Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Michael Rieger michael.rieger@tilak.at

Dosisreduktion im digitalen Röntgen Befundkriterien Michael Rieger michael.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 Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

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 Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

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 Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien Dynamikumfang 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 Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien Postprocessing Rohdaten ohne Postprocessing Kontrastverstärkung Kontrastreduktion Kontenanhebung Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

Digitale Radiographie Systeme Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie 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”) Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie 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 Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

Soviel Dosis wie nötig, so wenig wie möglich Dosisoptimierung ALARA – Prinzip („as low as reasonable achievable“) Soviel Dosis wie nötig, so wenig wie möglich Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

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 Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien Dosisoptimierung Anpassung der Röhrenspannung kV-Reduktion Aufhebung der inversen Korrelation von Bildkontrast und Dosis / Aufnahmespannung ohne Beeinträchtigung der Bildqualität Flachdetektoraufnahmen mit 150 / 120 / 90 kV. Bei abnehmendern kV Zunahme des Kontrast im Hochabsorptionsregionen Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

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 Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

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 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 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 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 Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

Bildqualität: PIP - NIP Bessere Niedrigkontrastauflösung Geringere Lichtstreuung  mehr Schärfe Höhere Dosiseffizienz Höheres Signal-Rausch Verhältnis DQE NIP : PIP = 2 : 1 NIP PIP 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 Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

Bildqualität: PIP – NIP - FPD DQE-Werte der untersuchten Systeme Wirth S et al. Radiology 2009;250:152-160 Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

Bildqualität: PIP – NIP - FPD Untersuchung von Fußpräparaten Idente Untersuchungs- und Postprocessing-Parameter †  This dose was used for only the PIP reference image Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

Bildqualität: PIP – NIP - FPD Auswertung: Speichersysteme i.V. zur Eingangsdosis PIP Ref. PIP NIP FPD 65µGy 43µGy 20µGy 10µGy 85µGy Wirth S et al. Radiology 2009;250:152-160 Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

Bildqualität: PIP – NIP – FPD Ergebnisse 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) Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

Bildqualität: PIP – NIP – FPD Ergebnisse Negative median values indicate inferior image quality compared with that of PIP images at 85 μGy, and positive values indicate superior image quality. Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

Bildqualität: PIP – NIP – FPD Ergebnisse Negative median values indicate inferior image quality compared with that of PIP images at 85 μGy, and positive values indicate superior image quality. Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

Bildqualität: PIP – NIP – FPD Ergebnisse 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 Wirth S et al. Radiology 2009;250:152-160 Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie 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 Semturs F et al. Nadelkristalldetektor-Technologie in der … Fortschr Röntgenstr 2012; 184: 905–910 Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

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 Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien

Danke für Ihre Aufmerksamkeit Landeskrankenhaus Hall Abteilung für Radiologie Dosisreduktion im digitalen Röntgen– Befundkriterien