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Radiation Dose from 3D Rotational vs. Conventional 2D Digital Subtraction Angiography in Intracranial Aneurysm Coiling

Published online by Cambridge University Press:  10 April 2015

Elena Tonkopi*
Affiliation:
Department of Diagnostic Radiology, Dalhousie University and the Department of Diagnostic Imaging, Queen Elizabeth II Health Sciences Centre, Halifax, Nova Scotia, Canada.
Ahmed H. Al-Habsi
Affiliation:
Department of Diagnostic Radiology, Dalhousie University and the Department of Diagnostic Imaging, Queen Elizabeth II Health Sciences Centre, Halifax, Nova Scotia, Canada.
Jai J. S. Shankar
Affiliation:
Department of Diagnostic Radiology, Dalhousie University and the Department of Diagnostic Imaging, Queen Elizabeth II Health Sciences Centre, Halifax, Nova Scotia, Canada.
*
Correspondence to: Elena Tonkopi, Department of Diagnostic Radiology, Dalhousie University, 1276 South Park Street, Halifax, NS, B3H 2Y9, Canada. Email: elena.tonkopi@cdha.nshealth.ca
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Abstract

Purpose: To compare patient effective dose resulting from two alternative imaging protocols for pre-coiling assessment of intracranial aneurysms: a series of 2D Digital Subtraction Angiography (DSA) projections, and a 3D rotational angiography (RA) acquisition. Methods: In a retrospective analysis, we investigated 44 patients who underwent endovascular coiling in our institution. Images were acquired on a biplane Image Intensifier system not equipped with dose-area product (DAP) meter. Conventional 2D DSA images were simulated with an anthropomorphic skull phantom. Entrance skin dose was measured with a 60 cc ion chamber, and the PCXMC Monte Carlo based software was used to calculate patient effective dose. For the RA protocol, a 16 cm computed tomography (CT) dosimetry phantom and a 100 mm pencil ion chamber were employed to measure the CT dose index. Patient effective dose was calculated with the ImPACT calculator. An unpaired two-tailed t-test was used to determine the significance of differences between patient doses in each group. Results: Sixteen patients underwent the 2D DSA protocol with multiple projections; their mean number of cine runs was 5.1; the mean effective dose was 2.11 millisievert (mSv) (range 1.69–3.43 mSv). Twenty eight patients were assessed using the 3D RA protocol with the effective dose of 1.29 mSv. The difference between the means of two dose distributions was statistically significant (p=0.00028). Conclusion: Our study demonstrated that the patient effective dose was significantly lower from the 3D RA protocol than that from the 2D DSA protocol used in the planning of coiling of intracranial aneurysm.

Résumé

Dose de radiation émise lors de l’angiographie de soustraction digitale 3D rotationnelle versus 2D conventionnelle.Objectif: Le but de l’étude était de comparer la dose effective selon deux protocoles d’imagerie lors de l’évaluation d’anévrismes intracrâniens avant la mise en place de prothèses endovasculaires : une série de projections d’angiographie de soustraction digitale (ASD) 2D et d’angiographie 3D rotationnelle (AR). Méthode: Nous avons analysé rétrospectivement les dossiers de 44 patients chez qui des prothèses endovasculaires ont été mises en place dans notre institution. Les images ont été obtenues au moyen d’un système intensificateur d’image biplan qui n’était pas équipé d’un dispositif de mesure de produit dose-surface. Les images obtenues de l’ASD 2D conventionnelle étaient simulées à l’aide d’un crâne fantôme anthropomorphique. La dose d’entrée au niveau de la peau a été mesurée au moyen d’une chambre d’ionisation de 60 cm3 et le logiciel PCXMC Monte Carlo a été utilisé pour calculer la dose effective de chaque patient. Pour le protocole AR, une dosimétrie CT fantôme de 16 cm et une chambre d’ionisation à crayon de 100 mm ont été utilisées pour mesurer la dose CT index. La dose effective du patient a été calculée au moyen du calculateur ImPACT. Un test de t bilatéral non pairé a été utilisé pour déterminer la signification statistique des différences entre les doses des patients dans chaque groupe. Résultats: Le protocole ASD 2D a été utilisé chez 16 patients avec de multiples projections ; le nombre moyen de cine runs était de 5,1 ; la dose moyenne effective était de 2,11 millisievert (mSv) (écart de 1,69 à 3,43 mSv). Vingt-huit patients ont été évalués au moyen du protocole AR 3D avec une dose effective de 1,29 mSv. La différence entre les moyennes de deux distributions de dose était significative au point de vue statistique (p = 0,00028). Conclusion: Notre étude démontre que la dose effective du patient était significativement plus faible quand le protocole AR 3D était appliqué qu’avec le protocole ASD 2D lors de la planification de la mise en place de prothèses endovasculaires dans les anévrismes intracrâniens.

Information

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Original Articles
Copyright
Copyright © The Canadian Journal of Neurological Sciences Inc. 2015 
Figure 0

Table Summary of acquisition parameters and dosimetry results for both protocols: two-dimensional subtraction angiography (2D DSA) and three-dimensional rotational angiography (3D RA).

Figure 1

Figure 1 Simulation of 2D DSA with anthropomorphic skull phantom; the 60 cc ion chamber is set up to measure entrance dose during lateral projection cine run.

Figure 2

Figure 2 Dosimetry measurements during 3D RA with CT head phantom and a pencil-type 100 mm CT ionization chamber positioned at the center location.

Figure 3

Figure 3 Patient effective dose distribution: the first bar corresponds to the 3D RA dose of 1.29 mSv (28 patients); the second bar (1.69 mSv) shows the most common AP/LAT + Oblique/Oblique projection 2D DSA (9 patients in this group). The other bars demonstrate doses from different numbers of projections for the remaining patients in the 2D DSA group.