DOI 10.1007/s11547-010-0483-6 CARDIAC RADIOLOGY CARDIORADIOLOGIA Dose reduction in spiral CT coronary angiography with dual source equipment. Part II. Dose surplus due to slope-up and slope-down of prospective tube current modulation in a phantom model Riduzione della dose in angiografia coronarica con TC spirale con apparecchiatura a doppia sorgente. Parte II. Studio su fantoccio per il calcolo del surplus di dose dovuto a slope-up e slope-down della modulazione prospettica della corrente del tubo C. Martini 1,2 A. Palumbo 1,2 E. Maffei 1 A. Rossi 2 M. Rengo 2 R. Malagò 2 M. Dijkshoorn 2 A. Weustink 2 N. Mollet 2 G. Krestin 2 F. Cademartiri 1,2 1 Dipartimento di Radiologia e Cardiologia, Azienda Ospedaliero-Universitaria, Parma, Italy 2 Dipartimento di Radiologia e Cardiologia, Erasmus Medical Center, Rotterdam, The Netherlands Correspondence to: F. Cademartiri, Dipartimento di Radiologia e Diagnostica per Immagine, c/o Piastra Tecnica, Piano 0, Azienda Ospedaliero-Universitaria di Parma, Via Gramsci 14, 43100 Parma, Italy, Tel.: +39-052-1703756, Fax: +39-052-1704838, e-mail: filippocademartiri@hotmail.com Received: 13 November 2008 / Accepted: 7 January 2009 Springer-Verlag 2010 Abstract Purpose. This study was undertaken to estimate surplus radiation dose in retrospectively electrocardiography (ECG)-gated dual-source computed tomography coronary angiography (DSCT-CA) due to the slope-up and slopedown of the tube current using prospectively ECGtriggered tube modulation. Materials and methods. We used an anthropomorphic phantom with an ECG-gated retrospective protocol and a DSCT scanner (Definition, Siemens). We used four tube current modulation algorithms: narrow pulsing window, with tube current reduction to 20% (A) and 4% (B) of peak current; and wide pulsing window, with tube current reduction to 20% (C) and 4% (D). Each algorithm was applied at five heart rates (HR=45, 60, 75, 90 and120 bpm) with adaptive pitch values (0.2 0.5). Data sets were reconstructed in 5% increments from 0 95% of the R R interval. Noise was measured at each R R step in order to identify low noise (100% dose), medium noise (slopeup/down) and high noise (4/20% dose). Width of the transition window (slope-up/slope-down from 4/20% to 100% dose) was calculated. The surplus dose due to slopeup/slope-down was calculated. Results. Surplus dose was 19% (A), 34% (B), 14% (C) and 21% (D). The transition window lasted 10%+10% (slope- Riassunto Obiettivo. Lo scopo di questo studio è valutare la quantità di dose erogata durante la transizione della corrente, in angiografia coronarica con tomografia computerizzata a doppia sorgente (DSCT-CA) acquisita mediante ECGcontrolled tube current modulation ed ECG-pulsing. Materiali e metodi. Sono stati valutati 4 protocolli ECGgated retrospettivo DSCT-CA, acquisiti con electrocardiographic (ECG)-controlled tube current modulation ed ECG-pulsing heart rate-adattativo: nei due diversi protocolli, A e B, la corrente è stata ridotta al 20% del massimo amperaggio al di fuori di una finestra di pulsing stretta (A) ed ampia (B); nei protocolli C e D, la corrente è stata ridotta al 4% del massimo amperaggio al di fuori di una finestra di pulsing stretta (C) e ampia (D). Sono state calcolate le finestre di modulazione della corrente: 100% ma (finestra di acquisizione dati), 4%/20% ma (finestra di riduzione della corrente), dal 4%/20% al 100% ma, e viceversa (slope-up/down; finestre di transizione della corrente). È stata calcolata la dose surplus/dose totale erogata durante la transizione della corrente. Risultati. La dose surplus è risultata il 19% (A), 14% (B), 34% (C), 21% (D). La transizione della corrente ha lo stesso valore relativo di 10%+10% (slope-up/down) per
up + down) for HR <75 bpm and all HR in C (except for 120 bpm; 25%+15%), 15%+15% for HR >90 bpm (A). For C and D, instead, the slope-up increased with progressively higher HR (10% 25% of the R R interval, except for 90 bpm, 10%), whereas the slope-down remained constant at 5% (except for 120 bpm; 10%). Conclusions. The adaptive ECG-pulsing windows produced an increment of the surplus dose with increasing HR. The transition window was a constant source of surplus radiation dose in the range of 14% 34%. Keywords Coronary angiography Dual-source CT ECG pulsing ECG controlled tube current modulation Radiation dose frequenza cardiaca (FC) 75 battiti per minuto (bpm) e per tutte le FC nel protocollo B (eccetto a 120 bpm: 25%+15%), 15%+15% per FC 90 bpm nel protocollo A. Nei protocolli C e D, invece, lo slope-up aumenta all aumentare della frequenza cardiaca da 10% al 25% dell intervallo R-R relativo (eccetto a 90 bpm: 10%); mentre lo slope-down è costante al 5% (eccetto a 120 bpm: 10%). Conclusioni. La transizione della corrente relativa alla modulazione della corrente del tubo rappresenta una costante sorgente di dose surplus nell ordine del 14% 34% della dose totale, con valori maggiori nei protocolli acquisiti con finestra di pulsazione stretta e modulazione al 4% del massimo amperaggio. La dose surplus aumenta all aumentare della frequenza cardiaca. Parole chiave Angiografica coronarica Tomografia computerizzata a doppia sorgente (DSCT) ECG-pulsing ECG-controlled tube current modulation Dose di radiazione Introduction Multidetector-row computed tomography (MDCT) has become an important noninvasive diagnostic tool for coronary artery and heart disease thanks to the high diagnostic accuracy of the technique [1 3]. However, the development of higher-performing equipment (e.g. 64-slice MDCT) has led to increasing exposure to ionising radiation [4 6], a potential limitation to its clinical use. As a result, algorithms have been developed that are able to modulate the radiation exposure without significantly deteriorating image quality at MDCT coronary angiography (MDCT- CA) [7 10]. A recent appearance on the market is dual-source CT (DSCT), which offers high temporal resolution (83 ms) regardless of heart rate (HR) and the possibility of simultaneous evaluation of left ventricular volumes [10 13]. With DSCT scanners, reduced radiation exposure is achieved with two ECG-triggered systems: the first ECG pulsing varies the width of the window of maximum milliampere, whereas the second ECG-controlled tube current modulation reduces the current outside the window. An additional reduction in radiation exposure can be achieved with automatic adaptation of the pitch to increasing HR [13 20]. The aim of this study was to evaluate the impact of surplus dose derived from the transition window in DSCT- CA acquired with two different reductions in milliampere and two different pulsing windows at different HR. Introduzione La tomografia computerizzata multistrato (MSCT) è diventata un importante strumento diagnostico non invasivo in corso di patologia coronarica e cardiaca [1 3]. Tuttavia, lo sviluppo di apparecchiature sempre più performanti (ad esempio, 64-MSCT), comporta di regola un incremento della dose di esposizione alle radiazioni ionizzanti [4 6]. Questo dato rappresenta una potenziale limitazione all impiego clinico. Sono stati pertanto sviluppati degli algoritmi capaci di modulare l esposizione alle radiazioni senza deteriorare significativamente la qualità dell immagine mediante angiografia coronarica MSCT (MSCT-CA) [7 10]. La tomografia computerizzata a doppia sorgente (DSCT) di recente implementazione permette di ottenere una risoluzione temporale costante di 83 ms indipendente dalla frequenza cardiaca e la possibilità di eseguire una simultanea valutazione dei volumi del ventricolo sinistro [10 13]. Nella angiografia coronarica DSCT (DSCT-CA), la dose d esposizione è modulata mediante la combinazione di due sistemi cardio-sincronizzati dell emissione del tubo radiogeno: il primo, electrocardiographic (ECG)-pulsing, permette di variare la larghezza della finestra di applicazione di massimo amperaggio; il secondo, ECG-controlled tube current modulation, permette di ridurre la corrente al di fuori della medesima finestra. Un ulteriore e significativa riduzione di dose è ottenuta dall adattamento automatico del pitch all aumentare della frequenza cardiaca [13 20]. Lo scopo di questo studio è di valutare l impatto di dose
Materials and methods For this study performed on a phantom, we used a firstgeneration DSCT system (Siemens Medical Solutions, Forchheim, Germany). DSCT technology The DSCT system we evaluated was equipped with two X- ray tubes and two detectors mounted on a rotating gantry with an angular offset of 90º. With both tubes operating, they provide a power of 80 kw/tube (Straton, Siemens Medical Solution), whereas if only tube A is in operation, the system is comparable with a single-source 64-slice MDCT system. Conventional CT dose indices can also be applied to DSCT, because the doses regarding each tube are combined using a linear function. In fact, tube current value is calculated as the current-time product per gantry rotation (milliampere /rotation) with the sum of the milliampere of both X-ray tubes. With the use of ECG-controlled tubecurrent modulation, radiation exposure is proportional to the mean value of the current applied during the entire scan [13 20.] Exposure reduction systems Heart-rate-adaptive pitch The pitch increases proportionally with increasing HR. For the HR used in this study (45, 60, 75, 90 and 120 bpm), the pitch varied from 0.2 (low HR; 45 bpm) to 0.5 (elevated HR; 120 bpm) in a linear fashion, with the exception of HR=90 bpm (0.43 vs. 0.40). Reduction in exposure to ionising radiation corresponds to an average dose directly proportional to 1/pitch. The pitch is determined by the lowest HR observed during prescanning monitoring. Cardiac bow-tie filter In cardiac imaging, the collimation system is constituted by an additional filter defined as cardiac, because it limits the field of view (FOV) to the cardiac region. ECG synchronisation ECG pulsing was introduced in MDCT-CA to reduce radiation exposure by around 50% [14 16]. The width of the image acquisition window (pulsing window=window with maximum tube current intensity, or 100% of milliampere) can be manually selected before the scan on the basis of the relativa alla transizione della corrente in DSCT-CA, acquisita con due diverse riduzioni di amperaggio e due diverse finestre di pulsing, per diversi valori di frequenza cardiaca. Materiali e metodi Per questo studio su fantoccio è stato utilizzato il sistema DSCT (Siemens Medical Solutions, Forchheim, Germania) di prima generazione. Tecnologia DSCT Il sistema DSCT valutato è dotato di due tubi radiogeni e due detettori montati sulla pista di rotazione del gantry ad una compensazione angolare di 90. I due tubi contemporaneamente energizzati forniscono una potenza di 80 kw/tubo (Straton, Siemens Medical Solution), mentre se è in funzione solo il tubo A, la performance del sistema è paragonabile a quella di una 64-MSCT a singola sorgente. Gli indici di dose CT convenzionali sono applicabili anche in DSCT, poiché le dosi relative ad ogni tubo sono combinate attraverso una funzione lineare. Infatti, il valore della corrente del tubo viene calcolato come il prodotto della corrente al secondo per il tempo di rotazione del gantry (mas/rot) sommando i milliamperes di entrambi i tubi quando contemporaneamente attivi. Con l utilizzo dell algoritmo ECG-controlled tube current modulation, la dose di radiazione è proporzionale al valore medio della corrente applicata durante l intera scansione [13 20]. Sistemi di risparmio della dose utilizzati Pitch heart rate-adattativo Il pitch aumenta parallelamente all aumento della frequenza cardiaca. Per le frequenze cardiache utilizzate in questo studio (45, 60, 75, 90 e 120 battiti per minuto, bpm), il pitch variava tra 0,2 (basse frequenze; 45 bpm) e 0,5 (elevate frequenze; 120 bpm), con relazione lineare, eccetto a frequenza cardiaca (FC)=90 bpm (0,43 vs 0,40). La riduzione d esposizione alle radiazioni ionizzanti corrisponde ad una dose media direttamente proporzionale a 1/pitch. Il valore del pitch è determinato dal più basso ritmo cardiaco osservato durante il monitoraggio pre-scansione. Cardiac bow-tie filter In cardio-imaging, il sistema di collimazione è costituito da un filtro addizionale definto Cardiac, poiché limita il campo visivo (FOV) alla regione cardiaca. Modulazione cardio-sincronizzata della corrente del tubo La modulazione cardio-sincronizzata dell emissione del tubo radiogeno, o ECG-pulsing, è stata introdotta in MSCT-
cardiac cycle phase where cardiac motion is at a minimum. ECG-controlled tube-current modulation can reduce the current to 20% (analysis of left ventricular function, or functional imaging) or to 4% (mindose) of the nominal value outside the pulsing window, thus at the same time reducing total radiation exposure. The image quality acquired during functional imaging makes simultaneous morphofunctional study of the left ventricle possible, whereas modulation to 4% minimises radiation exposure [13 20]. However, current transition during modulation is not instantaneous, so the experimental results obtained in this study are different from theoretical predictions. Transition times from minimum to maximum milliampere (slopeup) and vice versa (slope-down) are determined by the generator power (thermionic effect) and by the cathode cooling system, as well as R R interval duration. The aim of this study was to evaluate the component of radiation exposure derived from current transition times, surplus dose/total dose and with and without a morphofunctional evaluation of the left ventricle, with different acquisition windows and different HR. DSCT and ECG-pulsing scan protocols The study was performed on an anthropomorphic cardiac CT phantom (Cardio; QRM, Möhrendorf, Germany). DSCT scans were performed with spiral technique in retrospective ECG gating. The ECG signal was provided by an ECG simulator incorporated in the system. The common scan parameters were two X-ray tubes, 380 mas/rot with 120 kv, collimation slice 64 0.6 mm (z-axis flying-focal spot), and gantry rotation time 330 ms. The pitch varied between 0.2 (low HR; 45 bpm) and 0.5 (high HR; 120 bpm) and was automatically adapted by the scanner to the HR used: 45, 60, 75, 90 and 120 bpm. The craniocaudal range of the scan was 90 mm. Table 1 shows the dose modulation algorithms used. We performed two functional imaging protocols (reduction to 20% of maximum milliampere outside the pulsing window; protocols A and B) and two mindose protocols (reduction to 4% of maximum milliampere outside the pulsing window; protocols C and D). In protocols A and C narrow pulsing window functional imaging (no. 1; NP FI) and mindose (no. 3; NP MD) the data acquisition windows were positioned in end diastole at low intermediate HR (45, 60, 75 bpm) and in end systole at higher HR (90, 120 bpm). In protocols B and D wide pulsing window functional imaging (no. 2; WP FI) and mindose (no. 4; WP MD) the data acquisition window included both phases of cardiac motionlessness. CA per ridurre la dose di circa il 50% [14 16]. La larghezza della finestra di acquisizione delle immagini (finestra di pulsing, o pulsing window, finestra di erogazione alla massima intensità di corrente del tubo, o 100% dell amperaggio) può essere selezionata manualmente, prima della scansione, in corrispondenza della miglior fase d immobilità del cuore. L algoritmo ECG-controlled tube current modulation permette di ridurre la corrente al 20% (analisi della funzionalità ventricolare, o functional imaging) o al 4% (MinDose) del valore nominale, al di fuori della finestra di pulsing, riducendo parallelamente l esposizione totale alle radiazioni. La qualità delle immagini acquisite in functional imaging permette un simultaneo studio morfo-funzione del ventricolo sinistro, mentre la modulazione al 4% permette la minima esposizione alle radiazioni [13 20]. Tuttavia, la transizione della corrente durante modulazione cardio-sincronizzata non è istantanea, così i risultati sperimentali ottenuti in questo studio differiscono dalle predizioni teoriche. I tempi di transito dal minimo al massimo valore di ma (slope-up), e viceversa (slope-down), sono determinati dalla potenza del generatore (effetto termoionico) e dal sistema di raffreddamento del catodo, nonché dalla durata dell intervallo R-R. Lo scopo di questo studio è di valutare la componente di dose relativa ai tempi di transizione della corrente, dose surplus/dose totale, con e senza valutazione morfo-funzionale del ventricolo sinistro, per diverse finestra di acquisizione e diversi valori di frequenza cardiaca. Protocolli di scansione DSCT ed ECG-pulsing Lo studio è stato eseguito su un fantoccio da tomografia computerizzata (CT) cardiaco antropomorfico (Cardio, QRM, Möhrendorf, Germania). Le scansioni DSCT sono state eseguite con tecnica spirale in ECG-gating retrospettivo. Il segnale ECG è stato fornito da un simulatore elettrocardiografico in dotazione all apparecchiatura. I parametri di scansione comuni sono: due sorgenti a raggi X; 380 mas/rot ad una tensione del tubo di 120 kv, collimazione-slice 64 0,6 mm (z-axis flying focal spot); tempo di rotazione del gantry 330 ms. Il pitch variava tra 0,2 (basse frequenze; 45 bpm) e 0,.5 (alte frequenze; 120 bpm), adattato automaticamente dalla macchina alle frequenze cardiache utilizzate: 45, 60, 75, 90 e 120 bpm. Il range cranio-caudale di scansione era 90 mm. La Tabella 1 riporta gli algoritmi di modulazione della dose utilizzati. Sono stati eseguiti due protocolli functional imaging [riduzione al 20% del massimo amperaggio (Max ma) al di fuori della finestra di pulsazione; protocolli A e B] e due protocolli MinDose (riduzione al 4% del Max ma al di fuori della finestra di pulsazione; protocolli C e D). Nei protocolli A e C, narrow pulsing window functional imaging (n. 1; NP FI) e narrow pulsing window MinDose (n. 3; NP MD), la finestra di acquisizione dati è stata posizionata in telediastole a basse/intermedie frequenze
Table 1 Acquisition protocols. The scanner automatically adapts the pitch to the heart rate (HR) used: 45, 60, 75, 90, 120 bpm Acquisition protocols Pitch HR (bpm) A B C D Pulsing window a Pulsing window a 0.2 45 68% 35% 65% 0.26 60 68% 36% 64% 0.34 75 68% 38% 63% 0.43 90 38% 40% 60% 0.5 120 38% 48% 58% HR, heart rate; bpm beats per minute; A, narrow pulsing window functional imaging - NP FI; B, wide pulsing window functional imaging - WP FI; C, narrow pulsing window mindose - NP MD; D, wide pulsing window mindose - WP MD. a Data acquisition window (100% of milliampere), expressed as an absolute value of the R R interval Tabella 1 Protocolli di acquisizione. Il pitch è automaticamente adattato dalla macchina alle frequenze cardiache utilizzate: 45, 60, 75, 90, 120 bpm. Protocolli di acquisizione Pitch FC (bpm) A B C D Finestra di pulsazione a Finestra di pulsazione 0,2 45 68% 35% 65% 0,26 60 68% 36% 64% 0,34 75 68% 38% 63% 0,43 90 38% 40% 60% 0,5 120 38% 48% 58% FC, frequenza cardiaca; bpm, battiti per minuto; A, narrow pulsing window functional imaging; B, wide pulsing window functional imaging; C, narrow pulsing window MinDose; D, wide pulsing window MinDose. a Per finestra di pulsazione si intende la finestra di acquisizione dati (100% di ma), espressa in valore assoluto dell intervallo R-R. Evaluation of total dose Data are reported as mean values±standard deviation (SD). We evaluated CTDI vol [CT dose index volume (milligray; mgy), where (J)(kg -1 )=(gray; Gy)] and DLP [dose-length product (mgy/cm)], as parameters of absorbed dose during the acquisition of retrospective ECG-gated images. Using the coefficient of conversion for the chest, we calculated the effective dose (DPL 0.017, mgy cm coefficient of conversion for the chest) (Table 2). Evaluation of the transition window surplus dose For each HR, we reconstructed four series of data, from 0% to 95% of the R R interval with 5% increments, for a total of 20 data sets. We calculated current modulation time windows (ms): data acquisition window (100% ma=max dose), current reduction window (4% 20% ma=mindose), current transition windows (slope-up and slope-down, from 4/20% to 100% of ma and vice versa). Noise was evaluated as the SD measured within a region of interest (ROI), positioned at the centre of the phantom and classified as low (100% ma=max dose), medium (slope-up/slope-down) and cardiache (45, 60, 75 bpm) e in telesistole ad alte frequenze cardiache (90, 120 bpm). Nel protocollo B e D, wide pulsing window functional Imaging (n. 2; WP FI) e wide pulsing window MinDose (n. 4; WP MD), la finestra di acquisizione dati include entrambe le fasi di maggior immobilità. Valutazione dose totale I dati sono riportati come media dei valori±deviazione standard. Sono stati valutati il CT dose index volume (CTDIvol) espresso in mgy, dove [J][kg -1 ]=[Gy], ed il dose-lenght product (DLP) espresso in mgy/cm, quali parametri di dose assorbita durante l acquisizione delle immagini gated-retrospettive. Utilizzando il coefficiente di conversione per il torace, è stata calcolata la dose efficace (DLP 0,017, mgy cm coefficiente di conversione per il torace) (Tabella 2). Valutazione dose surplus relativa alla transizione della corrente Per ogni valore di frequenza cardiaca sono state ricostruite 4 serie di dati, da 0% al 95% dell intervallo R-R con passo del 5%, per un totale di 20 data set. Il rumore è stato valutato come valore di deviazione standard misurata
Table 2 Values of total dose indices: CTDI vol, DLP, ED Narrow pulsing window protocols A B HR (bpm) CTDI vol DLP ED CTDI vol DLP ED 45 50.18 562 9.554 73.54 824 14.008 60 43.22 495 8.415 58.23 667 11.339 75 34.82 397 6.749 45.24 516 8.772 90 27.79 321 5.457 36.73 424 7.208 120 28.55 330 5.61 34.89 403 6.851 Mean±SD 36.91±9.66 421±105.14 7.16±1.78 49.73±16.19 566.8±177.48 9.64±3.02 C D HR (bpm) CTDI vol DLP ED CTDI vol DLP ED 45 30.21 338 5.746 55.81 625 10.625 60 28.71 329 5.593 45.75 524 8.908 75 24.17 276 4.692 35.7 407 6.919 90 17.88 207 3.519 28.19 326 5.542 120 18.72 216 3.672 26.94 311 5.287 Mean±SD 23.94±5.61 273.2±61.19 4.64±1.04 38.48±12.25 438.6±134.16 7.46±2.28 HR, heart rate; bpm beats per minute; SD, standard deviation; CTDI vol, CT dose index volume; DLP, dose-length product (mgy/cm); ED, effective dose (DLP 0.017, conversion coefficient for the chest); A, narrow pulsing window functional imaging - NP FI; B, wide pulsing window functional imaging - WP FI; C, narrow pulsing window mindose - NP MD; D, wide pulsing window mindose - WP MD Tabella 2 Valori degli indici di dose totale: CTDIvol, DLP, dose efficace Protocolli narrow pulsing window A B FC (bpm) CTDIvol DLP DE CTDIvol DLP DE 45 50,18 562 9,554 73,54 824 14,008 60 43,22 495 8,415 58,23 667 11,339 75 34,82 397 6,749 45,24 516 8,772 90 27,79 321 5,457 36,73 424 7,208 120 28,55 330 5,61 34,89 403 6,851 Media±DS 36,91±9,66 421±105,14 7,16±1,78 49,73±16,19 566,8±177,48 9,64±3,02 C D FC (bpm) CTDIvol DLP DE CTDIvol DLP DE 45 30,21 338 5,746 55,81 625 10,625 60 28,71 329 5,593 45,75 524 8,908 75 24,17 276 4,692 35,7 407 6,919 90 17,88 207 3,519 28,19 326 5,542 120 18,72 216 3,672 26,94 311 5,287 Media±DS 23,94±5,61 273,2±61,19 4,64±1,04 38,48±12,25 438,6±134,16 7,46±2,28 FC, frequenza cardiaca; bpm, battiti per minuto; DS, deviazione standard; CTDIvol, computed tomography dose index volume; DLP, dose-lenght product (mgy/cm); DE, dose efficace (DLP 0.017, coefficiente di conversione per il torace); A, narrow pulsing window functional imaging; B, wide pulsing window functional imaging;c, narrow pulsing window MinDose; D, wide pulsing window MinDose high (4/20% ma). The total dose was calculated as the sum of the doses relative to the individual current modulation time windows, given that: mas/rot=2 ma Rot => ma=380 mas/rot => ma=575.75 2 0.33 s all interno di una regione d interesse (ROI), posizionata al centro del fantoccio, e classificato come: basso (100% ma=massima dose [max dose]), medio (slope-up/slopedown), alto (4%/20% ma). Sono state calcolate le finestre temporali, espresse in ms, di modulazione della corrente: finestra di acquisizione dati (100% ma=max dose), finestra
Therefore: in functional imaging: 80% ma=460.6 ma/ms (max dose) + 20% ma=115.5 ma/ms (min dose) + 80% ma=460.6 ma/ms (slope-up/down) = total dose (%) - in mindose: 96% ma=552.72 ma/ms (max dose) + 4% ma=23.03 ma/ms (min dose) + 96% ma=552.72 ma/ms (slope-up/down) = total dose (%) Statistics Data are presented as mean±sd. We evaluated the relationship between HR and surplus dose. The comparison between surplus dose and total dose was performed with the Student s t test for paired data, and p<0.05 was considered significant. Correlations were evaluated with tpearson s r coefficient. Results Transition of the current from minimum to maximum milliampere is not instantaneous. The width of the slopeup/slope-down windows is dependent on the duration of the R R interval (HR), the width of the pulsing window and the tube current modulation (functional imaging or mindose). Evaluation of total dose Table 2 shows the calculated CTDI vol and DLP dose indices. The effective dose was 7.16±1.79 msv, 9.64±3.02 msv, 4.64±1.04 msv and 7.46±2.28 msv in protocols A, B, C and D, respectively. The algorithm with current modulation to 4% produces a reduction in radiation exposure of 35% (~2.35 msv; p<0.005) in protocol C vs. A, and 23% (~2 msv; p<0.005) in protocol B vs. D. On the basis of the initial studies performed with DSCT systems [21 23], the optimal pulsing window (i.e. narrow pulsing window) at low and high HR was able to reduce exposure by 29/42% ( 65pm) and 15/34% ( 80 bpm), with and without an evaluation of left ventricular volumes and mass, respectively. Instead, at intermediate HR, optimisation of the image data set (with the wide pulsing window) corresponded to an increase in exposure of 23/32%). di riduzione della corrente (4% 20% ma=dose minima [min dose]), finestre di transizione della corrente (slope-up e slope-down: dal 4%/20% al 100% di ma e viceversa). La dose totale è stata calcolata come somma delle dosi relative le singole finestre temporali di modulazione della corrente: mas/rot=2 ma Rot=>mA=380 mas/rot=> ma=575,75 2 0,33 s quindi: In functional imaging 80% ma=460,6 ma/ms (max dose)+ 20% ma=115,5 ma/ms (min dose)+ 80% ma=460,6 ma/ms (slope-up/slope-down)= dose totale (%) In MinDose 96% ma=552,72 ma/ms (max dose)+ 4% ma=23,03 ma/ms (min dose)+ 96% ma=552,72 ma/ms (slope-up/slope-down)= dose totale (%) Analisi statistica I dati sono presentati come media±deviazione standard (DS). È stata valutata la relazione tra la frequenza cardiaca e la dose surplus. Il confronto tra i valori di dose surplus e dose totale è stato effettuato mediante test t di Student per dati appaiati, ed una p<0,05 è stata considerata significativa. Le correlazioni sono state valutate mediante r di Pearson. Risultati La transizione della corrente dal minimo al massimo valore di ma non è istantanea. La larghezza delle finestre di slopeup/slope-down è in relazione alla durata dell intervallo R-R (FC), alla larghezza della finestra di pulsazione e alla modulazione della corrente del tubo (functional imaging o MinDose). Valutazione dose totale La Tabella 2 mostra gli indici di dose CTDIvol e DLP calcolati. La dose efficace risulta 7,16±1,79 msv, 9,64±3,02 msv, 4,64±1,04 msv, 7,46±2,28 msv, nei protocolli A, B, C e D, rispettivamente. L algoritmo di modulazione della corrente al 4% permette una riduzione di dose del 35% (~2,35 msv; p<0,005) nel protocollo C vs A, e del 23% (~2 msv; p<0,005) nel protocollo B vs D. In base agli studi iniziali eseguiti su apparecchiature DSCT [21 23], l ottimale finestra di pulsing (vale a dire narrow pulsing window) a bassa ed alta frequenza cardiaca permette di ridurre la dose del 29% 42% (<65 bpm) e del 15% 34% ( 80 bpm), con e senza valutazione dei volumi e della massa del ventricolo sinistro, rispettivamente. Invece, a frequenze cardiache intermedie, l ottimizzazione del data set d immagine (mediante wide pulsing window) corrisponde ad un aumento di dose del 23% 32%.
Table 3 Transition windows, expressed in absolute values (ms) and relative values (% R R interval) A B HR (bpm) R-R Int Slope-up a Slope-down b Surplus dose c HR (bpm) R-R Int Slope-up Slope-down Surplus dose 45 1,333 ms 133.3 ms 133.3 ms 18% 45 1,333 ms 133.3 ms 133.3 ms 13% % 10% 10% % 10% 10% 60 1,000 ms 100 ms 100 ms 17% 60 1,000 ms 100 ms 100 ms 12% % 10% 10% % 10% 10% 75 811 ms 81.1 ms 81.1 ms 15% 75 800 ms 80 ms 80 ms 12% % 10% 10% % 10% 10% 90 666 ms 99.9 ms 99.9 ms 23% 90 666 ms 66.6 ms 66.6 ms 12% % 15% 15% % 10% 10% 120 500 ms 75 ms 75 ms 20% 120 504 ms 126 ms 75.6 ms 22% % 15% 15% % 25% 15% Mean±SD 19%±0.03 14%±0.04 C D HR (bpm) R-R Int Slope-up Slope-down Surplus dose HR (bpm) R-R Interval Slope-up Slope-down Surplus dose 45 1333 ms 133.3 ms 66.65 ms 28% 45 1333 ms 133.3 ms 66.65 ms 15% % 10% 5% % 10% 5% 60 1000 ms 150 ms 50 ms 34% 60 1000 ms 150 ms 50 ms 16% % 15% 5% % 15% 5% 75 811 ms 162 ms 40.55 ms 40% 75 800 ms 162 ms 40.55 ms 22% % 20% 5% % 20% 5% 90 674 ms 67.4 ms 33.7 ms 18% 90 674 ms 67.4 ms 33.7 ms 19% % 10% 5% % 10% 5% 120 504 ms 126 ms 50.5 ms 48% 120 504 ms 126 ms 50.5 ms 31% % 25% 10% % 25% 10% Mean±SD 34%±0.11437 21%±0.06 HR, heart rate; bpm beats per minute; SD, standard deviation; A narrow pulsing window functional imaging - NP FI; B, wide pulsing window functional imaging - WP FI; C, narrow pulsing window mindose - NP MD; D, wide pulsing window mindose - WP MD a Transition window from minimum milliampere to maximum milliampere b Transition window from maximum milliampere to minimum milliampere c Dose derived from transition window during pulsing algorithm
Tabella 3 Finestre di transizione della corrente, espresse in valore assoluto (ms) e relativo (% intervallo R-R) A B FC (bpm) Intervallo R-R Slope-up Slope-down Dose surplus FC (bpm) Intervallo R-R Slope-up Slope-down Dose surplus 45 1333 ms 133,3 ms 133,3 ms 18% 45 1333 ms 133,3 ms 133,3 ms 13% % 10% 10% % 10% 10% 60 1000 ms 100 ms 100 ms 17% 60 1000 ms 100 ms 100 ms 12% % 10% 10% % 10% 10% 75 811 ms 81,1 ms 81,1 ms 15% 75 800 ms 80 ms 80 ms 12% % 10% 10% % 10% 10% 90 666 ms 99,9 ms 99,9 ms 23% 90 666 ms 66,6 ms 66,6 ms 12% % 15% 15% % 10% 10% 120 500 ms 75 ms 75 ms 20% 120 504 ms 126 ms 75,6 ms 22% % 15% 15% % 25% 15% Media ±DS 19%±0,03 14%±0,04 C D FC (bpm) Intervallo R-R Slope-up Slope-down Dose surplus FC (bpm) Intervallo R-R Slope-up Slope-down Dose surplus 45 1333 ms 133,3 ms 66,65 ms 28% 45 1333 ms 133,3 ms 66,65 ms 15% % 10% 5% % 10% 5% 60 1000 ms 150 ms 50 ms 34% 60 1000 ms 150 ms 50 ms 16% % 15% 5% % 15% 5% 75 811 ms 162 ms 40,55 ms 40% 75 800 ms 162 ms 40,55 ms 22% % 20% 5% % 20% 5% 90 674 ms 67,4 ms 33,7 ms 18% 90 674 ms 67,4 ms 33,7 ms 19% % 10% 5% % 10% 5% 120 504 ms 126 ms 50,5 ms 48% 120 504 ms 126 ms 50,5 ms 31% % 25% 10% % 25% 10% Media ±DS 34%±0,11437 21%±0,06 FC, frequenza cardiaca; bpm, battiti per minuto; DS, deviazione standard; slope-up, finestra di transizione della corrente dal minimo al massimo valore di ma; slope-down, finestra di transizione della corrente dal massimo al minimo valore di ma; dose surplus, dose sottesa dalla finestra di transizione della corrente del tubo, durante l algoritmo di modulazione; A, narrow pulsing window functional imaging; B, wide pulsing window functional imaging; C, narrow pulsing window MinDose; D, wide pulsing window MinDose a Finestra di transizione dal minimo al massimo valore di ma b Finestra di transizione dal massimo al minimo ma c Dose deivata dalla finetra di transizione durante pulsing window
Fig. 1 Functional imaging transition window. Int R-R, R-R interval; HR heart rate; bpm, beats per minute; Slope-up, transition window from minimum milliampere to maximum milliampere; Slope-down, transition window from maximum milliampere to minimum milliampere; A, narrow pulsing window functional imaging - NP FI; B, wide pulsing window functional imaging - WP FI. Fig. 1 Rappresentazione grafica della transizione della corrente in functional imaging. Int. R-R, intervallo R-R; bpm, battiti per minuto; slope-up, finestra di transizione della corrente dal minimo al massimo valore di ma; slope-down, finestra di transizione della corrente dal massimo al minimo valore di ma; FI, functional imaging; A, narrow pulsing window functional imaging; B, wide pulsing window functional imaging. Fig. 2 Mindose transition window. Int. R-R, R-R interval; bpm, beats per minute; slope-up, transition window from minimum milliampere to maximum milliampere; slope-down, transition window from maximum milliampere to minimum milliampere; C, narrow pulsing window mindose - NP MD; D, wide pulsing window mindose - WP MD. Fig. 2 Rappresentazione grafica della transizione della corrente in MinDose. Int. R-R, intervallo R-R; bpm, battiti/minuto; slope-up, finestra di transizione della corrente dal minimo al massimo valore di ma; slope-down, finestra di transizione della corrente dal massimo al minimo valore di ma; MD, MinDose; C, narrow pulsing window MinDose; D, wide pulsing window MinDose. Evaluation of total dose Table 3 shows the slope-up/slope-down times expressed in relative (ms) and absolute (%) terms of the R R interval for HR of 45, 60, 75, 90 and 120 bpm. Dependence on duration of current modulation In the functional imaging protocols (A and B), the transition current (slope-up/slope-down) had the same relative value: 10%+10% for HR 75 bpm and 15%+15% for HR Valutazione della dose surplus La Tabella 3 mostra la durata dei tempi di slope-up e slopedown, espressi in valore relativo (ms) e assoluto (%) dell intervallo R-R, per le frequenze cardiache di 45, 60, 75, 90 e 120 bpm. Complessivamente, la dose surplus aumenta parallelamente all aumentare della frequenza cardiaca in base alla dose totale di esposizione. Dipendenza dalla durata della modulazione della corrente Nei protocolli functional imaging (A e B), la transizione della
Surplus Dose/Total Dose Fig. 3 Total dose in terms of transition window (suplus dose), expressed as a percentage. Dose Surplus/Dose Totale, surplus dose/total dose; bpm, beats per minute; A, narrow pulsing window functional imaging - NP FI; B, wide pulsing window functional imaging - WP FI; C, narrow pulsing window mindose - NP MD; D, wide pulsing window mindose - WP MD. Fig. 3 Rappresentazione grafica delle componente di dose totale relativa alla transizione della corrente (dose surplus), espressa in valore percentuale. bpm, battiti per minuto; A, narrow pulsing window functional imaging; B, wide pulsing window functional imaging; C, narrow pulsing window MinDose; D, wide pulsing window MinDose. 90 bpm in protocol A; 10%+10% for HR 90 bpm in protocol B. At higher HR (120 bpm), the slope-up/slopedown showed a different value of 25%+15%, respectively, in relation to the shorter duration of the cardiac cycle (500 ms) vs. the wider pulsing window (Fig. 1). In the mindose protocols (C and D), the current transition windows behaved in the same way: the slope-up increased at the same rate as the increase in HR (45, 60, 75, 90, 120 bpm), from 10% to 25% (10%, 15%, 20%, 10%, 25%, respectively), except at 90 bpm (10%). The slope-down remained constant at 5% of the R R interval at all HR except at 120 bpm (10%) (Fig. 2). Dependence on R R interval duration Table 3 shows the absolute values of surplus dose, expressed as a percentage of total dose (Fig. 3). The mean value of surplus dose was 19% (A), 14% (B), 34% (C) and 21% (D). DSCT devices are equipped with tube current modulation systems (ECG pulsing/ecg-controlled tube current moducorrente (slope-up/slope-down) ha la stesso valore relativo: 10%+10% per FC 75 bpm, 15%+15% per FC 90, nel protocollo A; 10%+10% per FC 90 bpm nel protocollo B. Alle più elevate frequenze cardiache (120 bpm), lo slope-up/slopedown possiede il valore diverso di 25%+15%, in relazione alla breve durata del ciclo cardiaco (500 ms) rispetto all ampiezza della finestra di pulsazione (Fig. 1). Nei protocolli MinDose (C e D), le finestre di transizione della corrente hanno lo stesso comportamento: lo slope-up aumenta parallelamente all aumentare della frequenza cardiaca (45, 60, 75, 90, 120 bpm), dal 10% al 25% (10%, 15%, 20%, 10%, 25%), eccetto a 90 bpm (10%); lo slope-down rimane costante al 5% dell intervallo R-R relativo, a tutte le frequenze cardiache, eccetto per 120 bpm (10%) (Fig. 2). Dipendenza dalla durata dell intervallo R-R La Tabella 3 mostra i valori assoluti di dose surplus, espressi come percentuale di dose totale (Fig. 3). Il valore medio di dose surplus è 19% (A), 14% (B), 34% (C), 21% (D). Discussione Discussion Le apparecchiature DSCT sono dotate di sistemi cardiosincronizzati di modulazione della corrente del tubo (ECGpulsing/ECG-controlled tube current modulation) [13, 17 20] heart rate-adattativi atti a ridurre al minimo
lation) [13 17, 21 23], which are HR adaptive to minimise radiation exposure during noninvasive cardiac imaging. Pitch adaptation to HR produced a significant reduction in radiation exposure with increasing HR (45 120 bpm). However, in pulsing acquisitions, the current transition from minimum to maximum milliampere (slope-up) and vice versa (slope-down) was not instantaneous [13]. The current slope produced an additional dose of radiation (surplus dose), which could be reduced by increasing the capacity of the gantry s internal circuits (i.e. cooling system and generator cathode circuit). To evaluate the efficiency of the ECG-controlled tube current modulation system, we acquired two different pulsing windows narrow and wide at two different current modulations (20% of max ma functional imaging; 4% of max ma mindose). Dependence on current modulation The surplus dose increased alongside increasing HR, from 45 bpm to 120 bpm, in terms of total dose. In particular, in protocols modulated to 20% of milliampere outside the pulsing window (A and B), the transition current (slope-up/slope-down) had the same relative value (10%/10%) for HR 90 bpm (A and B) and then increased at higher HR (i.e. 25%/15%, 120 bpm; B). In protocols modulated to 4% of milliampere outside the pulsing window (C and D), the slope-up time increased alongside the increasing HR (10 25% to 45 120 bpm), except at 90 bpm (pitch=0.43 vs. 0.40), whereas the decrease in current (slope-down) had a constant duration (5%), except at 120 bpm. Dependence on R R interval Total dose decreased with increasing HR (45 120 bpm). This decrease was greater in the wide pulsing window protocols, especially in functional imaging. The surplus dose, in contrast, increased with increasing HR, from 45 to 120 bpm. In protocols of tube current modulation to 20% of milliampere (A and B), the transition current (slopeup/slope-down) produced a reduction in surplus dose up to HR 75 bpm and then increased at higher HR (i.e. 25%/15%, 120 bpm; B). In protocols of tube current modulation to 4% of milliampere (C and D), increase in the current slope (10% 25% from 45 120 bpm) produced a significant increase in surplus dose from low to high HR (45 120 bpm), except at 90 bpm (pitch=0.43 vs. 0.40). The increase was greater in acquisitions with narrow pulsing window and high HR. l esposizione alle radiazioni, nell imaging cardiaco non invasivo. L adattamento del valore di pitch alla frequenza cardiaca risulta in una significativa riduzione di dose di radiazioni all aumentare della frequenza cardiaca (45 120 bpm). Tuttavia nelle acquisizioni pulsate, la transizione della corrente dal minimo al massimo valore di ma (slopeup), e viceversa (slope-down), non è istantanea [13]. La pendenza della corrente sottende una dose di radiazione aggiuntiva (dose surplus) che potrebbe essere ridotta potenziando le capacità dei circuiti interni al gantry (vale a dire, il sistema di raffreddamento e il circuito generatorecatodo). Per valutare l efficienza del sistema ECGcontrolled tube current modulation, sono state acquisite due diverse finestre di pulsazione, narrow e wide pulsing window, a due diverse modulazioni di corrente (20% di Max ma per il functional imaging; 4% di Max ma per il MinDose). Dipendenza dalla modulazione della corrente La dose surplus aumenta parallelamente all aumento della frequenza cardiaca, da 45 a 120 bpm, rispetto alla dose totale. In particolare, nei protocolli modulati al 20% al di fuori della finestra di pulsing (A e C), la transizione della corrente (slope-up/slope-down) ha lo stesso valore relativo (10%+10%) per FC 90 bpm (A/C), per poi aumentare alle frequenze cardiache più elevate (vale a dire, 25%+15%,120 bpm; B). Nei protocolli di modulazione della corrente al 4% di ma al di fuori della finestra di pulsing (B e D), il tempo di slope-up aumenta parallelamente all aumentare della frequenza cardiaca (10% 25% da 45 120 bpm), eccetto a 90 bpm (pitch=0,43 vs 0,40); mentre la caduta di erogazione raggi (slope-down) ha una durata costante (5%), eccetto a 120 bpm. Dipendenza dall intervallo R-R La dose totale diminuisce all aumentare della frequenza cardiaca (45 120 bpm). Questo decremento è maggiore nei protocolli wide pulsing window, in particolare in functional imaging. La dose surplus, invece, aumenta parallelamente all aumento della frequenza cardiaca, da 45 a 120 bpm. Nei protocolli di modulazione della corrente al 20% di ma (A/C), la transizione della corrente (slope-up/slope-down) determina una riduzione di dose surplus fino a FC 75 bpm, per poi aumentare alle frequenze cardiache più elevate (vale a dire 25%+15%, 120 bpm; B). Nei protocolli di modulazione della corrente al 4% di ma (B e D), l aumento della pendenza della corrente (10% 25% da 45 120 bpm) determina un significativo aumento di dose surplus da basse ad elevate frequenze cardiache (45 120 bpm), eccetto a 90 bpm (pitch=0,43 vs 0,40). L aumento risulta essere maggiore nelle acquisizioni con finestra di pulsazione stretta e frequenza cardiaca elevata.
Surplus Dose/Total Dose Fig. 4 Comparison between surplus dose and total dose. In dual-source computed tomography (DSCT) systems, adaptive pitch heart rate (HR) produces a reduction in total dose with increasing HR. This reduction is maximised in narrow pulsing window protocols, especially with mindose modulation. Nonetheless, the use of dose optimisation algorithms entails a significant component of surplus dose (nondiagnostic dose) with increasing HR in terms of R-R interval duration and the information to be extrapolated. Dose Surplus/Dose Totale, surplus dose/total dose; msv, effective dose; bpm, beats per minute; surplus dose, dose derived from the transition window; Narrow, FI narrow pulsing window functional imaging - A; Wide FI, wide pulsing window functional imaging - B; Narrow MD, narrow pulsing window mindose - C; Wide MD, wide pulsing window mindose - D; surplus dose, dose derived from the transition window during the pulsing algorithm. Fig. 4 Confronto tra i valori di dose surplus e dose totale. Nelle apparecchiature DSCT, il pitch heart rate-adattativo determina una riduzione di dose totale all aumentare della frequenza cardiaca. Questa riduzione è massima nei protocolli narrow pulsing window, in particolare con modulazione MinDose. Tuttavia, l utilizzo degli algoritmi di ottimizzazione della dose mostra una pesante componente di dose surplus (dose non diagnostica), all aumento della frequenza cardiaca, in relazione alla durata dell intervallo R-R e alle informazioni da estrapolare. msv, dose efficace; bpm, battiti per minuto; slope-up, finestra di transizione della corrente dal minimo al massimo valore di ma; slope-down, finestra di transizione della corrente dal massimo al minimo valore di ma; dose surplus, dose sottesa dalla finestra di transizione della corrente del tubo, durante l algoritmo di modulazione; Narrow FI, narrow pulsing window functional imaging, protocollo A; Wide FI, wide pulsing window functional imagin, protocollo B; Narrow MD, narrow pulsing window MinDose, protocollo C; Wide MD, wide pulsing window MinDose, protocollo D. Dependence on modulation algorithm At low and high HR, the use of the narrow pulsing window protocol significantly reduced total radiation exposure, with and without evaluation of left ventricular volumes. At intermediate HR, the use of the optimal acquisition window (wide) produced an increase in radiation exposure both with functional imaging and mindose (~2 msv). With regard to data in the literature regarding 64-MDCT, which report radiation dose values of 9.5±3.4 msv with the use of the CARE Dose protocol [19], only the narrow pulsing window protocol was able to achieve overall lower values in our study (9 msv NP FI; 5.7 msv NP MD for HR<60 bpm). On the basis of data obtained and on initial studies performed on first-generation DSCT systems, the use of the optimal ECG pulsing window appears indispensable to significantly reduce overall radiation exposure in DSCT-CA studies. However, these protocols showed the highest values of radiation exposure with regard to current transition times (Fig. 4). The efficiency of the system of modulation to 4% is reduced if evaluated in terms of the surplus dose delivered during current transition. In patients with suspected coronary artery disease, the radiation exposure derived from a DSCT-CA acquisition without a morphofunctional study of Dipendenza dall algoritmo di modulazione A bassa ed elevata frequenza cardiaca, l utilizzo del protocollo narrow pulsing window permette di ridurre significativamente la dose totale di radiazione, con e senza valutazione dei volumi del ventricolo sinistro. A frequenze cardiache intermedie, l utilizzo dell ottimale finestra di acquisizione (ampia) risulta in un aumento di dose sia in functional imaging che in MinDose (~2 msv). Rispetto ai dati disponibili in letteratura che riportano per apparecchiature 64-MSCT valori di dose di 9,5±3,4 msv con l utilizzo del protocollo CARE Dose 4D [15], solo il protocollo narrow pulsing window ha consentito di ottenere nel nostro studio valori di dose complessivamente inferiori (9 msv NP FI; 5,7 msv NP MD per FC 60 bpm). In base ai dati ottenuti e agli studi iniziali eseguiti su apparecchiature DSCT di prima generazione, appare indispensabile l utilizzo dell ottimale finestra ECG-pulsing per ridurre significativamente l esposizione complessiva alle radiazione nelle indagini DSCT-CA. Tuttavia, i suddetti protocolli di ottimizzazione presentano i più alti valori di dose relativa ai tempi di transizione della corrente (Fig. 4). L efficienza del sistema di modulazione cardio-sincronizzato al 4% decade se valutato in termini di dose aggiuntiva relativa ai tempi di transizione della corrente dose surplus: in pazienti con sospetta malattia delle arterie coronarie, l esposizione alle radiazioni derivante da un acquisizione
the left ventricle (mindose) could be reduced by a factor of 5. The time required by the X-ray tube to reach maximum intensity of milliampere and vice versa is a constant source of useless exposure for the patient. The results obtained suggest that: the HR-adaptive pitch reduces total radiation exposure with increasing HR against surplus dose; at low and high HR, the use of the optimal pulsing window produces the highest values of radiation exposure during current transition; modulation of tube current to 4% of maximum milliampere outside the acquisition window is advisable for evaluating the coronary arteries without a morphofunctional study of the left ventricle. In these cases, reduction in total dose proportional to increase in HR is characterised by a component of around 37% deriving from the transition current. Currently, there are no studies that evaluate the capacity and efficiency of the generator and the cooling system of DSCT devices. However, the impact of dose of the modulation systems described cannot be overlooked and deserves further study. Limitations Evaluation of the impact of the surplus dose delivered during the DSCT-CA study was based solely on calculations performed on a phantom and on the basis of algorithms developed for this study. All dose-reduction algorithms available with this technique were not evaluated, such as the reduction and/or increase in X-ray tube voltage, use of double kilovoltage, B26 convolution kernel, the CARE Dose 4D system and ECG editing. DSCT-CA senza studio morfo-funzionale del ventricolo sinistro (MinDose) potrebbe essere ridotta di un fattore di 5. Il tempo impiegato dal generatore per raggiungere la massima intensità di ma, e viceversa, rappresenta una costante sorgente di dose inutile al paziente. Dai risultati ottenuti è possibile dedurre che: il pitch heart rate-adattativo determina una riduzione di dose totale d esposizione all aumentare della frequenza cardiaca, rispetto alla dose surplus; a basse ed alte frequenze cardiache, l utilizzo dell ottimale finestra pulsata mostra i più alti valori di dose erogata durante la transizione della corrente; una modulazione della corrente del tubo al 4% del valore nominale di ma al di fuori della finestra di acquisizione dati è raccomandabile per una valutazione delle arterie coronarie senza studio morfo-funzionale del ventricolo sinistro; in questi casi, la riduzione di dose totale proporzionale all aumento della frequenza cardiaca, mostra una componente di circa il 37% di dose relativa la transizione della corrente. Non esistono al momento studi che valutino la potenzialità e l efficienza del generatore e del sistema di raffreddamento dell apparecchiatura DSCT. Tuttavia l impatto di dose dei sistemi di modulazione descritti non è trascurabile e meriterebbe maggiori approfondimenti. Limitazioni La valutazione dell impatto di dose aggiuntiva erogata durante indagine DSCT-CA è basata solo su calcoli eseguiti su fantoccio e in base agli algoritmi elaborati per questo studio. Non sono stati valutati tutti gli algoritmi di risparmio della dose disponibili con questa metodica, quali: la riduzione e/o l aumento del voltaggio del tubo radiogeno, l utilizzo del doppio voltaggio, il Kernel di convoluzione B26, il sistema CARE Dose 4D ed ECG-editing. È ragionevole stimare che un ulteriore ottimizzazione della dose sarebbe stata ottenuta applicando il CARE Dose 4D. Conclusions Using the dose-reduction algorithms available on DSCT systems can keep effective dose below 10 msv in most cases. Lower exposure values could be achieved by increasing the current transition slope in acquisitions with cardiac-synchronised modulation. Current transition is a constant source of surplus dose in the order of 14% 34% of total dose, with greater values in protocols acquired with the narrow pulsing window and mindose modulation (foregoing the possibility of performing an evaluation of left ventricular volumes). Surplus dose increases with increasing HR. Conclusioni Gli algoritmi di riduzione della dose disponibili su apparecchiatura DSCT consentono di mantenere la dose efficacie al di sotto dei 10 msv nella maggior parte dei casi. Valori di dose inferiori potrebbero essere raggiunti aumentando la pendenza della transizione della corrente nelle acquisizioni di modulazione cardio-sincronizzata. La transizione della corrente rappresenta una costante sorgente di dose surplus dell ordine del 14% 34% della dose totale, con valori maggiori nei protocolli acquisiti con finestra di pulsazione stretta e modulazione MinDose (rinunciando alla possibilità di effettuare valutazione sui volumi del ventricolo sinistro). La dose surplus aumenta all aumentare della frequenza cardiaca.