Vergleich von vier digitalen und einem konventionellen Röntgenaufnahmesystem für den Thorax mittels einer Patientenstudie mit nachfolgender Systemoptimierung

Zusammenfassung

Ziel: Die klinische Relevanz eines Vergleiches von fünf Röntgenaufnahmesystemen für den Thorax mittels eines Phantoms sollte durch eine Patientenstudie geprüft werden. Bei adäquaten Ergebnissen war zu prüfen, ob die Leistungsfähigkeit eines modernen digitalen Systems (tDLR) durch geänderte Bildverarbeitung steigerbar ist. Methoden: Patiententhoraxaufnahmen des Systems mit einem CsJ/aSi-Festkörperdetektor (FDR), einer transparenten (tDLR) und einer herkömmlichen Speicherfolie (DLR), einem Selentrommel-Detektor (DSR) sowie eines asymmetrischen Film-Foliensystems (aFFS) wurden anhand anatomischer Strukturen (modifiziert nach EUR 16 260 EN) mittels ICS/VGA verglichen. Nach geänderter Bildnachverarbeitung wurde das tDLR-System nochmals mit der Phantom-ROC- und der Patienten-VGA-Studie bewertet. Ergebnisse: Die beste Visualisierung anatomischer Bildgütekriterien zeigte das FDR-System, gefolgt von dem System der DSR, tDLR, dem aFFS sowie dem DLR-System. Die Änderung der Bildnachverarbeitung des tDLR-Systems resultierte in einer signifikant besseren Erkennbarkeit simulierter Lungenpathologien, die anatomischen Kriterien wurden nur diskret besser abgebildet. Schlussfolgerung: Patienten- und Thoraxphantom-Studie zeigen vergleichbare und somit valide Ergebnisse. Die modernen digitalen Aufnahmesysteme FDR und tDLR liefern die beste Abbildungsqualität der getesteten Thoraxradiographie-Systeme, vorausgesetzt, alle Systemkomponenten wurden strukturabhängig und aufeinander abgestimmt optimiert. Primärer Ansatz einer Systemoptimierung ist dabei die Bildverarbeitung.

Abstract

Purpose: Using a patient study to prove the clinical relevance of a comparison of five different radiographic systems for the chest conducted with an anthropomorphic chest phantom. Depending on the results, it was tested whether the performance of a modern digital system with a transparent imaging plate can be improved by changing the post-processing of the image. Method: Chest radiographs of patients were taken with a CsI/aSi-flat panel detector (FDR), transparent imaging plate (tDLR), selenium drum detector (DSR), conventional storage phosphor plate (DLR) and asymmetrical screen-film-system (aFFS), and compared using image criteria scoring (ICS) and visual grading analysis (VGA) for anatomical structures (modified criterions of the EUR 16 260 EN guidelines). After optimizing the post processing, the images of the tDLR-system were evaluated once more in a phantom ROC study and patient VGA study. Results: The flat panel detector-system proved to meet best the anatomical image quality criteria, followed by DSR, tDLR, aFFS and DLR. The modified post processing of the tDLR-images resulted in a significantly better detection of simulated pathological lung-structures, but improved the perceptibility of anatomical structures only slightly. Conclusions: The results of the patient VGA study and the phantom ROC study are similar and considered valid. The new digital imaging systems with flat panel detector and transparent imaging plate provide the best image quality of the tested radiographic devices for chest imaging, assuming that all system components are attuned and optimized for the type of structure to be detected. Image processing is of primary importance for system optimization.

Radiography, digital - thorax, radiography - images, analysis - radiography, flat panel - radiography, storage phosphor

Literatur

• 1 Redlich U, Reissberg S, Hoeschen C. et al . Thoraxübersichtsaufnahme: ROC-Phantomstudie an vier verschiedenen digitalen und einem konventionellen Röntgenaufnahmesystem.  Fortschr Röntgenstr. 2003;  175 38-45
• 2 Månsson L G. Methods for the evaluation of Image Quality: A review.  Radiation Protection Dosimetry. 2000;  90 89-99
• 3 Sund P, Herrmann C, Tingberg A. et al . Comparison of two methods for evaluating image quality of chest radiographs.  SPIE. 2000;  3977 437-443
• 4 European Commission .European guidelines on quality criteria for diagnostic radiographic images, EUR 16 260 EN. Brussels; CEC 1996
• 5 Tingberg A. Quantifying the quality of medical x-ray images. Malmö; Dissertation 2000 21
• 6 Hoeschen C, Försterling T, Döhring W. Vergleichende Messungen zur physikalischen Bildqualität fünf verschiedener Röntgenbilddetektoren mittels eines modular aufgebauten Phantoms. Welker K Medizinische Physik, Tagungsband 2001: 71-72
• 7 Sandborg M, Tingberg A, Dance D R. et al . Demonstration of correlations between clinical and physical image quality measures in chest and lumbar spine screen-film radiography.  Br J Radiol. 2001;  74 520-528
• 8 Saunders R S Jr, Samei E, Hoeschen C. Impact of resolution and noise characteristics of digital radiographic detectors on the detectability of lung nodules.  Med Phys. 2004;  31 (6) 1603-1613
• 9 Volk M, Hamer O W, Feuerbach S. et al . Dose reduction in skeletal and chest radiography using a large-area flat-panel detector based on amorphous silicon and thallium-doped cesium iodide: technical background, basic image quality parameters, and review of the literature.  Eur Radiol. 2004;  14 (5) 827-834
• 10 Busch H P, Busch S, Decker C. et al . Bildqualität und Dosis in der Digitalen Projektionsradiographie.  Fortschr Röntgenstr. 2003;  175 32-37
• 11 Kamm K F. Grundlagen der Röntgenabbildung. Ewen K Moderne Bildgebung Stuttgart; Thieme 1998: 57-60
• 12 Tingberg A, Herrmann C, Lanhede B. et al . Influence of the characteristic curve on the clinical image quality of lumbar spine and chest radiographs.  Br J Radiol. 2004;  77 (915) 204-215