Dosimetrie in der Mikrokontrollemagnetresonanztomographie: eine Übersicht über die Messmethoden, Auswirkungen und Charakterisierung des Quantum GX Bildgebungssystems

Die Röntgenmikrotomographie (μCT) ist eine weit verbreitete Bildgebungsmodalität in der präklinischen Forschung mit Anwendungen in vielen Bereichen, darunter Orthopädie, Pulmonologie, Onkologie, Kardiologie und Infektionskrankheiten. Röntgenstrahlen sind eine Form ionisierender Strahlung und können daher potenziell Schäden verursachen und nachteilige Effekte hervorrufen. Frühere Übersichten haben diese Effekte angesprochen, jedoch die möglichen Auswirkungen auf die Studienergebnisse nicht umfassend behandelt. Darüber hinaus ist es schwierig, Daten aus diesen Studien zu interpretieren, da es keine weit anerkannten Methoden zur Dosischarakterisierung für präklinisches μCT gibt. Ziel dieses Papiers ist es, sicherzustellen, dass in vivo μCT-Studien korrekt gestaltet werden können und die Daten angemessen interpretiert werden können. Studien aus der wissenschaftlichen Literatur, die die biologischen Effekte von Strahlendosen, die für μCT relevant sind, untersuchen, wurden überprüft. Die verschiedenen in der begutachteten Literatur verwendeten Methoden zur Dosisberechnung wurden ebenfalls überprüft. Der CT-Dosisindex 100 (CTDI100) wurde dann am Quantum GX μCT-Gerät gemessen. Ein Niedrig-Kontrast-Phantom, ein Hydroxyapatit-Phantom und eine Maus wurden ebenfalls bildlich erfasst, um Beispiele zu geben, wie die Dosis die Bildqualität beeinflussen kann. Daten in der wissenschaftlichen Literatur zeigen, dass Szenarien existieren, in denen die in der μCT-Bildgebung verwendeten Strahlendosen hoch genug sind, um experimentelle Ergebnisse potenziell zu verfälschen. Die Bedeutung dieses Effekts könnte mit dem Studienergebnis und dem abgebildeten Gewebe zusammenhängen. CTDI100 ist eine angemessene Metrik zur Dosischarakterisierung in μCT. Die Dosisraten im Quantum GX variieren je nach der Menge des Materials im Strahlengang und sind eine Funktion der Röntgenröhrenspannung. Der CTDI100 in Luft für ein Quantum GX kann so niedrig wie 5,1 mGy für einen Scan bei 50 kVp und 9,9 mGy für einen Scan bei 90 kVp sein. Diese Dosis ist niedrig genug, um Knochen sowohl in einem Mausbild als auch in einem Hydroxyapatit-Phantom zu visualisieren, aber Anwendungen, die eine höhere Auflösung in einer Maus oder weniger Rauschen in einem Niedrigkontrast-Phantom erfordern, profitieren von längeren Scanzeiten mit erhöhter Dosis. Das Dosenmanagement sollte bei der Gestaltung von μCT-Studien berücksichtigt werden. Die Dosisraten im Quantum GX sind mit longitudinaler μCT-Bildgebung kompatibel.