Beeldvormende keten radiologie. Belichtingsaspecten digitale bucky. Beeldvormende keten radiologie. Patiënt. Parameters röntgenapparatuur

Beeldvormende keten radiologie

Belichtingsaspecten digitale bucky

stralings beeld RÖNTGENBUIS

De relatie tussen (intree)dosis patiënt en diagnostische beeldkwaliteit

fysisch beeld

intreespectrum

BEELDVORMEND PROCES PATIËNT WEERGAVE & BEKIJKEN

BEELDEN

Willy Hummel klinisch fysicus; KCL

diagnostisch beeld GENERATOR

ARTS

(onderdeel van “Zorggroep Noorderbreedte”) Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 1

Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 2

Klinische Fysica


Klinische Fysica

Patiënt


fysisch beeld

intreespectrum


INTREESPECTRUM

PATIËNT

UITTREESPECTRUM

BEELDEN


ARTS Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 3

Intreespectrum Parameters röntgenapparatuur

Kwaliteit röntgenapparatuur

kV; mAs; Filtering 9 beeldvormend

IS BEPALEND VOOR:

Intreedosis patiënt

Ruimtedosis rondom patiënt

Uitttreespectrum Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 5

Klinische Fysica

Parameters röntgenapparatuur

HANGT AF VAN:


Klinische Fysica

9 toegevoegd

Klinische Fysica

filter buisfilter


Klinische Fysica

1

Hoogspanning röntgenbuis; kV

N

75 kV


N

75 kV 90 kV

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100

fotonenergie (keV)


0


N

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100

fotonenergie (keV)


Klinische Fysica

Klinische Fysica

Invloed kV op intreedosis

75 kV 90 kV

van 75 kV naar 90 kV (mAs aangepast): dosisreductie circa 30% Is afhankelijk van absorber (patiënt)

90 kV, mAs aangepast

Invloed

kV op intreedosis is erg groot

DkV / Dref 1.6 1.4

dikte = 6 cm ref. = 50 kV

1.2


1.0


0.8

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0.6

90 100

fotonenergie (keV)


30 Klinische Fysica

HANGT AF VAN:

Absorptieverschillen patiënt

Contrast

9

Detailwaarneembaarheid (resolutie)

80

90

100

kV

Klinische Fysica

55 kV 100 kV

1,5

1

0,5

Beeldkwaliteit 9

70

Dosis achter trede

IS BEPALEND VOOR:

60


dosis (mGy)

Intreespectrum

50

Buisspanning (kV) en uittreespectrum

Uittreespectrum

40

0


0

5

10

15 tredenummer

Klinische Fysica


Klinische Fysica

2

N

Toegevoegde koperfiltratie

N

75 kV

Toegevoegde koperfiltratie 75 kV

75 kV + 0,2 Cu + 1 Al

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100

0

fotonenergie (keV)


N

30

40

50

60

Intreespectrum

van 0 naar 0,2 mm Cu (mAs aangepast): dosisreductie circa 50% Is afhankelijk van absorber (patiënt)

20

30

40

50

60

70

80

geen Cu

0.1 Cu

0.1 Cu

3,6*mAs

3,6*mAs

Intreespectrum

Klinische Fysica

20

30

”beeldkwaliteit”

geen Cu

0

0.1 Cu

1.3*mAs

1.3*mAs

10

20

30


40

50

Klinische Fysica


geen Cu

0.1 Cu

fysisch beeld

intreespectrum BEELDVORMEND PROCES PATIËNT WEERGAVE & BEKIJKEN

in t en sit e it

i n te n s i te i t

50

keV

(dun fantoom)

UITTREESPECTRUM FANTOOM (24 cm PMMA)

INTREESPECTRUM FANTOOM (24 cm PMMA)

40


Uittreespectrum

huiddosis

10

keV

fotonenergie (keV)

Klinische Fysica

UITTREESPECTRUM FANTOOM (4 cm PMMA)

INTREESPECTRUM FANTOOM (4 cm PMMA) geen Cu

90 100


90 100

”beeldkwaliteit”

i n te n s ite i t

10

80

Uittreespectrum

huiddosis

0

0

70

fotonenergie (keV)

75 kV

75 kV + 0,2 Cu + 1 Al, mAs aangepast

20


Toegevoegde koperfiltratie 75 kV + 0,2 Cu + 1 Al

10

Klinische Fysica

in ten siteit

0

BEELDEN

diagnostisch beeld 0

20

40

60

80

100

120

0

20

(dik fantoom)

40

60

80

100

120

GENERATOR

ARTS

keV

keV


Klinische Fysica


Klinische Fysica

3

Beeldvormend systeem

Fysisch beeld HANGT AF VAN:

UITTREESPECTRUM

˜

BEELDVORMEND SYSTEEM

FYSISCH BEELD

STRALINGS BEELD


Klinische Fysica

Conventionele beeldvorming

Acquisitie van het beeld Film scherm combinatie

Ontwikkelen van de film Ontwikkelproces Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 21

Stralingsbeeld

Instellingen beeldvormend systeem

Kwaliteit beeldvormend systeem

Benodigde beeldvormende dosis

Beeldkwaliteit

IS BEPALEND VOOR:

9

Contrast

9

Detailwaarneembaarheid (resolutie) Beeldvormende keten radiologie

Klinische Fysica

TUE/SBD 15 juni 2005 20

Digitale beeldvorming

Waarnemen van het beeld Lichtkast Klinische Fysica

conventioneel versus fosforplaten

... 010010...

Acquisitie van het beeld

D A

…101011...

Bewerking van het beeld

A D


Weergave van het beeld

Klinische Fysica

Fosfor platen

…101011...


Klinische Fysica


Klinische Fysica

4


Opnamen FPD

VERSCHILLENDE TECHNIEKEN

Algemene specificaties: • Formaat detector 43 cm2 • Pixelgrootte 0.14 x 0.14 mm

Direkt digitaal

Indirect digitaal

9 “flat

panel” technologie

9 “flat

panel” technologie technologie

9 CCD

• Gewicht 20 kg

z

z

via fibers (mammografie) via lenzen optiek “doorlicht” apparatuur SwissRay


Klinische Fysica

Digitale beeldvorming ACTIVE MATRIX FLAT-PANEL IMAGERS

9 fosforplaat

technologie


Structuur direct conversion type Flat Panel Detector X-ray

X-ray

Hole

Electron

Direkt digitaal

HV

Materiaal: Amorf Selenium (a-Se) Beeldopslag: “storage capacitor” (zgn condensator)

Photoconductor

Switching Device


Detector array


a-Se

Select signal

TFT = thin film transistor Klinische Fysica

X-ray conversion

Capacitor TFT switch

Image data

Verticale doorsnede

Klinische Fysica

Digital image transfer via high speed processing unit


Klinische Fysica

Flat panel detector (a-Si / CsI)

ACTIVE MATRIX FLAT-PANEL IMAGERS X-ray

Indirekt digitaal

Scintillator Light a-Si Photo Diode

Switching Device

Materiaal: Cesium-jodide (CsI) én Amorf Silicium (a-Si) Beeldopslag: “storage capacitor” (fotodiode)

Verticale doorsnede Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 29

Klinische Fysica


Klinische Fysica

5

THIN FILM TRANSISTOR

Dynamische grijsschaling

TFT

Te donker Goed belicht Te licht


FilmFilm-scherm combinatie


Klinische Fysica

From: ‘Recent Technological Developments and Their Influence’

Beeldvormende keten radiologie Ulrich Neitzel, Philips MedicalKlinische Systems Fysica TUE/SBD 15 juni 2005 33

Buisspanning (kV) en uittreespectrum

Digitale beelddrager

From: ‘Recent Technological Developments and Their Influence’

Beeldvormende keten radiologie Klinische Ulrich Neitzel, Philips MedicalFysica Systems TUE/SBD 15 juni 2005 34

Buisspanning (kV) en (film)contrast

Dosis achter trede

64 mAs

2 mAs

1.6 mGy

0.14 mGy

55 kV 100 kV

1,5

1 dosis (mGy)

dosis (mGy)

Klinische Fysica

0,5

1,5

55 kV 100 kV

1

0,5

0 0

5

10

15 tredenummer

0 0

5

10

15

55 kV Dosis constant Beeldvormende keten radiologie tredenummer


Klinische Fysica

TUE/SBD 15 juni 2005 36

100 kV Klinische Fysica

6

Buisspanning (kV) en (digitaal)contrast 55 kV 100 kV

1,5

1

0,5

0,5

0

5

10

15

1

5

10


15 tredenummer

0

5

10

15

0

5

10

tredenummer

55 kV

Klinische Fysica

Buisspanning (kV) en (digitaal)contrast

1

0

0

0

tredenummer

55 kV 100 kV

1,5

0,5

0,5

0

0

55 kV 100 kV

1,5

Post-processing grijswaarde

1

dosis (mGy)

55 kV 100 kV

1,5

Dosis achter trede

Post-processing grijswaarde

dosis (mGy)

Dosis achter trede

Buisspanning (kV) en (digitaal)contrast

Beeldvormende keten radiologie 100 TUE/SBD 15 juni 2005 38

15 tredenummer

kV

Klinische Fysica

Beeldvormend systeem radiologie stralings beeld RÖNTGENBUIS

fysisch beeld

intreespectrum


BEELDEN


ARTS Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 39


Klinische Fysica

Weergave en bekijken beelden

Klinische Fysica

Diagnostisch beeld HANGT AF VAN:

FYSISCH BEELD

WEERGAVE & BEKIJKEN BEELDEN

DIAGNOSTISCH BEELD

Fysisch beeld

Instellingen en kwaliteit bekijkapparatuur

Omgeving IS BEPALEND VOOR:


Klinische Fysica

Diagnose Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 42

Klinische Fysica

7

Beeldketen vanaf fysisch beeld Analoge film

Omzetting naar monitorbeeld

Digitaal beeld

Digitaal archief

PACS

pixel

waardeÎafkomstig van modaliteit grijsschaling waardeÎopslag in digitaal archief p-waardeÎpresentatie grijsschaling waarden Digital driving levels (DDL)Îvertaalslag p-waarden via digitale LUT (computer hardware)

karakteristieke functie monitorÎweergave DDL in helderheidverschillen op monitor

Mappen archief Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 43


Klinische Fysica

Beeldketen vanaf fysisch beeld

Omzetting naar monitorbeeld pixel

waardeÎafkomstig van modaliteit waardeÎopslag in digitaal archief p-waardeÎpresentatie grijsschaling waarden ZIJN driving levels (DDL)Îvertaalslag Digital C grijsschaling

AFH OMPUTE ANK RSY Karakteristieke monitor ELIJfunctie STEEÎweergave K!!! op monitor DDL in helderheidverschillen M p-waarden via digitale LUT (computer hardware)


Klinische Fysica

Weergave menselijke perceptie Het menselijk oog kan het aangeboden intensiteitsspectrum over zo’n 200 grijswaarden afbeelden. Het aangeboden spectrum kan over 7 dekaden verschillen het oog past dynamisch zijn ‘output’ aan de ‘input’ aan 60000 cd/m2

Intern systeem 7 bit , 200 levels

Klinische Fysica

Analoge film Contrast Weergave op lichtkast

dynamiek

? ? ? ?

Digitaal beeld

Weergave op monitor


Klinische Fysica

Weergave menselijke perceptie

Helderheid/Contrast

Response oog: volgens model van Barten In donker gebied is contrast slechter te zien

external

Î niet lineaire contrastwaarneembaarheid. 0.002 cd/m2


Uitgedrukt in Just Noticeable Difference Klinische Fysica


Klinische Fysica

8

DICOM perceptual linearization

DICOM = Digital Imaging and Communication in

Perceived visual sensation

DICOM perceptual linearization Afspraak hoe opgeslagen p-waarden weer te geven op “bekijk”monitor Î GSDF = Grayscale Standard Display Function

Medicine

Gebruik van de GSDF garandeerd een constante vergelijkbare contrast impressie op alle bekijkplekken

4 c/deg

Îperceptie contrast verschil overal gelijk Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 49


Klinische Fysica

Contrast afregeling vlg GSDF


Klinische Fysica



Klinische Fysica


Klinische Fysica

Contrast afregeling vlg GSDF 800

1,000

700

right monitor

500

DICOM 3.14

left monitor

+/- 10%

d L /L

JND index

600

right monitor

400

DICOM 3.14

300 200 100 0

0,100 0

1000

2000

3000

4000

5000

0

1000


Klinische Fysica

2000

3000

4000

5000

p-values

p-value


Klinische Fysica

9

Diagnostisch beeld

Opslag in archief Histogram thoraxbeeld Histogram

HANGT AF VAN:

Fysisch beeld

Opslag archief

Instellingen en kwaliteit bekijkapparatuur

Omgeving

Histogram 250000 200000

pixel values 0

150000

1000

100000 2000

IS BEPALEND VOOR:

log E values + lut

50000

Diagnose

3000

0

4000

0

1000

2000

3000

4000

LogE values Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 55

Export naar archief via DICOM GSDF


Klinische Fysica

Klinische Fysica

Optimalisatie

Export naar archief via lineaire LUT

Beeldkwaliteit 9 Stralingsbeeld 9 Fysisch

beeld beeld

9 Diagnostisch

Patiënt

(intree)dosis

Ruimtedosis (specifiek voor interventie)

WW = 32767 WL = 16384

WW = 30000 WL = 15000


Digitale beeldvorming: optimalisatie

Î nee diagnostisch beeld ?

“Blauwe ton analyse” Îmogelijk? 9 9 9

Klinische Fysica

instelfouten diafragmeren Îkans op ghostartefacten verkeerd protocol

Dosis DR systeem Îhoe te controleren? 9

Î ja stralingsbeeld ? TUE/SBD 15 juni 2005 59

Î ja fysische beeld ?

Î zou kunnen! Beeldvormende keten radiologie

Klinische Fysica

Optimalisatie digitale radiologie

VERANDERING tov ANALOGE BEELDVORMING positionering patiënt ?


Klinische Fysica

Geen te licht of te zwarte opname ÎEI-waarde

Invloed ruis op contrast en detailwaarneembaarheid Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 60

Klinische Fysica

10

Ghost artefacten verzadigingseffect

Ghost artefacten verzadigingseffect

Thorax opname binnen 2 min na sinus opname Îartefact Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 61

Thorax opname binnen 2 min na sinus opname Îartefact Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 62

Klinische Fysica


Klinische Fysica

Ontstaan ghost-artefacten

ACTIVE MATRIX FLAT-PANEL IMAGERS

overbestraling

X-ray

Indirekt digitaal

Materiaal: Cesium-jodide (CsI) én Amorf Silicium (a-Si) Beeldopslag: “storage capacitor” (fotodiode)

Scintillator

Light a-Si Photo Diode

Switching Device

van de detector: verzadigingseffect fotodiode verhoging van de energieresponse van de CsI kristallen: 9 als

een CsI kristal regelmatig een hoge geabsorbeerde stralingsdosis ontvangt neemt de effectiviteit van de omzetting van röntgenfotonen naar lichtfotonen toe.

Verticale doorsnede Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 63


Klinische Fysica

Ghost artefacten image retention

Klinische Fysica

Ghost artefacten image retention

lateraal

“lege” opname na 30 sec

DIeff(nieuw) = 0,8*DIeff(oud) + 0,2*DIt als t > 80sec DIeff(nieuw) = 1,0*DIeff(oud) + 0,0*DIt als t < 40sec DIeff(nieuw) = 0,9*DIeff(oud) + 0,1*DIt als 40 sec < t < 80sec na 1 min

na 8 min

na 30 min

lateraal

DIeff(nieuw) = 0,9*DIeff(oud) + 0,1*Dit "lege"

opname na 30 sec


Klinische Fysica

na 1 min

na 8 min Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 66

Klinische Fysica

11

Detectordosis en ruis

400

800 Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 67

Detectordosis en ruis

1600

400

Speed

Exposure Index EI Gedefinieerd

bij versie lager dan 1.3:

in ROI gebied gebruikt bij post-processing

achter actieve meetcel handbelichting: idem als bij 1.2.X


Speed Klinische Fysica

EI te controleren bij Philips 9

bij versie hoger dan 1.3:

9 Dosisindicatie 9 Bij

1600

Exposure Index EI

9 Dosisindicatie

Gedefinieerd

800 Beeldvormende keten radiologie TUE/SBD 15 juni 2005 68

Klinische Fysica

S-waarde te controleren bij fosforplaat Fuji 9

Klinische Fysica

70 kV en 21 mm Al als absorber

81 kV en geen toegevoegde absorber én 8,7 uSv dosis op fosforplaat ÎS = 200


Klinische Fysica

Zijn er nog vragen?


Klinische Fysica

12

Beeldvormende keten radiologie. Belichtingsaspecten digitale bucky. Beeldvormende keten radiologie. Patiënt. Parameters röntgenapparatuur

Recommend Documents