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ZusammenfassungIn medizinisch begründeten Einzelfällen oder bei unbekannter Frühschwangerschaft kann es durch die Applikation offener radioaktiver Stoffe in der Nuklearmedizin zu einer pränatalen Strahlenexposition kommen. Die von Metabolisierung und Biodistribution abhängende Dosis für das Ungeborene kann messtechnisch nicht ermittelt werden. Eine möglichst valide Abschätzung der Dosis ist daher von großer Relevanz. Die Abschätzung erfolgt üblicherweise mit den biokinetischen und dosimetrischen Modellen der ICRP. Bei der Hybridbilddiagnostik muss zusätzlich auch die Strahlenexposition durch die radiologische Komponente berücksichtigt werden. Die Aktivität der im Rahmen einer nuklearmedizinischen Diagnostik applizierten offenen radioaktiven Stoffe führt üblicherweise zu einer Dosis des Ungeborenen von weniger als 20mSv. Relevante deterministische Strahlenwirkungen sind hier auszuschließen. Es ergeben sich keine praktischen Konsequenzen für den weiteren Verlauf der Schwangerschaft. Bei höheren Dosiswerten für das Ungeborene, wie sie insbesondere bei der therapeutischen Anwendung offener radioaktiven Stoffe bei unbekannter Schwangerschaft auftreten können, kann jedoch eine Dosis von 100mSv für das Ungeborene überschritten werden, welche als Schwelle für die Induktion von anatomischen Fehlbildungen, Wachstumshemmungen und funktionellen Störungen gilt.

Background Various imaging modalities, such as multi-detector computed tomography (CT) and cone beam CT are commonly used in infants for the diagnosis of hearing loss and surgical planning of implantation hearing aid devices, with differing results. Objective We compared three different imaging modalities available in our institution, including a high-class CT scanner, a mid-class CT scanner and an angiography system with a cone beam CT option, for image quality and radiation exposure in a phantom study. Materials and methods While scanning an anthropomorphic phantom imitating a 1-year-old child with vendor-provided routine protocols, organ doses, surface doses and effective doses were determined for these three modalities with thermoluminescent dosimeters. The image quality was evaluated using the signal difference to noise ratio (SDNR) and the spatial resolution of a line-pair insert in the phantom head. The dose efficiency, defined as the ratio of SDNR and effective dose, was also compared. Results The organ and surface doses were lowest with the high-class CT protocol, but the image quality was the worst. Image quality was best with the cone beam CT protocol, which, however, had the highest radiation exposure in this study, whereas the mid-class CT was in between. Conclusion Based on our results, high-end CT should be used for surgical planning because it has the lowest dose, while the image quality is still sufficient for this purpose. However, if highest image quality is needed and required, e.g., by ENT surgeons, the other modalities should be considered.

Size-specific dose estimate ($\mathbf{SSDE}$) index appears to be more suitable than the commonly used volume computed tomography dose index ($\mathbf{C}{\mathbf{TDI}}_{\mathbf{vol}}$) to estimate the dose delivered to the patient during a computed tomography (CT) scan. We evaluated whether an ${\mathbf{SSDE}}_{\mathbf{BMI}}$ can be determined from the patient’s body mass index ($\mathbf{BMI}$) with sufficient reliability in the case that a $\mathbf{SSDE}$ is not given by the CT scanner. For each of the three most used examination types, CT examinations of 50 female and 50 male patients were analyzed. The $\mathbf{SSDE}$ values automatically provided by the scanner were compared with ${\mathbf{SSDE}}_{\mathbf{BMI}}$ determined from $\mathbf{C}{\mathbf{TDI}}_{\mathbf{vol}}$ and $\mathbf{BMI}$. A good accordance of ${\mathbf{SSDE}}_{\mathbf{BMI}}$ and $\mathbf{SSDE}$ was found for the chest and abdominal regions. A low correlation was observed for the head region. The presented method is a simple and practically useful surrogate approach for the chest and abdominal regions but not for the head.

ZusammenfassungDie nuklearmedizinische Strahlenexposition Schwangerer kann bei Patientinnen sowie bei den Behandelnden Unsicherheit hervorrufen. Der 2019 überarbeitete DGMP-Bericht „Pränatale Strahlenexposition aus medizinischer Indikation, Dosisermittlung, Folgerungen für Arzt und Schwangere“ bietet eine Grundlage zur Ermittlung der Dosis für das Ungeborene. Die vorliegende Übersichtsarbeit fasst die wichtigsten allgemeinen Änderungen der neuen Version des Berichts zusammen und stellt die für die Nuklearmedizin wesentlichen Aspekte detailliert vor.Die rasante Weiterentwicklung des Indikationsspektrums der nuklearmedizinischen und der radiologischen Bildgebung hat den Anlass gegeben, den Bericht im Jahr 2019 komplett zu überarbeiten. Dabei wurde zudem der Erweiterung des Gerätespektrums nuklearmedizinischer Hybridgeräte sowie der Einführung neuer Radiotracer Rechnung getragen. Die Berechnung der Dosis des Ungeborenen erfolgt auf der Basis aktueller Dosiskoeffizienten. Die wichtigste Änderung zur Vorversion des DGMP-Berichts ist die Umwandlung des 3-Stufen-Konzepts der Dosisermittlung in ein 2-Stufen-Konzept. Bei nuklearmedizinischen Untersuchungen erfolgt nun in Stufe 1 eine konservative Abschätzung der Strahlenexposition nach Tabellen auf Basis der diagnostischen Referenzwerte aus dem Jahr 2012. Liegt diese unter 20 mSv, besteht keine Notwendigkeit für weiterführende Maßnahmen, insbesondere besteht keine strahlenbiologische Indikation für einen Schwangerschaftsabbruch. Werden 20 mSv überschritten, liegen für eine Untersuchung keine DRW vor oder für den Fall einer nuklearmedizinischen Therapie ist eine genauere Berechnung nach Stufe 2 des 2-Stufen-Konzepts erforderlich. Diese sieht eine Berechnung der Strahlenexposition unter Berücksichtigung der tatsächlich verabreichten Aktivität und des Schwangerschaftsstadiums vor.Der DGMP-Bericht zur pränatalen Strahlenexposition ist ein Leitfaden für nuklearmedizinisch tätige Ärzte und Medizinphysik-Experten (MPE). Die enthaltenen Berechnungsgrundlagen und Handlungsempfehlungen sind eine wichtige Grundlage zur Abschätzung der Dosis bei der Strahlenexposition Ungeborener.

Zusammenfassung Ziel Bei der Behandlung somatostatinrezeptor-exprimierender neuroendokriner Tumoren hat sich in den letzten Jahren die Peptidrezeptor-Radionuklidtherapie (PRRT) mit 177Lu-HA-DOTATATE als neue Möglichkeit entwickelt. Da außer Tumor und Metastasen auch die Nieren Somatostatinrezeptoren besitzen, die Aktivität in diesen akkumuliert, sind sie als Risikoorgane einzustufen und sollten dosimetrisch evaluiert werden. Die Bestimmung der Nierenaktivität aus planaren Aufnahmen ist durch Überlagerung der Nieren mit anderen Organen ungenau und führt zu ihrer Dosisüberschätzung. Ziel dieser Studie war es, den Beitrag der Nieren in den konjugierten Sichten ohne SPECT/CT in der individuellen Nierendosimetrie zu berücksichtigen. Material und Methoden Für die Bestimmung der Nierendosis wurde ein Algorithmus entwickelt, der mit EXCEL (Microsoft) umgesetzt wurde. Die Patientenmessdaten aus drei Modalitäten einer individuell kalibrierten Gammasonde, einem Ganzkörperszintigramm und drei SPECT-Akquisitionen zu verschiedenen Zeitpunkten wurden hierfür zusammengeführt. Die Methode wurde mit Daten von 85 Nieren von Patienten, die mit 177Lu-HA-DOTATATE behandelt worden waren, evaluiert. Die Nierenvolumina wurden mittels CT-Volumetrie gewonnen. Ergebnisse Der entwickelte Algorithmus kombiniert die Daten aus drei Modalitäten: Gamma-Sonde, SPECT und Ganzkörperszintigraphie. Der Quotient aus den Ereignissen der Nieren-VOI und der Anzahl der Ereignisse in der Nieren-ROI des koronaren Summationsbildes ist der Beitrag der Niere im Summationsbild und repräsentiert somit über die Kalibrierung aus der Ganzkörperszintigraphie die Aktivität in der Niere. Da die Abbildungseigenschaften in den SPECT-Akquisitionen zu den verschiedenen Zeiten konstant sind, folgt aus dem Verlauf der Zählraten in den jeweiligen Nieren-VOIs auch der Aktivitätsverlauf in den Nieren. Daraus kann über einen monoexponentiellen Fit der Aktivitätsausscheidung unter Berücksichtigung der Akkumulationskinetik die Nierendosis bestimmt werden. Der mittlere Anteil in der Niere, bezogen auf deren Projektion im Summationsbild, wurde mit 49 % (17 %–78 %) und 45 % (18 %–75 %) für die linke bzw. rechte Niere berechnet. Die sich daraus ergebenden Nierendosen lagen zwischen 0,13 und 0,77 Gy/GBq (Mittelwerte 0,36 Gy/GBq und 0,39 Gy/GBq für die linke und die rechte Niere). Schlussfolgerung Die vorgestellte Methode eignet sich, um mit Gammasonde und Szintigraphie/SPECT (auch ohne SPECT/CT), eine individuelle Nierendosimetrie durchzuführen.

Bei akutem Herz-Kreislauf-Versagen konnen extrakorporale Kreislaufunterstutzungsverfahren („extracorporeal life support“, ECLS) eingesetzt werden. Trotz deutlich zunehmender Anwendung ist der ECLS mit einer konstant hohen Mortalitat von ca. 50 % behaftet. In eigenen Vorarbeiten wurde gezeigt, dass die aktuell genutzten Kanulierungsstrategien keine ausreichende Perfusion der Herzkranz- und der Kopf-Hals-Gefase sowie keine Entlastung des linken Herzens gewahrleisten. Dies limitiert die Erholung der Patienten. Im Rahmen des durch das Dr. Rusche-Forschungsprojekt 2019 geforderten Forschungsvorhabens soll daher eine neuartige Doppellumenkanule entwickelt werden, die uber die Herzspitze eingebracht wird und eine antegrade Perfusion des gesamten Korpers ermoglicht. Der linke Ventrikel wird durch aktiven Sog uber das zweite Lumen entlastet. Das Prinzip adressiert die Limitationen konventioneller ECLS und konnte die Erholung der Patienten verbessern. Das Projekt beinhaltet die Entwicklung und Optimierung des Kanulendesigns mithilfe der „fluid dynamics simulation“, die Erstellung von Prototypen sowie Testung dieser Prototypen im Grostierversuch. Hieruber soll die Kanule bis zur klinischen Anwendungsreife entwickelt werden.

Radiation exposure from nuclear medicine procedures during pregnancy may cause uncertainty among patients and medical professionals. In 2019, the German Society of Medical Physics (DGMP) and the German Society of Radiology (DRG) published a fully revised version of the report "Prenatal Radiation Exposure Arising from Medical Indication, Dose Calculation, Conclusions for Physicians and Pregnant Women". This report offers a basis for dose calculation and determination of radiation exposure to the unborn. This review summarizes the most notable general adaptions made in the report's newest version and specifically points out the changes relevant to the field of nuclear medicine.The DGMP report provides physicians and medical physicists with means to estimate prenatal radiation exposure to the unborn conservatively, in a prompt and comprehensible approach. The rapidly evolving field of indications in nuclear medicine and radiology gave rise to the initiative of profoundly revising the previous version of the report from 2002. It now accounts for the extended range of devices, nuclear medicine hybrid imaging and radiotracers recently introduced. The most extensive change is a shift from the former 3-step-concept for the dose calculation to a 2-step-concept. In diagnostic nuclear medicine the first step comprises a conservative approximation of radiation exposure on the basis of current diagnostic reference levels (DRL). If exposure is assessed to be below 20 mSv, risk to the unborn child is sufficiently low, no further approaches are considered necessary. If calculated doses exceed 20 mSv, for diagnostic studies without existing DRL or in case of radionuclide therapies step 2 requires dose calculation based on administered activity and the stage of pregnancy.The DGMP report on prenatal radiation exposure offers valuable guidance for physicians and medical physicists in the field of nuclear medicine. The calculation concept provides an important basis to estimate radiation exposure to the unborn. Its extensive revision in 2019 accounts for recent scientific and technical developments and a reform of the stepwise approach to dose estimation.Die nuklearmedizinische Strahlenexposition Schwangerer kann bei Patientinnen sowie bei den Behandelnden Unsicherheit hervorrufen. Der 2019 überarbeitete DGMP-Bericht „Pränatale Strahlenexposition aus medizinischer Indikation, Dosisermittlung, Folgerungen für Arzt und Schwangere“ bietet eine Grundlage zur Ermittlung der Dosis für das Ungeborene. Die vorliegende Übersichtsarbeit fasst die wichtigsten allgemeinen Änderungen der neuen Version des Berichts zusammen und stellt die für die Nuklearmedizin wesentlichen Aspekte detailliert vor.Die rasante Weiterentwicklung des Indikationsspektrums der nuklearmedizinischen und der radiologischen Bildgebung hat den Anlass gegeben, den Bericht im Jahr 2019 komplett zu überarbeiten. Dabei wurde zudem der Erweiterung des Gerätespektrums nuklearmedizinischer Hybridgeräte sowie der Einführung neuer Radiotracer Rechnung getragen. Die Berechnung der Dosis des Ungeborenen erfolgt auf der Basis aktueller Dosiskoeffizienten. Die wichtigste Änderung zur Vorversion des DGMP-Berichts ist die Umwandlung des 3-Stufen-Konzepts der Dosisermittlung in ein 2-Stufen-Konzept. Bei nuklearmedizinischen Untersuchungen erfolgt nun in Stufe 1 eine konservative Abschätzung der Strahlenexposition nach Tabellen auf Basis der diagnostischen Referenzwerte aus dem Jahr 2012. Liegt diese unter 20 mSv, besteht keine Notwendigkeit für weiterführende Maßnahmen, insbesondere besteht keine strahlenbiologische Indikation für einen Schwangerschaftsabbruch. Werden 20 mSv überschritten, liegen für eine Untersuchung keine DRW vor oder für den Fall einer nuklearmedizinischen Therapie ist eine genauere Berechnung nach Stufe 2 des 2-Stufen-Konzepts erforderlich. Diese sieht eine Berechnung der Strahlenexposition unter Berücksichtigung der tatsächlich verabreichten Aktivität und des Schwangerschaftsstadiums vor.Der DGMP-Bericht zur pränatalen Strahlenexposition ist ein Leitfaden für nuklearmedizinisch tätige Ärzte und Medizinphysik-Experten (MPE). Die enthaltenen Berechnungsgrundlagen und Handlungsempfehlungen sind eine wichtige Grundlage zur Abschätzung der Dosis bei der Strahlenexposition Ungeborener.

The exposure of a pregnant woman to X-rays is an event that can cause uncertainty for all concerned. This review provides guidance on how to assess such a situation and how to determine the dose to the unborn child. In general, the use of X-rays in pregnant women in radiology should be avoided. If possible, alternatives should be used, or examinations postponed to a time after the pregnancy. This review gives a summary of the procedure for determining the radiation exposure of a pregnant woman. Based on the previous report of 2002 and the literature on prenatal radiation exposure published thereafter, the DGMP/DRG report on the procedure for the assessment of prenatal radiation exposure was adapted to the current state of science and technology. Typically, only relatively low radiation exposures of less than 20 mSv occur for the unborn child in X-ray diagnostics in the vast majority of cases. At these dose level the additional risk of damage to the embryo or fetus caused by the radiation is low and therefore only a rough conservative estimate using tabulated values are made. Only in a few types of examination (CT and interventional radiology) higher doses values might occur in the uterus. Instead of dose estimates (step 1 in the two-step model) in these cases the calculation of dose (step 2) are required and further action by the physician may be necessary. During the assessment, it is useful to initially use simple conservative estimation procedures to quickly determine whether a case falls into this large group less than 20 mSv, where there is a very low risk to the unborn child. If this is the case, the pregnant woman should be informed immediately by the doctor who performed the examination/treatment. This avoids a psychological burden on the patient. The DGMP/DRG report suggests a relatively simple, clearly structured procedure with advantages for all parties involved (physician, medical physics experts, MTRA and patient). · The DGMP/DRG report on prenatal radiation exposure describes the procedure for calculating radiation exposures and the associated risks for the unborn child.. · Using the two-step model, only a simple assessment based on the first step is necessary for most prenatal radiation exposures.. · With the given tables it is possible to estimate individual risks for the unborn child taking into account the radiation exposure.. · Only in the rare case that the first estimate results in a uterine dose larger 20 mSv a more accurate calculation is necessary..· Fiebich M, Block A, Borowski M et al. Prenatal radiation exposure in diagnostic and interventional radiology. Fortschr Röntgenstr 2021; 193: 778 - 786. Die Exposition einer Schwangeren mit Röntgenstrahlung ist ein Ereignis, das bei allen Beteiligten Unsicherheit hervorrufen kann. Diese Übersichtsarbeit gibt Hinweise, wie eine derartige Situation zu bewerten ist und wie die Dosis für das ungeborene Kind ermittelt werden kann. Generell gilt, dass die Anwendung von Röntgenstrahlung bei Schwangeren in der Radiologie möglichst vermieden, Alternativen genutzt oder die Anwendung auf einen Zeitpunkt nach der Schwangerschaft verschoben werden sollen. Diese Übersichtsarbeit gibt eine Zusammenfassung der Vorgehensweise zur Bestimmung der Strahlenexposition einer Schwangeren. Auf Basis des Vorgängerberichts von 2002 und der danach publizierten Literatur zur pränatalen Strahlenexposition wurde der DGMP/DRG-Bericht zur Vorgehensweise bei der Bewertung der pränatalen Strahlenexposition dem Stand von Wissenschaft und Technik angepasst. Typischerweise treten in der Röntgendiagnostik in den überwiegend meisten Fällen nur relativ geringe Strahlenexpositionen kleiner als 20 mSv für das Ungeborene auf. Bei diesen Dosen ist das durch die Strahlung erzeugte zusätzliche Risiko für eine Schädigung des Embryos bzw. des Fötus gering und daher erfolgt hier nur eine grobe konservative Abschätzung nach Tabellenwerten. Nur bei wenigen Untersuchungsarten (CT oder interventionelle Radiologie) können höhere Werte der Uterusdosis erreicht werden. Statt der Dosisabschätzungen (Stufe 1 im 2-Stufen-Modell) sind in diesen Fällen Berechnungen (Stufe 2) zur Bestimmung der Dosis erforderlich und ggf. auch weitergehende Handlungen der Ärztin/des Arztes notwendig. Es ist sinnvoll, bei der Bewertung zunächst mit einfachen konservativen Abschätzverfahren schnell festzustellen, ob ein Fall in diese große Gruppe kleiner als 20 mSv fällt, bei der eine sehr geringe Gefährdung des Embryos oder Fötus vorliegt. Ist dies der Fall, so soll die Schwangere von der Ärztin/dem Arzt, die/der die Untersuchung/Behandlung durchgeführt hat, sogleich davon unterrichtet werden. Dies vermeidet eine psychologische Belastung der Patientin. Der DGMP/DRG-Bericht schlägt ein relativ einfaches, klar strukturiertes Vorgehen vor, mit entsprechenden Vorteilen für alle Beteiligten (Arzt, Medizinphysik-Experten, MTRA und Patient). · Der DGMP/DRG-Bericht zur pränatalen Strahlenexposition beschreibt die Vorgehensweise bei der Berechnung der Strahlenexpositionen und der damit verbundenen Risiken für das Ungeborene.. · Dem 2-Stufen-Modell folgend ist für die meisten pränatalen Strahlenexpositionen nur eine einfache Abschätzung nach der ersten Stufe notwendig.. · Anhand von Tabellenwerten ist eine Abschätzung einzelner Risiken für das Ungeborene unter Berücksichtigung der Strahlenexposition möglich.. · Nur im seltenen Fall, dass die erste Abschätzung eine Uterusdosis größer als 20 mSv ergibt, ist eine genauere Berechnung notwendig..· Fiebich M, Block A, Borowski M et al. Prenatal radiation exposure in diagnostic and interventional radiology. Fortschr Röntgenstr 2021; 193: 778 – 786.

Eine Strahlenexposition in einer Schwangerschaft ist haufig mit einer starken Verunsicherung der betroffenen Patientin verbunden. Die fur das Kind mit der Strahlenexposition verbundenen Risiken sind stark abhangig von der Art der Exposition und der untersuchten Region. Die Risiken der Strahlenexposition einer schwangeren Patientin werden dargestellt und Moglichkeiten des Umgangs mit strahlenexponierten Schwangeren aufgezeigt. Diese Arbeit basiert auf einer selektiven Literaturrecherche und einer Analyse der Berichte und Empfehlungen der International Commission on Radiological Protection, der UN Scientific Committee reports, der deutschen Strahlenschutzkommission und der Deutschen Gesellschaft fur Medizinische Physik und Deutschen Rontgengesellschaft. Bei Projektionsaufnahmen sind die bei korrekter Anwendung auftretenden Expositionen und das Risiko fur das ungeborene Kind gering. Bei Anwendungen der Computertomographie, der interventionellen Radiographie, der nuklearmedizinischen Diagnostik und Therapie sowie der Strahlentherapie konnen die Dosiswerte in einigen Fallen mit gewissen Risiken verbunden sein und mussen daher genauer betrachtet werden. Die Risiken werden dargestellt und eine Vorgehensweise zur Bewertung der Strahlenexposition gegeben. Die notwendigen Uberlegungen zu einem moglichen Schwangerschaftsabbruch werden diskutiert.

Clinical/methodical issue Digital volume tomography (DVT) and cone-beam computed tomography (CT) with C‑arm systems have become established three-dimensional imaging systems as an alternative to CT in some application areas. Standard radiological methods The technology of the systems is well developed so that they have become a competing method to CT imaging in terms of image quality and radiation exposure. Performance An advantage is the better spatial resolution, preferably with dedicated scanner systems, especially in the z direction. The radiation exposure of CT, cone beam CT and DVT are comparable, if the exposure parameter in CT imaging can be adjusted to the lower exposure levels. Achievements Advantages of these systems are that they can be used for imaging in a better workflow or to acquire images under conditions not possible in CT, e. g. imaging under stress in orthopedics or to take images in the corona technique with a horizontal gantry in cone-beam CT mammography PRACTICAL RECOMMENDATIONS: The use of three-dimensional imaging is becoming more frequent and will replace planar radiography in additional clinical situations. The three-dimensional imaging without superpositioning of structures has advantages in the visibility of structures and the spatial relation to other organs and structures. In guidelines and recommendations, the number of recommendations given for the use of three-dimensional imaging is increasing. This leads to a small increase in the radiation exposure of patients, a trend which is reflected in the annual reports of the Federal Office for Radiation Protection.

Introduction The trend towards submillisievert CT scans leads to a higher dose fraction of localizer radiographs in CT examinations. The already existing technical capabilities make dose optimization of localizer radiographs worthwhile. Modern CT scanners apply automatic exposure control (AEC) based on attenuation data in such a localizer. Therefore not only this aspect but also the detectability of anatomical landmarks in the localizer for the desired CT scan range adjustment needs to be considered. Materials and methods The effective dose of a head, chest, and abdomen-pelvis localizer radiograph with standard factory settings and user-optimized settings was determined using Monte Carlo simulations. CT examinations of an anthropomorphic phantom were performed using multiple sets of acquisition parameters for the localizer radiograph and the AEC for the subsequent helical CT scan. Anatomical landmarks were defined to assess the image quality of the localizer. CTDIvol and effective mAs per slice of the helical CT scan were recorded to examine the impact of localizer settings on a helical CT scan. Results The dose of the localizer radiograph could be decreased by more than 90% while the image quality remained sufficient when selecting the lowest available settings (80 kVp, 20 mA, pa tube position). The tube position during localizer acquisition had a greater impact on the AEC than the reduction of tube voltage and tube current. Except for the use of a pa tube position, all changes of acquisition parameters for the localizer resulted in a decreased total radiation exposure. Conclusion A dose reduction of CT localizer radiograph is necessary and possible. In the examined CT system there was no negative impact on the modulated helical CT scan when the lowest tube voltage and tube current were used for the localizer.

The aim of this work was to develop a production process for breast phantoms for 2D digital mammography (DM) with realistic anatomical structures and attenuation characteristics based on clinical images using 3D printing. The presented production process is based on PolyJet 3D printing technology using a polypropylene like printing material. First, an attenuation calibration function for this material and the achievable lateral resolution of the printing process of about 200 µm was determined. Subsequently, to generate the digital 3D model of the breast phantom, the pixel intensities of the unprocessed clinical image that are related to the attenuation along the z-axis of the breast, were converted to corresponding phantom heights using the calibration function. To validate the process, an image of the 3D printed breast phantom was acquired on the full field digital mammography (FFDM) system used for calibration and compared with the clinical image in terms of anatomical structures and associated attenuation characteristics. The exposure parameters and image impression of the phantom were evaluated using five other FFDM systems of different manufacturers and types. Results demonstrated that the anatomical structures in the images and the attenuation characteristics of a female breast and the derived phantom agreed on the FFDM system used for calibration. The automatic exposure control segmentation, the automatically selected exposure parameters and the image postprocessing of the clinical and phantom image indicated a high level of conformity. As shown, the phantom is also suitable for other FFDM systems. In conclusion, an approach to produce anthropomorphic breast phantoms for DM offering realistic anatomical structures and attenuation characteristics based on clinical images was successfully developed. As shown, the phantom realistically simulated the original female breast. Therefore, it is expected that such phantoms are promising to support bridging the gap between physical-technical and diagnostic image quality assessment. In addition, they enable a variety of practical and scientific applications for which present technical phantoms are not suitable.

Peptide receptor radionuclide therapy (PRRT) with An algorithm was developed to determine the kidney dose using an EXCEL (Microsoft) based program. Dosimetric data were drawn and merged from three modalities: an individually calibrated gamma probe, a whole-body scintigraphy (WBS) and SPECT-acquisitions. The method was evaluated for 85 kidneys. Kidney masses were obtained via CT volumetry. The developed algorithm combines data from the three modalities. The ratio of the events within a kidney-VOI and the events from the summed coronary SPECT views (kidney ROI) represents the contribution of the kidney to the whole-body kidney ROI. This fraction was calculated to 49 % (17 % - 78 %) and 45 % (18 % - 75 %) for the left and the right kidney, respectively. Quantification of activity was deduced from equalizing the WBS count with the concurrent gamma probe measurement. Monoexponential curves were fitted to the obtained kidney activities, with resulting doses of 0,13 to 0,77 Gy/GBq (average 0,36 and 0,39 Gy/GBq for the left and the right kidney). The presented method is suitable to perform kidney dosimetry by using a gamma probe and a gamma camera, without using SPECT/CT.ZIEL: Bei der Behandlung somatostatinrezeptor-exprimierender neuroendokriner Tumoren hat sich in den letzten Jahren die Peptidrezeptor-Radionuklidtherapie (PRRT) mit Für die Bestimmung der Nierendosis wurde ein Algorithmus entwickelt, der mit EXCEL (Microsoft) umgesetzt wurde. Die Patientenmessdaten aus drei Modalitäten einer individuell kalibrierten Gammasonde, einem Ganzkörperszintigramm und drei SPECT-Akquisitionen zu verschiedenen Zeitpunkten wurden hierfür zusammengeführt. Die Methode wurde mit Daten von 85 Nieren von Patienten, die mit Der entwickelte Algorithmus kombiniert die Daten aus drei Modalitäten: Gamma-Sonde, SPECT und Ganzkörperszintigraphie. Der Quotient aus den Ereignissen der Nieren-VOI und der Anzahl der Ereignisse in der Nieren-ROI des koronaren Summationsbildes ist der Beitrag der Niere im Summationsbild und repräsentiert somit über die Kalibrierung aus der Ganzkörperszintigraphie die Aktivität in der Niere. Da die Abbildungseigenschaften in den SPECT-Akquisitionen zu den verschiedenen Zeiten konstant sind, folgt aus dem Verlauf der Zählraten in den jeweiligen Nieren-VOIs auch der Aktivitätsverlauf in den Nieren. Daraus kann über einen monoexponentiellen Fit der Aktivitätsausscheidung unter Berücksichtigung der Akkumulationskinetik die Nierendosis bestimmt werden. Der mittlere Anteil in der Niere, bezogen auf deren Projektion im Summationsbild, wurde mit 49 % (17 %–78 %) und 45 % (18 %–75 %) für die linke bzw. rechte Niere berechnet. Die sich daraus ergebenden Nierendosen lagen zwischen 0,13 und 0,77 Gy/GBq (Mittelwerte 0,36 Gy/GBq und 0,39 Gy/GBq für die linke und die rechte Niere). Die vorgestellte Methode eignet sich, um mit Gammasonde und Szintigraphie/SPECT (auch ohne SPECT/CT), eine individuelle Nierendosimetrie durchzuführen.

In radiography and fluoroscopy, the dose-area product (DAP) is used for dose documentation and the evaluation, whether the applied dose is too high, adequate or too low. In dose management systems (applied in fluoroscopy and radiography) a mean value of the DAP of a number of consecutive examinations is calculated and compared to the diagnostic reference levels of the different examination types. This shows, if on average the dose level is too high. However, on an individual this would not work. To achieve a radiograph of adequate image quality the required DAP for a slender patient is significantly lower than for a standard patient and vice versa for obese patients. Thereby, without knowledge about patient thickness, there is no way to judge, if the dose level for an individual would be appropriate. To overcome this problem, an estimate of the patient size was calculated from information of the dicom header of the images. By extracting the dose at the detector, the DAP, exam type, information about the beam quality of the used radiation (spectrum) and the exposed area of the detector an estimate of the water equivalent patient thickness can be determined. Monte Carlo simulations and measurements with varying thicknesses of a water phantom were in excellent agreement. The accuracy of the estimate was better than 1 cm. Further clinical experiments with patients undergoing an examination of the lumbar spine showed, that an accuracy better than 20% and a standard derivation of 10% is achievable. Therefore an automatic estimate of the patient thickness in fluoroscopy and radioscopy is feasible and facilitates a computer-based judgement if the dose for an individual patient is adequate.

In particle therapy sub-millimeter sized heterogeneities like lung tissue cause a Bragg peak degradation, which should be considered in treatment planning to ensure an optimal dose distribution in tumor tissue. To determine the magnitude of this degradation extensive experiments could be carried out. More convenient and reproducible is the use of our mathematical model to describe the degradation properties of lung tissue and to design 3D-printable substitutes based on high-resolution CT images of human lung samples. High-resolution CT images of human lung samples (resolution: 4 μm) were used to create binary cubic datasets with voxels corresponding to either air or lung tissue. The number of tissue voxels is calculated along the z-axis for every lateral position. This represents the “tissue length” for all particle paths through the dataset of a parallel beam. The square based lung substitute is divided into columns with different heights corresponding to the occurring tissue lengths. The columns lateral extend complies with the quantity of the corresponding tissue lengths present in the dataset. The lung substitutes were validated by Monte Carlo simulations with the Monte Carlo toolkit TOPAS. The Monte Carlo simulations proved that the depth dose distributions and hence the Bragg peak degradations of the lung substitutes mimics the degradation of the corresponding lung tissue sample.

The aim of this study was to develop a flexible framework of an orthovoltage treatment system capable of calculating and visualizing dose distributions in different phantoms and CT datasets. The framework provides a complete set of various filters, applicators and x-ray energies and therefore can be adapted to varying studies or be used for educational purposes. A dedicated user friendly graphical interface was developed allowing for easy setup of the simulation parameters and visualization of the results. For the Monte Carlo simulations the EGSnrc Monte Carlo code package was used. Building the geometry was accomplished with the help of the EGSnrc C++ class library. The deposited dose was calculated according to the KERMA approximation using the track-length estimator. The validation against measurements showed a good agreement within 4-5% deviation, down to depths of 20% of the depth dose maximum. Furthermore, to show its capabilities, the validated model was used to calculate the dose distribution on two CT datasets. Typical Monte Carlo calculation time for these simulations was about 10 minutes achieving an average statistical uncertainty of 2% on a standard PC. However, this calculation time depends strongly on the used CT dataset, tube potential, filter material/thickness and applicator size.

Mock circulatory loops (MCLs) are usually developed for assessment of ventricular assist devices and consist of abstracted anatomical structures represented by connecting tubing pipes and controllable actuators which could mimic oscillating flow processes. However, with increasing use of short-term peripheral mechanical support (extracorporeal life support [ECLS]) and the upcoming evidence of even counteracting flow processes between the failing native circulation and ECLS, MCLs incorporating the peripheral vascular system and preserved anatomical structures are becoming more important for systematic assessment of these processes. For reproducible and standardized fluid-mechanical studies using magnetic resonance imaging, Doppler ultrasound, and computational fluid dynamics measurements, we developed a MCL of the human circulation. Silicon-based life-sized dummies of the human aorta and vena cava (vascular module) were driven by paracorporeal pneumatic assist devices. The vascular module is placed in a housing with all arterial branches merging into peripheral resistance and compliances modules, and blood-mimicking fluid returns to the heart module through the venous dummy. Compliance and resistance chambers provide for an adequate simulation of the capillary system. Extracorporeal life support cannulation can be performed in the femoral and subclavian arteries and in the femoral and jugular veins. After adjusting vessel diameters using variable Hoffmann clamps, physiologic flow rates were achieved in the supraaortic branches, the renal and mesenteric arteries, and the limb arteries with physiologic blood pressure and cardiac output (4 L/min). This MCL provides a virtually physiologic platform beyond conventional abstracted MCLs for simulation of flow interactions between the human circulation and external circulation generated by ECLS.

The goal of this study was to examine a new weightless-like radiation protection garment regarding its radiation protection efficacy and to compare it to a conventional two-piece apron suit plus thyroid collar and standard ancillary shields.All measurements were carried out using a clinical angiography system with a standardized fluoroscopy protocol for different C-arm angulations. An anthropomorphic torso phantom served as a scattering body. In addition, an ionization chamber was used to measure the radiation exposure on five different representative heights and at two different positions of an examiner during a typical fluoroscopic-guided intervention.The new weightless-like radiation protection garment and the conventional protection concept showed a mean dose reduction of 98.1% (p 0.01) and 90.1% (p 0.01) when compared to no shielding, respectively. By adding ancillary shields to both systems, an average reduction of 99.0% (p 0.01) and 98.2% (p 0.01) was found. In addition, the efficacy of both systems varied depending on the height, the C-arm angulation and position of the examiner.Combined with ancillary shields as an overall protection system, the recently introduced weightless-like radiation protection garment showed a significant better radiation protection efficacy when compared to conventional radiation protection measures.

The aim of this study was to compare the image quality of a compact mobile flat-panel computed tomography (FPCT) capable of extremity imaging and a multidetector computed tomography (MDCT) in examinations with the same radiation dose.Imaging with the FPCT was performed with default settings. Monte Carlo simulations were used to calculate equivalent dose settings for the 320-row MDCT. Simulations were based on and validated by dose measurements. Homogeneity, geometric distortion, artifacts, accuracy of Hounsfield values, contrast, and spatial resolution were evaluated in different imaging phantoms. Whitney-Mann U Test and Spearman ρ were used for statistical analysis.Homogeneity reached 2.5% for the FPCT and 0.5% for the MDCT. Hounsfield values were more accurate and contrast to noise ratios were higher for the MDCT than the FPCT (P ≤ 0.001). The MDCT depicted more rod inserts than the FPCT did. No significant geometric distortion was detected in either modality. The FPCT was more prone to artifacts around Krischner wires with a diameter of 2 mm (P = 0.05-0.001), whereas the MDCT showed a higher amount of artifacts around wires with a diameter of 0.8 mm (P ≤ 0.001). Spatial resolution was 1 lp/mm (xy), 1.7 lp/mm (z) for the FPCT and 1 lp/mm (xy), less than 1 lp/mm (z) for the MDCT.We compared a mobile FPCT and a 320-row MDCT by using the same radiation dose for scans. We found the spatial resolution to be higher in the FPCT. Hounsfield units were more accurate and homogeneity and contrast resolution were better in MDCT. The MDCT was also less prone to artifacts from thick Kirschner wires but showed comparably more artifacts around thin wires.

Objective: The degeneration of articular cartilage is part of the clinical syndrome of osteoarthritis (OA) and one of the most common causes of pain and disability in middle-aged and older people(1). However, the objective detection of an initial state of OA is still challenging. In order to categorize cartilage into states of OA, an algorithm is presented which offers objective categorization on the basis of two-photon laser-scanning microscopy (TPLSM) images. Methods: The algorithm is based on morphological characteristics of the images and results in a topographical visualization. This paper describes the algorithm and shows the result of a categorization of human cartilage samples. Results: The resulting map of the analysis of TPLSM images can be divided into areas which correspond to the grades of the Outerbridge-Categorization. The algorithm is able to differentiate the samples in coincidence with the macroscopic impression. Conclusion: The method is promising for early OA detection and categorization. In order to achieve a higher benefit for the physician the method must be transferred to an endoscopic setup for an application in surgery. (C) 2013 Osteoarthritis Research Society International. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.