, Zellzyklus, Zellüberlebenskurven 67
3.1.1 Radiolyse des Wassers 67
3.1.2 Biologische Wirkung der Strahlung 68
3.1.3 Zellzyklus 68
3.1.4 Zellüberlebenskurven 69
3.2 Strahlenwirkungen auf Gewebe und Organe, Tumorgewebe 71
3.3 Strahlenschäden deterministische, stochastische, und teratogene Strahlenschäden
3.4 Natürliche und zivilisatorische Strahlenexposition des Menschen 74
3.4.1 Natürliche Strahlenbelastung 74
3.4.1.1 Kosmische Strahlung 74
3.4.1.2 Terrestrische Strahlung 75
3.4.1.3 Nahrung 76
3.4.1.4 Radon-222 76
3.4.2 Künstlich erzeugte Strahlung 76
3.4.2.1 Technische Anlagen 76
3.4.2.2 Medizinische Maßnahmen 76
3.4.3 Risikobetrachtung 77
Literatur 79
4: Strahlenschutz 81
4.1 Grundlagen und Grundprinzipien 81
4.2 Baulicher Strahlenschutz 84
4.2.1 Strahlenschutzbereiche 84
4.3 Apparativer Strahlenschutz 87
4.4 Strahlenschutz des Personals 88
4.4.1 Grenzwerte für beruflich strahlenexponierte Personen 88
4.4.1.1 Dosisgrenzwerte bei beruflicher Strahlenexposition 88
4.4.1.2 Berufslebensdosis 88
4.4.1.3 Zu überwachende Person und Ermittlung der Körperdosis 89
4.4.1.4 Strahlenschutzregister 90
4.4.1.5 Beschäftigung beruflich strahlenexponierter schwangerer Personen 90
4.4.2 Maßnahmen bei Störfällen 91
Literatur 91
5: Rechtsvorschriften, Richtlinien, Leitlinien und Empfehlungen 93
5.1 Atomgesetz, Strahlenschutzgesetz, Strahlenschutzverordnung, Richtlinien und Leitlinien 93
5.1.1 Strahlenschutzgesetz(StrlSchG) und die Verordnung zur weiteren Modernisierung des Strahlenschutzrechts 94
5.1.2 Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) 94
5.1.3 Richtlinien 95
5.1.4 Leitlinien zur Qualitätssicherung der Bundesärztekammer (BÄK) 97
5.1.5 Die alte Röntgenverordnung, das Strahlenschutzgesetz und die neue Strahlenschutzverordnung 97
5.2 Empfehlungen der Strahlenschutzkommission 98
6: Prüfungsfragen zum Grundkurs im Strahlenschutz 99
6.1 Fragen 99
6.2 Die Lösungen 107
Teil II: Spezialkurs im Strahlenschutz bei der Untersuchung mit Röntgenstrahlung (Diagnostik) 110
7: Röntgeneinrichtungen und Strahlenschutzeinrichtungen in der Röntgendiagnostik 111
7.1 Erzeugung von Röntgenstrahlung 111
7.1.1 Gerätetechnik 111
7.1.1.1 Röntgenröhre 112
7.1.1.2 Röntgenröhren-Schutzgehäuse 117
7.1.1.3 Tiefenblendensystem 117
7.1.1.4 Generator, Bedienungskonsole und Belichtungsautomatik 119
7.1.1.5 Buckytisch, Buckystativ, Streustrahlenraster 123
7.1.1.6 Bildempfängersystem 127
7.2 Medizinische Röntgeneinrichtungen für die Diagnostik 127
7.3 Einflussparameter auf Abbildungsgüte und Strahlenexposition 130
7.3.1 Kontrast und Ortsauflösung, Modulationsübertragungsfunktion 130
7.3.2 Bildrauschen, Signal-Rausch-Verhältnis, Quantenwirkungsgrad 130
7.3.3 Dosisindikator, Deviationsindex 132
7.3.4 Zentralprojektion 134
7.3.5 Abstandsquadratgesetz 136
7.3.6 Geometrische Unschärfe 137
7.3.7 Bewegungsunschärfe 137
7.3.8 Betrachtung und Befundung an Monitoren 138
7.3.9 Grundlagen der digitalen Bildverarbeitung 140
7.3.9.1 Zweidimensionale Bildverarbeitungsverfahren 141
7.3.9.2 Dreidimensionale Bildverarbeitungsverfahren 143
7.4 Strahlenschutzeinrichtungen in der Röntgendiagnostik 143
7.4.1 Baulicher Strahlenschutz 143
7.4.2 Apparativer Strahlenschutz 144
7.4.3 Strahlenschutzzubehör 146
Literatur 147
8: Dosisbegriffe und Dosimetrie in der Röntgendiagnostik 149
8.1 Dosisflächenprodukt 151
8.2 Organdosis, effektive Dosis 152
8.3 Abschätzung der Strahlenexposition und deren Bedeutung 153
8.4 Dosismessverfahren 155
Literatur 155
9: Strahlenschutz des Personals in der Röntgendiagnostik 156
9.1 Kontroll- und Überwachungsbereiche 156
9.2 Kategorien des beruflich strahlenexponierten Personals 156
9.3 Personendosimetrie 157
9.3.1 Gleitschattendosimeter 160
9.3.2 Fingerringdosimeter und Kopf-/Armband-Dosimeter 163
9.3.3 Elektronische Personendosimeter 164
9.3.4 Strahlenschutzregister 165
9.3.5 Grenzwerte für beruflich exponierte Personen 166
9.4 Schutzkleidung 168
9.4.1 Blei als Material zum Abschirmen der Strahlung 168
9.4.2 Persönliche Schutzausrüstung (PSA) 170
9.4.2.1 Bleigummischürze 170
Qualitätskontrolle der Strahlenschutzschürzen 173
Bleireduzierte Strahlenschutzschürzen 176
9.4.2.2 Schilddrüsenschutz 177
9.4.2.3 Röntgenschutzhandschuhe 177
9.4.2.4 Röntgenschutzbrillen und Röntgenschutzvisiere 178
9.5 Einweisung und Unterweisung 178
9.6 Ärztliche Überwachung 179
Literatur 180
10: Strahlenschutz des Patienten in der Röntgendiagnostik 182
10.1 Schutzmittel 183
10.1.1 Gonadenschutz 184
10.1.2 Schilddrüsen- und Brustschutz 185
10.1.3 Augenlinsenschutz 185
10.1.4 Becken-Halbschürze oder Becken-Rundumschürze 186
10.2 Strahlenschutzgerechte Aufnahme- und Untersuchungstechnik in der Röntgendiagnostik 186
10.2.1 Strahlenqualität 186
10.2.2 Einblenden des Strahlenfeldes und Lagerung des Patienten 187
10.2.3 Strahlengang 188
10.2.4 Kompression 188
10.2.5 Strahlenschutzrelevantes Verhalten im Umgang mit C-Bögen 189
10.2.6 Strahlenexposition einer schwangeren Patientin 192
10.3 Arbeitsanweisungen 193
10.4 Indikationen zur Untersuchung mit Röntgenstrahlung 193
10.4.1 Rechtfertigende Indikation 193
10.4.1.1 Erwerb der Fachkunde im Strahlenschutz 195
10.4.1.2 Berechtigte Personen bei der Anwendung von Röntgenstrahlung am Menschen 197
10.4.1.3 Teleradiologie 198
Qualitätssicherung in der Teleradiologie 199
10.4.2 Indikationsempfehlungen und alternative Verfahren 200
10.4.3 Diagnostische Referenzwerte 201
10.4.4 Untersuchungen außerhalb der Heilkunde (Forschung) 202
10.5 Spezialfragen bei der Röntgenuntersuchung von Kindern 204
10.5.1 Strahlenempfindlichkeit des kindlichen Organismus 204
10.5.2 Spezielle Geräteanforderungen 205
10.5.3 Einstellungs- und Untersuchungstechnik bei Kindern und besondere Strahlenschutzmaßnahmen 207
10.5.4 Aufnahmeparameter bei der Untersuchung von Kindern 207
10.5.5 CT in der Pädiatrie 207
Literatur 208
11: Qualitätssicherung, Dokumentation und Organisation des Strahlenschutzes 210
11.1 Qualitätssicherung und Qualitätskontrolle 210
11.1.1 Abnahme- und Konstanzprüfungen 210
11.1.1.1 Richtlinie zur Durchführung der Qualitätssicherung bei Röntgeneinrichtungen zur Untersuchung oder Behandlung von Menschen (QS-RL) 211
Konstanzprüfung bei Projektionsradiografie mit digitalen Bildempfänger-Systemen (DIN 6868-13). 212
11.1.2 Qualitätskriterien für Röntgenaufnahmen und -untersuchungen 215
11.1.2.1 Leitlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung in der Röntgendiagnostik 215
11.1.3 Aufgaben und Erfahrungen der ärztlichen Stellen 218
11.2 Dokumentation und Bildwiedergabe 220
11.2.1 Aufzeichnungen 220
11.2.1.1 Röntgenpass 221
11.2.1.2 Weitergabe von Bilddaten 221
11.2.2 Archivierung 222
11.2.2.1 Digitale Bildarchivierung (PACS). 224
11.3 Organisation des Strahlenschutzes 226
11.3.1 Strahlenschutzverantwortlicher und -beauftragter 226
11.3.2 Genehmigungs- und Anzeigeverfahren 227
11.3.2.1 Betrieb von Röntgeneinrichtungen 227
11.3.3 Strahlenschutzanweisung 228
Literatur 228
12: Rechtsvorschriften, Richtlinien und Empfehlungen bezüglich der Anwendung von Röntgenstrahlung 230
12.1 Das Strahlenschutzgesetz und die Verordnung zur weiteren Modernisierung des Strahlenschutzrechts 230
12.1.1 Strahlenschutzgesetz (StrlSchG) 230
12.1.2 Verordnung zur weiteren Modernisierung des Strahlenschutzrechts 233
12.1.3 Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) 233
12.1.3.1 Bedeutsame Neuerungen des Strahlenschutzrechts für die Radiologie 233
Medizinphysikexperte (MPE) 233
Erweiterung der Aufzeichnungspflicht 235
Erweiterte Informationspflichten 235
Erweitertes Meldewesen 235
Dosismanagement 237
Grenzwert der Organ-Äquivalentdosis der Augenlinse für beruflich exponierte Personen 238
Personendosimetrie 238
Teleradiologie 238
Medizinische Forschung 238
Früherkennungsuntersuchungen asymptomatischer Patienten 238
Strahlenschutzbeauftragter 239
Fristen für Anzeige einer Röntgeneinrichtung 239
Neue Strahlenschutzregisternummer 239
Röntgenpass 240
Unterweisung 240
Regelungen hinsichtlich der Fachkunde und der Kenntnisse im Strahlenschutz 240
Erweiterung der Strahlenschutzanweisung 240
Dosisrichtwerte für beruflich strahlenexponiertes Personal 240
Risikoanalyse vor Strahlenbehandlung 241
Übergangsvorschriften 241
12.2 Leitlinien und Richtlinien 241
Literatur 242
13: Prüfungsfragen zum Spezialkurs im Strahlenschutz bei der Untersuchung mit Röntgenstrahlen (Diagnostik) 243
13.1 Fragen 243
13.2 Die Lösungen 254
Teil III: Spezialkurs Computertomografie 257
14: Geräte- und Detektortechnologie 258
14.1 Prinzip der Computertomografie 258
14.1.1 Einzelschicht-CT 260
14.1.2 Spiral-CT 260
14.1.3 Multislice-CT 260
14.1.4 Dual-energy-CT 261
14.2 Röhrentechnologie 262
14.3 Detektortechnologie 263
14.4 Bilderstellung 265
14.4.1 Bildberechnung und Bilddarstellung in der Computertomografie 265
14.4.1.1 Computertomografische Zahl (CT-Zahl), Hounsfield-Einheiten und Fensterung 265
14.4.1.2 Bildrekonstruktion und Rekonstruktionsalgorithmen 269
Faltungskerne 269
Bildrekonstruktion, Fensterung und Bildrauschen 270
Ortsauflösung und Modulationsübertragungsfunktion (MÜF) 270
14.4.2 3D-Bildverarbeitungsverfahren 270
Literatur 276
15: Dosismessgrößen und Beeinflussung der Dosis in der Computertomografie 277
15.1 CT-Dosismessung (CTDI, DLP) 278
15.2 Qualitätssicherung und Qualitätskontrolle in der Computertomografie 281
15.3 Scanparameter: Bedeutung für Bildqualität und Dosis 281
15.3.1 Dosisbedarf und Rauschen 281
15.3.2 Röhrenstrom 283
15.3.3 Röhrenspannung 283
15.3.4 Tischvorschub, Pitch-Faktor 284
15.3.5 Schichtdicke 284
15.3.6 Schichtdicke und 3-D Bildverarbeitung 285
15.3.7 Bildrekonstruktion 286
15.3.8 Niedrigdosis-CT 286
15.4 Apparative Einflussfaktoren auf die Dosis 287
15.4.1 Filter 287
15.4.1.1 Vorfilter 287
15.4.1.2 Formfilter 288
15.4.2 Overbeaming 288
15.4.3 Overranging 289
15.4.4 Mechanismen zur Dosisreduktion 290
15.4.4.1 Röhrenstrommodulation 290
15.4.4.2 Automatisierte Röhrenspannungswahl 292
15.4.4.3 Iterative Rekonstruktion 293
15.4.4.4 Dosismanagement 294
15.5 Anwenderbedingte Einflussfaktoren auf die Dosis 294
15.5.1 Indikation für CT-Untersuchungen und rechtfertigende Indikation 294
15.5.1.1 Differenzialindikation Computertomografie (CT) versus Kernspintomografie (MRT) 295
Patientenbesonderheiten mit Einfluss auf die Differenzialindikation CT versus MRT 296
15.5.1.2 Scanvolumen 297
15.5.1.3 Kontrastmittelphasen 298
15.5.2 Scanparameter und Untersuchungsprotokolle 298
Literatur 299
16: Strahlenschutz des Patienten in der Computertomografie 300
16.1 Strahlenexposition des Patienten in der Computertomografie 300
16.2 Methoden zur Abschätzung der Patientenexposition in der Computertomografie 301
16.3 Maßnahmen zur Dosisreduktion beim Patienten in der Computertomografie – Strahlenschutzmittel, Patientenlagerung 302
16.3.1 Lagerung 302
16.3.2 Strahlenschutzmittel 303
Literatur 305
17: Strahlenschutz bei Anwendung spezieller Techniken in der Computertomografie (z. B. Kardio-CT, CT-Fluoroskopie, pädiatrisches CT) 307
17.1 Kardio-CT 307
17.2 CT-Fluoroskopie 308
17.3 CT in der Pädiatrie 309
Literatur 310
18: Prüfungsfragen zum Spezialkurs Computertomografie 312
18.1 Fragen 312
18.2 Die Lösungen 318
Vergleich der Nummern der Paragrafen der Röntgenverordnung (RöV), des Strahlenschutzgesetzes (StrlSchG) und der Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) 320
Gesetze, Verordnungen, Richtlinien, Leitlinien, Empfehlungen und Referenzwerte 324
Stichwortverzeichnis 330