Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Michael Rieger [email protected].

Landeskrankenhaus HallAbteilung für

Radiologie

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Dosisreduktion im digitalen Röntgen Befundkriterien

Michael [email protected]

Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

Hintergrund 80ger: Anfänge der digitalen Radiographie

Vorteile: deutliche Dosisreduktion verbesserte Bildqualität Zeitersparnis

Untersuchungsfrequenz Besserer Workflow großer Dynamikumfang

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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


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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)


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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



Postprocessing


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Rohdaten ohne Postprocessing Kontrastverstärkung Kontrastreduktion Kontenanhebung



Digitale Radiographie Systeme


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“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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“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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Dosisoptimierung

ALARA – Prinzip(„as low as reasonable achievable“)

Soviel Dosis wie nötig, so wenig wie möglich


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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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Dosisoptimierung Anpassung der Röhrenspannung

kV-Reduktion Aufhebung der inversen Korrelation von Bildkontrast

und Dosis / Aufnahmespannung ohne Beeinträchtigung der Bildqualität


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Flachdetektoraufnahmen mit 150 / 120 / 90 kV. Bei abnehmendern kV Zunahme des Kontrast im Hochabsorptionsregionen



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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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


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„Diagnostic reference levels“ (DLR) Europäische Referenzdosen

Maximaldosen Eingangsdosen Erhebung anhand von Untersuchungsserien an

Patienten Grundlage meist Film-Folien-Systeme


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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


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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



Bildqualität: PIP - NIP NIP

Bessere Niedrigkontrastauflösung Geringere Lichtstreuung mehr Schärfe Höhere Dosiseffizienz Höheres Signal-Rausch Verhältnis DQE NIP : PIP = 2 : 1


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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



Bildqualität: PIP – NIP - FPD DQE-Werte der untersuchten Systeme


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Wirth S et al. Radiology 2009;250:152-160



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



Bildqualität: PIP – NIP - FPD Auswertung: Speichersysteme i.V. zur

Eingangsdosis


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PIP Ref. PIP NIP FPD

65µGy

43µGy

20µGy

10µGy

85µGy




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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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



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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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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Semturs F et al. Nadelkristalldetektor-Technologie in der … Fortschr Röntgenstr 2012; 184: 905–910



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


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Danke für Ihre Aufmerksamkeit


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