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Landeskrankenhaus HallAbteilung für
Radiologie
Michael Riegermichael.rieger@tilak.at
Dosisreduktion im digitalen Röntgen Befundkriterien
Michael Riegermichael.rieger@tilak.at
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Hintergrund 80ger: Anfänge der digitalen Radiographie
Vorteile: deutliche Dosisreduktion verbesserte Bildqualität Zeitersparnis
Untersuchungsfrequenz Besserer Workflow großer Dynamikumfang
Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie
Michael Rieger
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Dynamikumfang Film-Foliensysteme
Sensitivität der Filme bestimmt Dosisbereich Über- od. Unterschreiten des Dosisbereichs Über-
od. Unterbelichtung nichtdiagnostische Bildqualität geringer Dynamikumfang
Digitale Radiographie großer Dynamikumfang + digitale
Bildverarbeitung Über- od. Unterschreiten des Dosisbereichs diagnostische Bildqualität
Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie
Michael Rieger
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Dynamikumfang Digitale Radiographie
Entscheidende Faktur für untere Grenze der Dosis = Bildrauschen („signal to noise ratio“, SNR)
Physikalische Parameter zur Charakterisierung unterschiedlicher Detektorsysteme = DQE (detektive Quanteneffizienz; Beschreibung der Dosiseffizienz)
Maß der Detailauflösung = MTF (Modulationstransferfunktion)
Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie
Michael Rieger
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie
Michael Rieger
Aufnahmen am Thoraxphantom unter Verwendung eines Film-Folien-Systems (a) und eines Direktdetektors (b). Variierende mAs 0,63/1,8/2,5/5/8/12,5 bei konstant 125 kV. Die schematisierten Histogramme repräsentieren die Strahlungsintensität bei der Untersuchung. Der Bezug zu den S-Kurven zeigt sich in (a) filmspezifisch ohne Änderung bei unterschiedlicher Exposition, (b) VOI-LUT („digital value of interest look-up-table“) nach Kontrast- und Helligkeitsoptimierung der digitalen Rohdaten/Anpassung der Kurven an die jeweiligen Histogramme
Dynamikumfang
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Postprocessing
Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie
Michael Rieger
Rohdaten ohne Postprocessing Kontrastverstärkung Kontrastreduktion Kontenanhebung
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Digitale Radiographie Systeme
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Michael Rieger
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
“Computed Radiography” (CR) Speicherfoliensystem
Pulverbeschichtete Detektoren (PIP) Doppelseitiges Auslesen (“dual-sided read CR”)
Dosiseffizienz (DQE)
Nadelkristalldetektor (NIP) (“needle CR detector”)
Ca. 50% Dosisreduktion (i.V. “powder image plates”)
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Michael Rieger
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
“Directradiography” (DR) Flachbilddetektoren
Elektodirekte Konversion (Umwandlung von Energie direkt in elektrische Signale)
Hochkontrastauflösung Mammographie Optodirekte Konversion (Umwandlung von Energie in Lichtsignale
anschließend in elektrische Signale)
Höhere DQE Thorax- und Skelettdiagnostik
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Michael Rieger
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Dosisoptimierung
ALARA – Prinzip(„as low as reasonable achievable“)
Soviel Dosis wie nötig, so wenig wie möglich
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Michael Rieger
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Dosisoptimierung Problem:
Definition der „adäquaten Bildqualität“ Vergleich von Aufnahmen digitaler Bildsysteme bei
unterschiedlichen Dosen mit Film-Folien-Systemen als Referenz semiquantitative Beurteilung der Bildqualität
Bildqualität abhängig von Unterschiedlichen Indikationen und diagn.
Fragestellungen Klinischen Konditionen Patientenbezogenen Faktoren
Individuelle Dosisoptimierung Notwendig wäre prospektive Abschätzung aller Faktoren
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Michael Rieger
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Dosisoptimierung Anpassung der Röhrenspannung
kV-Reduktion Aufhebung der inversen Korrelation von Bildkontrast
und Dosis / Aufnahmespannung ohne Beeinträchtigung der Bildqualität
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Michael Rieger
Flachdetektoraufnahmen mit 150 / 120 / 90 kV. Bei abnehmendern kV Zunahme des Kontrast im Hochabsorptionsregionen
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Dosisoptimierung Filterung
Bei Thoraxaufnahmen 0,3mm Kupferfilterung Dosisreduktion bis 30% bei subjektiv
gleicher Bildqualität
Rasterverwendung In Hochabsorptionsregionen (z.B. Thorax im Stehen)
Verbesserung SNR Bildkontrast Cave (Bucky-Faktor)
Kollimation Allg. Prinzipien zur Dosisreduktion
Pat.-Positionierung; Fokus-Detektor-Abstand; Belichtung Optimierung aller Kettenelemente
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Michael Rieger
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Dosiskontrolle Keine inversen Korrelation v. Dosis / Kontrast
Fehlende optische Kontrolle der Überdosierung (Fehler kann durch Postprocessing kompensiert werden)
Steigende Dosis verbesserte SNR (Gefahr der unbemerkten, schleichenden Dosissteigerung)
Dosisindikatoren Einheitliches Meßprinzip
Patienteneingangsdosis vs. Detektordosis Herstellerspezifische Indikatoren
Implementierung eines neuen Standards für den Dosisindikator
Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie
Michael Rieger
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
„Diagnostic reference levels“ (DLR) Europäische Referenzdosen
Maximaldosen Eingangsdosen Erhebung anhand von Untersuchungsserien an
Patienten Grundlage meist Film-Folien-Systeme
Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie
Michael Rieger
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Bildqualität: PIP - NIP Vergleich PIP- vs. NIP- Phosphor-System
PIP: pulverbeschichtete Platte mit unstrukturierten photostimulierbarem
Kristallen Nachteil: niedrigere Ortauflösung als Film-Folien Systeme
NIP: nadelkristallartige, strukturiert beschichtete Platte
Dichtere Bepackung Höhere Quantenabsorption
Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie
Michael Rieger
M. Körner; Depiction of Low-Contrast Detail in Digital Radiography: Comparison of Powder- and Needle-Structured Storage Phosphor Systems. Investigative Radiology. 41(7):593-599, July 2006
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Bildqualität: PIP - NIP NIP
Bessere Niedrigkontrastauflösung Geringere Lichtstreuung mehr Schärfe Höhere Dosiseffizienz Höheres Signal-Rausch Verhältnis DQE NIP : PIP = 2 : 1
Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie
Michael Rieger
M. Körner; Depiction of Low-Contrast Detail in Digital Radiography: Comparison of Powder- and Needle-Structured Storage Phosphor Systems. Investigative Radiology. 41(7):593-599, July 2006
PIPNIP
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Bildqualität: PIP – NIP - FPD DQE-Werte der untersuchten Systeme
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Michael Rieger
Wirth S et al. Radiology 2009;250:152-160
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Bildqualität: PIP – NIP - FPD Untersuchung von Fußpräparaten
Idente Untersuchungs- und Postprocessing-Parameter
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† This dose was used for only the PIP reference image
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Bildqualität: PIP – NIP - FPD Auswertung: Speichersysteme i.V. zur
Eingangsdosis
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PIP Ref. PIP NIP FPD
65µGy
43µGy
20µGy
10µGy
85µGy
Wirth S et al. Radiology 2009;250:152-160
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Bildqualität: PIP – NIP – FPDErgebnisse PIP
Dosis Bildqualität Low dose PIP-Bildqualität < Referenzbilder (in allen Kategorien)
NIP 65-, 43-, 20-μGy Dosis NIP-Bildqualität > Referenz 10-μGy Dosis NIP-Bildqualität < Referenz (Kategorie WT & Rauschen)
FPD 65-, 43-, 20-μGy Dosis FPD-Qualität ≥ Referenz
(Rauschen)
10-μGy Dosis FPD-Bildqualität < Referenz (in allen Kategorien)
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Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
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Michael Rieger
Negative median values indicate inferior image quality compared with that of PIP images at 85 μGy, and positive values indicate superior image quality.
Bildqualität: PIP – NIP – FPDErgebnisse
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
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Michael Rieger
Negative median values indicate inferior image quality compared with that of PIP images at 85 μGy, and positive values indicate superior image quality.
Bildqualität: PIP – NIP – FPDErgebnisse
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Bildqualität: PIP – NIP – FPDErgebnisse Dosisreduktion um ca. 75% im peripheren
skelettalen Bereich bei Verwendung von NIP ohne Informationsverlust
Dosisreduktion um ca. 50% bei Verwendung von FPD
Limitation der Studie Unterschiedliches Ausleseverfahren und
Postprocessing von PIP / NIP und FPD
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Michael Rieger
Wirth S et al. Radiology 2009;250:152-160
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Nadelkristalldetektor-Technologie in der Mammografie Nadelkristalltechnologie-
bis zu 50 % niedrigeren AGD (Parenchymdosis) im Vergleich zu pulverbeschichteten Speicherfoliensystemen eine zumindest äquivalente CDMAM-Phantom Bildqualität
Im Vergleich zu DR die Nadelkristalltechnologie im Mittel etwa 50 % mehr Dosis benötigt
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Michael Rieger
Semturs F et al. Nadelkristalldetektor-Technologie in der … Fortschr Röntgenstr 2012; 184: 905–910
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Zusammenfassung Vorteile des digitalen Röntgens
Hohe Qualität Dosiseinsparung
Einsparungspotential noch nicht ausgeschöpft NIP FPD
Deutliche verbesserter Workflow Zeitersparnis Portabler FPD WLAN
Großer Dynamikumfang Cave: direkte Kontrolle der Fehleinstellung fehlt
Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie
Michael Rieger
Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien
Danke für Ihre Aufmerksamkeit
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Michael Rieger
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