RADYASYON DOZU AÇISINDAN PEDİATRİK KARDİYAK BİLGİSAYARLI TOMOGRAFİ

Gök M, Güneyli S, Korkmaz M, Ören C, Düzgün F. Radyasyon Dozu açısından Pediatrik Kardiyak Bilgisayarlı Tomografi 2014;2(2):173-178 RADYASYON DOZU AÇISINDAN PEDİATRİK KARDİYAK BİLGİSAYARLI TOMOGRAFİ Mustafa Gök 1, Serkan Güneyli 2, Mehmet Korkmaz 3, Cem Ören 4, Fatih Düzgün 5 1 Kafkas Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Radyoloji Ana Bilim Dalı, Kars. 2 Bülent Ecevit Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Radyoloji Ana Bilim Dalı, Zonguldak 3 Dumlupınar Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Radyoloji Ana Bilim Dalı, Kütaya 4 İzmir Askeri Hastanesi, Radyoloji Bölümü, İzmir 5 Celal Bayar Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Radyoloji Ana Bilim Dalı, Manisa Yazışma Adresi Yrd. Doç.Dr. Mustafa Gök Kafkas Üniversitesi Hastanesi, Radyoloji Ana Bilim Dalı, Merkez-Kars. E-posta: mustafagok@yahoo.com Tel : (+90) 532 4204616 Faks: (+90) 474 2251430 Anahtar Kelimeler Çok dedektörlü BT, kardiak kapılı BT, pediatrik kardiak BT, radyasyon dozu. Özet Zamansal ve uzaysal çözünürlülükte iyileşmeye neden olan çok dedektörlü bilgisayarlı tomografideki (BT) yeni gelişmeler, küçük çocukların kalbinin görüntülenmesindeki güçlükleri kısmi olarak çözmüştür. Böylelikle yüksek kalp atımına sahip (>100 atım/dk) çocuklarda beta bloker kullanımına ihtiyaç duyulmadan retrospektif EKG-kapılı ve prospektif EKG-tetikli tekniklerle kardiyak görüntüleme yapmamızı sağlar. Peki kardiak BT deki bu yeni gelişmeler çocuk hastalar açısından çok önemli olan ve doktorların korkulu rüyası radyasyon dozunu artırıyor mu? Bu derlemede pediatrik kardiak BT de görüntüleme tekniklerinden kısaca bahsedip bu sorunun cevabını değerlendireceğiz. ABSTRACT The significant challenges involved in imaging the heart in small children have been addressed by, and partially resolved with imporvement in temporal and spatial resolution secondary to the advent of new retrospective ECG-gated and prospective ECG-triggered imaging in children even at high heart rates (over 100 bpm) without the need for beta blockers. So does all these new developments in cardiac CT technology increasing the radiation dose which is very important for pediatric patients and nightmare for pediatricians? In this review we will overlook pediatric cardiac CT protocols and will review the answer of this question. Giriş Kateterli kardiak anjiografi çocuklarda koroner arter anatomisinin ve kompleks kardiovasküler anomalilerin değerlendirilmesinde altın standart yöntem olarak kabul edilir. Fakat bu yöntemin uzayabilen fluroskopik ve sine değerlendirmelerden dolayı yüksek radyasyon dozu potansiyeli mevcuttur (1). Yönteme bağlı komplikasyonlar (psödoanevrizma, damar diseksiyonu, inme) ve özel cihaz, malzeme ve personel ihtiyacına bağlı artan maliyetler bu yöntemin diğer relatif dezavantajlarını oluşturmaktadır. Tüm bu dezavantajlar, kardiovasküler sistemin tanısal değerlendirilmesi için alternatif yöntem arayışına neden olmuştur. Çok dedektörlü kardiak bilgisayarlı tomografi (ÇDKBT) görüntüleme teknik olarak düşük maliyetli ve Key words: Multi-detector CT, cardiac-gating CT, pediatric cardiac CT, radiation dose. az invaziv bir teknik olmasından dolayı, çocukların kardiovasküler sistem patolojilerinin değerlendirilmesinde hızlı bir şekilde kullanılmaya başlanmıştır (2). BT ile ilk görüntü 1972 yılında alınmış, klinik kullanımına ise 1974 yılında başlanmıştır. Kısa süre içerisinde BT nin beyin, toraks, abdomen ve kas-iskelet sistemi görüntülenmesindeki kullanımı yaygınlaşmıştır. Kardiyak BT uygulamaları ise kalbin fizyolojik sistolik ve diyastolik hareketleri ve koroner arterlerin ince ve tortiyöz yapısı nedeniyle gecikmiştir. Koroner arterlerin invaziv olmayan yöntemle görüntülenmesi ilk olarak 1982 yılında, fizik temelleri Radyasyon Dozu açısından Pediatrik Kardiyak Bilgisayarlı Tomografi - Gök M, Güneyli S, Korkmaz M, Ören C, Düzgün F. 173

klinikte kullanılan BT teknolojisinden farklı olan, elektron-beam tomografi (EBT) ile yapılabilmiştir. EBT nin sadece kardiyak değerlendirmeye spesifik olması ve her üç düzlemde eşit rezolüsyon (izotropik rezolüsyon) sağlayamaması bu tekniğin yaygın kullanım alanı bulmasını engellemiştir. 1998 yılında dört dedektörlü BT nin kullanılmaya başlanması ile koroner arterlerin BT ile değerlendirilmesine yönelik çalışmalar başlamış ve günümüzde 256-dedektörlü BT ler bu amaçla kullanılmaktadır (3, 4). Dedektör sırasının artırılması ve buna ek olarak tüpün dönüş süresinin hızlanması (<500 msn) ve dedektör genişliğinin azaltılması (submilimetre) uzaysal çözünürlülüğün artmasına ve hareket artefaktının azalmasına neden olarak görüntü kalitesini belirgin olarak artırmıştır (2, 3). Bunlara ek olarak kardiak hareketten kaynaklanan görüntüde bozulma öncelikle retrospektif elektrokardiyografi (EKG)-kapılı yöntemi kullanılarak daha da azaltılmış, böylelikle konjenital kalp hastalığı (KKH) olan yeni doğanlarda bile tanısal BT görüntülenmesi sağlanabilmişir. Retrospektif EKG-kapılı yöntemde artan radyasyon dozu pediatride kullanımını kısıtlamıştır (5). ÇDKBT lerde sadece düşük kalp hızına sahip yetişkin hastalarda kullanılabilen, belirgin radyasyon dozu düşürülmüş prospektif EKG-tetikli kardiak BT nin (6), çalışmalarda görüntü kalitesi ve koroner arter patolojisinin tespitinde retrospektif EKG-kapılı görüntüleme arasında anlamlı bir fark izlenmemiştir (7). Dual-kaynaklı bilgisayarlı tomografi (DBT) teknolojisinin ortaya çıkmasıyla artık EKG ile senkronize edilmiş kardiak görüntülemenin (hem retrospektif hem de prospektif) non-koroner aplikasyonlar içinde kullanılması sağlanmıştır (8). Bu teknoloji ile daha hızlı zamansal çözünürlülük (75-83 msn) ve daha geniş hacmi içine almasıyla yüksek kalp hızı artık hem yetişkinlerde hemde çocuklarda artık kısıtlayıcı bir etken olmaktan çıkmıştır (9). Prospektif EKG-tetikleme ile görüntü kalitesi, belirgin azaltılmış radyasyon dozu ile korunmuş oldu (8). Böylelikle pediatrik kardiak görüntülemenin önündeki iki önemli engel olan radyasyon dozu ve kalp hızının önüne geçilmiş olundu. Tetkik süresinin kısalmasına bağlı olarak kullanılan kontrast madde dozunda azalma sağlanmıştır. Kontrast dozundaki azalma hem tetkik maliyetini hem de kontrast maddenin doza bağımlı nefrotoksik etkilerinin azalmasını sağlamıştır (3). EKG ile senkronize edilmemiş BT anjiografi Spiral-kapılı olmayan ÇDKBT genç çocuklarda torasik ve kardiovasküler malformasyonların değerlendirilmesinde sıkça kullanılan bir görüntüleme yöntemidir (9). Submilimetrik izotropik datayı elde edebilmesinden dolayı solunum ve hareket artefaktlarını minimalize ederek görüntü çözünürlülüğünü geliştirmektedir. rekonstrükte görüntü datalarının farklı ortogonal düzlemde görüntülenebilmesi ve manipüle edilebilmesi tanısal doğruluğu artırmaktadır (10). EKG-kapılı çekim protokolü uygulanmadan proksimal koroner arterlerin izlenebilmesi 16 kesitli ÇDKBT ile iyi düzeyde sağlandığı, fakat koroner arterlerin net olarak izlenebilmesinin yaş ve kalp hızı bağımlı olduğu bildirilmiştir (5, 11). Koroner arterlerin daha ayrıntılı olarak incelenmesi gereken kompleks KKH durumlarında yetersiz kalmaktadır, bu nedenle farklı protokoller gerekmektedir (5). Tüm spiral BT lerde olduğu gibi, her iki kapsama ucundaki longitudinal aşıma bağlı önlenemez bir radyasyon dozu artımı mevcuttur (12). Retrospektif EKG-kapılı spiral BT Retrospektif EKG-kapılı kardiak görüntüleme, hem tek kaynaklı ÇDKBT (TBT) hem de dual kaynaklı ÇDKBT (DBT) ile yetişkinlerde kardiak görüntülemede yaygın olarak kullanılmaktadır. TBT ile iyi bir zamansal çözünürlülük için düşük pitch li (0.2) multi-segment rekonstrüksiyon gereklidir. Düşük pitch, masanın hareket hızının dedektörün rotasyon genişliğinden yavaş olacağından, aynı bölgenin birçok kez radyasyona maruz kalmasına ve çekim süresinin uzamasına neden olur. Kalp hızının 80 atım/dk nın üzerinde olduğu durumlarda EKG-kapılı görüntüleme aplikasyonu, çocuklarda kullanımı kısıtlamaktadır. Fakat DBT ile tek segment yeniden düzenleme ve zamansal çözünürlülüğün 83 msn ye indirilmesi (kalp hızından bağımsız) beta-bloker ihtiyacı olmadan hızlı hareket eden kalp yapılarının değerlendirilmesine imkan sağlamıştır (5). EKG ile kontrol edilen tüp akım modulasyonu ve kalp hızı ile birlikte artan adaptif pitch, retrospektif EKG-kapılı DBT de radyasyon dozunu düşüren özellik- 174 Radyasyon Dozu açısından Pediatrik Kardiyak Bilgisayarlı Tomografi - Gök M, Güneyli S, Korkmaz M, Ören C, Düzgün F.

lerdir. Bu özelliklerle yüksek kalp hızında bile daha düşük radyasyon dozu ile görüntü kalitesi koruna bilmektedir (9). Böylelikle bu görüntüleme yöntemini kompleks KKH na sahip çocuklarda güvenilir bir modalite haline getirmiştir (13). radyosensitivitesi ve radyasyonun tetiklediği sitokastik etkilerin ortaya çıkması için daha uzun yaşam süresinin olmasıdır (15). Prospektif EKG-tetikli sıralı BT Prospektif EKG-tetikli sıralı BT düşük ve stabil kalp hızına sahip yetişkinlerde koroner arter hastalığını değerlendirilmesinde iyi bir tanı aracı olarak bilinir. Kalbin R-R siklüsü içinde maksimum tüp akımının uygulanması ile kalp siklüsünün geri kalanında kalbe verilen radyasyonun tamamen kesilmesiyle radyasyon dozunun düşürülmesi açısından da çok etkili bir yöntemdir. DBT gerçek zamanlı EKG yi kullanarak her iki kalp atımında bir ışınlama yaparak veri toplar, bu şekilde prospektif EKG-tetikli sıralı BT uygulamasının 100 atım/ dk nın üzerindeki kalp hızına sahip çocuklarda bile kullanılabilmesini sağlamıştır (Şekil 1). Yüksek zamansal çözünürlülük sayesinde kardiak hareket dondurulabilirken, uzaysal çözünürlülük korunabilmektedir. Retrospektif EKG-kapılı görüntüleme ile kıyaslandığında prospektif EKG-tetikli BT yönteminin bazı kısıtlılıkları ve dezavantajları mevcuttur bunlar (14); 1. Ventriküler fonksiyon analiz elde edilemez. 2. Bir sonraki kesit arasındaki kontrastlanma farklılığı. 3. Uyumlu olmayan hastanın hareketine bağlı daha çok basamak artefaktı izlenme olasılığı. 4. Uzamış çekim süresinden dolayı nefes tutma yetersizliğine bağlı solunum hareketi artefaktı oluşabilmesi. Radyasyon dozu ve optimizasyonu Teknolojik yenilikler, yeni ve gelişmiş tanısal yöntemlerin müjdesi olmasına rağmen, bu yeniliklerin beraberinde getirdiği maliyet, risk ve BT için bunlara ek olarak radyasyon dozunu mutlaka dikkatli incelemek gerekir (2). Çocuklarda kardiovasküler sistemin değerlendirilmesinde BT nin giderek daha yoğun kullanılmasından dolayı radyasyon dozunun bilinmesi ve anlaşılması gerekmektedir. Bunun nedeni pediatrik populasyonun artmış Şekil 1. Şematik olarak retrospektif-kapılı ve prospektif-kapılı yöntemlerin veri toplama şekli. Gri alanlar tüpün akımının açık olduğu zamanları göstermektedir. Yetişkinlerde kullanılan kardiak BT protokolü 5 yaşındaki çocuğa uygulandığında doz 28 msv i aşabilmektedir. Bu doz yetişkinlerdeki (5.4 msv) ve çocuklardaki (<5 msv) rutin toraks BT dozunun çok çok üzerindedir (16). Hatta yapılan çalışmalarda median diagnostik kardiak kateterizasyon dozu 4.6 msv ve median terapotik kardiak kateterizasyon dozu 6.0 msv olarak tespit edilmiş ve bu değerler temel alındığında radyasyon dozu kardiak kateterizasyon dozunun 6 kat üzerine çıkabilmektedir (2). Bu yüksek dozları düşürebilmek için bazı doz düşürücü stratejiler geliştirildi; Öncelikle hastaya özel ağırlık bazlı çekim protokolleri ile kvp ve mas ın ayarlanması (standart 80 kv sabit tutularak hastanın kilosuna göre mas ayarlanarak) çocuklar için dozun belirgin olarak azalması sağlanır (17). Düşük tüp voltajı kardiak BT için istenen yüksek kontrast-gürültü oranı sağlamaktadır. Tüp akım modülasyonu kullanılarak görüntü kalitesinde azalma olmadan radyasyon dozu azaltılır (18, 19). Tüp akım saturasyonu sıklıkla kardiak BT nin hızlı tarama hızında ve düşük tüp akımında olduğu tüp akım modülasyonunda sağlanır (20). Bu tüp akım saturasyonu tüp akım modülasyonunun radyasyon düşürme etkisini kısıtlamaktadır. Bu kısıtlamanın azaltılması yüksek tüp voltajı, düşük pitch veya daha yavaş tüp rotasyonu ile sağlanabilir (18). EKG-kontrollü tüp akım modülasyonu retrospektif EKG-kapılı spi- Radyasyon Dozu açısından Pediatrik Kardiyak Bilgisayarlı Tomografi - Gök M, Güneyli S, Korkmaz M, Ören C, Düzgün F. 175

ral BT yönteminde radyasyon dozunu düşürmek için kullanılmalıdır (20). Retrospektif EKG-kapılı spiral yöntemin tersine prospektif EKG-tetikli sıralı BT yöntemi doğası gereği çok düşük radyasyon dozuna olanak sağlamaktadır. Prospektif EKG-tetikli sıralı BT yöntemi yüksek kalp hızlarında ve serbest solunumla bile genellikle mükemmel kalitede görüntü sağlar ve çocuklar için çok uygun bir yöntemdir. Kardiak BT de tarama alanı genellikle aortik ark dan kalbin kaudal sınırına kadar olan alanda minimumda tutulmalıdır. Çok kesitli spiral BT tarama alanın dışında gereksiz radyasyon maruziyetine neden olur buna z-overranging yada z-overscanning denir. Buda ışın kolimasyonu, rekonstrükte kesit kalınlığı ve pitch ile doğrudan orantılıdır. Z-overranging in total radyasyon dozuna katkısı kısa tarama alanından dolayı çocuklardaki kardiak BT de oldukça fazladır. Bu gereksiz radyasyon maruziyetini adaptif kolimasyon teknolojisi kullanılarak azaltılabilir (21). Şunu unutmamak gerekir ki, yüksek-pitch li ÇDK- BT nin çok hızlı olmasından dolayı bu adaptif kolimasyon teknolojisi kullanılamamakta ve daha fazla z-overranginge neden olmakta, konvansiyonel BT lere göre daha fazla radyasyon dozuna neden olmaktadır. Bundan dolayı yüksek pitch li ÇDKBT yenidoğan ve küçük çocuklarda non-kardiak toraks BT uygulamalarından kar-zarar oranının negatif omasından dolayı sakınılmalıdır (18). Tablo 1. Konjenital kalp hastalığı olan çocuklarda doz optimizasyonu sonrası tipik doz tahmin aralıkları Çekim protokolü Yüksek pitch li dual-kaynaklı spiral BT (ÇDKBT) Retrospektif EKG-kapılı spiral BT Prospektif EKG-tetikli sıralı BT Sine havayolu BT Tahmini doz (msv) 1-3 2-6 0.2-1.0 0.2-0.3 Resim 1. Dual enerji BT ile Flash modda çekilen BT anjiografide aort koarktasyonu (ok) izlenmektedir. Efektif radyasyon dozu: 0,48 msv Son zamanlarda tanımlanan iteratif rekonstruksiyon teknikleri konvansiyonel arka plan projeksiyon tekniklerine göre daha düşük görüntü gürültüsü sağlamasıyla pediatrik kardiak BT nin radyasyon dozunu düşürmede yüksek potansiyele sahiptir (22). Buna ek olarak ışın-sertleşme artefaktları kardiak BT de iteratif rekonstrüksiyon teknikleri ile minimal azaltılabilir. Tüm bu teknikler ve yöntemler ile pediatrik kardiak BT çekim dozları optimal tanısal sınırlar içerisinde belirgin oranda düşürülebilmiştir (Tablo 1). Resim 2. Dual enerji BT ile Flash modda çekilen kardiyak BT anjiografide Fallot tetrolojisi bulguları izlenmektedir. A- ata binen aorta (ok), ventriküler septal defekt (ok başı). B- pulmoner darlık (ok). Efektif radyasyon dozu: 0,4 msv 176 Radyasyon Dozu açısından Pediatrik Kardiyak Bilgisayarlı Tomografi - Gök M, Güneyli S, Korkmaz M, Ören C, Düzgün F.

KAYNAKLAR 1. Bacher K, Bogaert E, Lapere R, et al. Patient-specific dose and radiation risk estimation in pediatric cardiac catheterization. Circulation 2005; 111:83 89. Resim 3. Hemitrunkus arteriyozus. Koronal MIP (a) görüntüde sağda yerleşimli arkus aorta (Aa) ile birlikte arkus aortadan sol subklavian arter komşuluğunda bir trunkus ile birlikte sol pulmoner arterin (ok) çıktığı izlenmektedir. Posterior bakıda 3 boyutlu volume rendered görüntüde bulgular daha detaylı izlenmektedir. Radyasyon dozu: 0,36 msv. Sonuç Pediatrik kardiak BT görüntülemedeki yeni cihaz teknolojileri, yeni software uygulamaları, hasta bazlı çekim protokolleri ve yeni çekim teknikleri sayesinde pediatrik kardiak görüntülemedeki en önemli engellerden biri olan hareket artefaktları, çekim süresi ve gerekli kontrast miktarı belirgin olarak azalmıştır. Tüm bu artıların yanında çocuk hastalar için ayrı bir önem arz eden radyasyon dozlarında %90 ın üzerinde [0.2 msv e kadar (ortalama 30-150 akciğer grafisi dozu)] azalmaya neden olmuştur. Böylelikle pediatrik kardiak BT nin klinik kullanımının artması sağlanmış ve bunu yaparken hasta faydası maksimumda tutulurken, hasta riski minimalize edilmiştir. 2. Hollingsworth CL, Yoshizumi TT, Frush DP, et al. Paediatric cardiac-gated CT angiography: assessment of radiation dose. AJR 2007; 189:12-18. 3. Hazırolan T. Koroner arterlerin çok dedektörlü bilgisayarlı tomografi ile görüntülenmesi. Hacettepe Tıp Dergisi 2006; 37: 6-13. 4. Manghat NE, Morgan-Hughes GJ, Marshall AJ, Roobottom CA. Multi-detector row computed tomography: imaging the coronary arteries. Clin Radiol 2005; 60:939-52. 5. Young C, Taylor AM, Owens CM. Paediatric cardiac computed tomography: a review of imaging techniques and radiation dose consideration. Eur Radiol 2011;21:518-529. 6. Alkadhi H. Radiation dose of cardiac CT what is the evidence? Eur Radiol 2009;19:1311 1315. 7. Stolzmann P, Goetti R, Baumueller S, Plass A, Falk V, Scheffel H, Feuchtner G, Marincek B, Alkadhi H, Leschka S. Prospective and retrospective ECG-gating for CT coronary angiography perform similarly accurate at low heart rates. Eur J Radiol.2011;79:85-91. 8. Blanke P, Bulla S, Baumann T, Siepe M, Winterer JT, Eurynger W, Schaefer O, Kotter E, Langer M, Pache G. Thoracic aorta: prospective ECG-triggered CT angiography with dualsource CT feasibility and image quality and dose reduction. Radiology 2010; 255:207 217. 9. Ben Saad M, Rohnean A, Sigal-Cinqualbre A et al. Evaluation of image quality and radiation dose of thoracic and coronary dual-source CT in 110 infants with congenital heart disease. Pediatr Radiol 2009;39:668 676. 10. Goo HW, Park IS, Ko JK et al. Computed tomography for the diagnosis of congenital heart disease in pedi- Radyasyon Dozu açısından Pediatrik Kardiyak Bilgisayarlı Tomografi - Gök M, Güneyli S, Korkmaz M, Ören C, Düzgün F. 177

atric and adult patients. Int J Cardiovasc Imaging 2005; 21:347 365. 11. Goo HW, Park IS, Ko JK, Kim YH, Seo DM, Yun TJ, Park JJ. Visibility of the origin and proximal course of coronary arteries on on-ecg-gated heart CT in patients with congenital heart disease. Pediatr Radiol 2005; 35:792 798. 21. Deak PD, Langer O, Leil M, et al. Effects of adaptive section collimation o patient radiation dose in multisection spiral CT. Radiology 2009;252:140-147. 22. Leipsic J, Labounty TM, Heilbron B, et al. Adaptive statistical iterative reconstruction: assessement of image noise and image quality in coronary CT angiography. Am J Roentgenol 2010;195:649-654. 12. Goo HW. State of the art CT imaging techniques for congenital heart disease. Korean J Radiol 2010;11:4 18. 13. McCollough CH, Primak AN, Saba O, Bruder H, Stierstorfer K, Raupach R, Suess C, Schmidt B, Ohnesorge BM, Flohr TG. Dose performance of a 64-channel dual-source CT scanner. Radiology 2007;243:775 784. 14. Jin KN, Park EA, Shin CI, Lee W, Chung JW, Park JH. Retrospective versus prospective ECG-gated dual-source CT in pediatric patients with congenital heart disease: comparison of image quality and radiation dose. Int J Cardiovasc Imaging 2010;26:63 73. 15. Paterson A, Frush DP, Donnelly LF. Helical CT of the body: are the settings adjusted for pediatric patients? AJR 2001; 176:297 301. 16. Pages J, Buls N, Osteaux M. CT doses in children: a multicentre study. Br J Radiol 2003; 76:803 811. 17. Lee T, Tsai IC, Fu YC. Usingmulti-detector row CTin neonates with complex congenital heart disease to replace diagnostic cardiac catheterization for anatomical investigation initial experiences in technical and clinical feasibility. Pediatr Radiol 2006;36:1273 1282. 18. Goo HW. Current trends in cardiac CT in children. Acta Radiologica 2013;54:1055-1062. 19. Goo HW, Suh DS. Tube influences of tube voltage and scan direction on combined tube current modulation: a phantom study. Pediatr Radiol 2006;36:833-840. 20. Goo HW. Cardiac MDCT in children: CT technology overview and interpretation. Radiol Clin N Am 2011;49:997-1010. 178 Radyasyon Dozu açısından Pediatrik Kardiyak Bilgisayarlı Tomografi - Gök M, Güneyli S, Korkmaz M, Ören C, Düzgün F.