Evaluation der Abbildungsqualität unterschiedlicher Befundungsmodalitäten in der digitalen Radiologie

Zusammenfassung

Ziel: Evaluation der Abbildungsqualität digitaler Lumineszenzradiographien an verschiedenen Monitoren im Vergleich zu Filmkopien an Leuchtkastensystemen. Material und Methode: Zur Simulation häufiger pathologischer Thoraxbefunde wurden Radiographien von selbst gefertigten und kommerziellen statistischen Testphantomen angefertigt und hinsichtlich des Vorhandenseins bzw. Fehlens der jeweiligen Befunde anhand einer fünfstufigen Konfidenzskala bewertet. Die Beurteilung an verschiedenen Monitoren und Leuchtkastensystemen erfolgte durch vier erfahrene Radiologen unter identischen Bedingungen. Sensitivität und Spezifität der Abbildungssysteme wurden in einer ROC-Analyse für die einzelnen Systeme und Phantome ermittelt, die Fläche unter den Kurven (Az) wurde für jedes Verfahren als kumulative ROC-Fläche aus den Ergebnissen aller Untersucher berechnet. Insgesamt wurden 4200 Entscheidungen berücksichtigt. Eine Signifikanzberechnung erfolgte anhand der a- und b-Parameter zweier ROC-Kurven mittels χ²-Test (α = 0,05). Ergebnisse: Die Befundung an den getesteten LC-Displays (Az = 0,7009 - 0,9608) und Farbbildschirmen (Az = 0,7993 - 0,9591) wies im Gegensatz zur Befundung am Graustufenmonitor (Az = 0,8435 - 0,9762) und an den Leuchtkastensystemen (Az = 0,8228 - 0,9891) einen Verlust an diagnostischer Validität auf (p < 0,01). Schlussfolgerungen: Die in diese Studie einbezogenen LC-Displays und der Farbbildschirm sind zur Monitorbefundung nicht zu empfehlen, eine Darstellung ohne Verlust an diagnostischer Validität war nur am getesteten Graustufenmonitor gewährleistet.

Abstract

Purpose: To evaluate the display quality of digital radiographies on different monitors in comparison to hard-copy films on view boxes. Materials and Methods: Radiographs of different statistical phantoms simulating common pathologies of the chest, such as interstitial pneumonia, pneumothorax and pulmonary nodules, were acquired. Under same ambient light condition, the radiographs were rated as to the presence or absence of a simulated pathological finding using a confidence scale. The evaluation was performed on a grey-scale monitor, a color monitor, two LC displays and two different light boxes by four experienced radiologists. Sensitivity and specificity were determined in a ROC analysis for each viewing modality and phantom. The area under the curve (Az) was acquired cumulatively including the results of all investigators. A total of 4200 rating decisions were included. The χ²-test was performed for significance analysis using the a and b parameters of two ROC-curves (α = 0.05). Results: The rating of the included LC displays (Az = 0.7009 - 0.9608) and color monitors (Az = 0.7993 - 0.9591) showed a significant loss of diagnostic validity in comparison to the grey-scale monitor (Az = 0.8435 - 0.9762) and the view boxes (Az = 0.8228 - 0.9891). Conclusion: LC displays and color monitor included in this study cannot be recommended for diagnostic viewing. The loss of diagnostic validity might be attributable to the viewing-angle-dependent contrast of LC displays. However, no loss in diagnostic validity could be assessed for the tested grey-scale monitor.

Key words

Monitor viewing - digital radiographs - ROC - comparative study - phantoms

Literatur

• 1 Heiss D, König A, Endres S. et al . Kombiniertes PACS und Intranet-Informationssystem an einem Universitätsklinikum.  Fortschr Röntgenstr. 2000;  172 (6) 542-552
• 2 Krätzschmar J, Loviscach J. Tafelbild, Flache Displays: Leuchtendes Plastik, glänzende Tropfen.  C’t. 1995;  4 104-110
• 3 Getty D J, Pickett R M, D’Orsi C J. et al . Enhanced interpretation of diagnostic images.  Invest Radiol. 1988;  23 (4) 240-252
• 4 Swets J A. ROC analysis applied to the evaluation of medical imaging techniques.  Invest Radiol. 1979;  14 (2) 109-121
• 5 Prokop M, Galanski M, Oestmann J W. et al . Storage phosphor versus screen-film radiography: effect of varying exposure parameters and unsharp mask filtering on the detectability of cortical bone defects.  Radiology. 1990;  177 (1) 109-113
• 6 Richtlinie zur Durchführung der Qualitätssicherung bei Röntgeneinrichtungen zur Untersuchung oder Behandlung von Menschen nach den §§ 16 und 17 der Röntgenverordnung - Qualitätssicherungs-Richtlinie (QS-RL) -. 20 - 11 - 2003.  Ärztliche und Zahnärztliche Stellen.
• 7 Metz C E, Tokars R P, Kronman H B. et al . Maximum likelihood estimation of dose-response parameters for therapeutic operating characteristic (TOC) analysis of carcinoma of the nasopharynx.  Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1982;  8 (7) 1185-1192
• 8 Metz C E. Some practical issues of experimental design and data analysis in radiological ROC studies.  Invest Radiol. 1989;  24 (3) 234-245
• 9 Hruby W. Das filmlose Krankenhaus - erfüllte Hoffnungen?.  Fortschr Röntgenstr. 2001;  173 (7) 569-570
• 10 Langen H L, Bielmeier J, Wittenberg G. et al . Workflowverbesserung und Effizienzsteigerungsaspekte durch nahezu vollständige Digitalisierung einer Röntgenabteilung.  Fortschr Röntgenstr. 2003;  175 (10) 1309-1316
• 11 Lyttkens K, Andersson B, Kehler M. et al . Bedside chest radiography using digital luminescence. A comparison between digital radiographs reviewed on a personal computer and as hard-copies.  Acta Radiol. 1992;  33 (5) 427-430
• 12 Ricke J, Wolf M, Zielinski C H. et al . Vergleichende Befundung von digitalen Thoraxbildern und digitalen Aufnahmen eines statistischen Phantoms als Filmkopie, an einer radiologischen Workstation und an einem PC.  Fortschr Röntgenstr. 1998;  168 (3) 264-269
• 13 Ricke J, Hanninen E L, Zielinski C. et al . Shortcomings of low-cost imaging systems for viewing computed radiographs.  Comput Med Imaging Graph. 2000;  24 (1) 25-32
• 14 Teichgräber U K, Lehmkuhl L, Haderer A. et al . Aufbau und Datentransferanalyse eines proprietären digitalen Open-Source-Bildarchivs für radiologische Dienstleistungen.  Fortschr Röntgenstr. 2003;  175 (7) 973-980
• 15 Neufang K F, Krug B, Lorenz R. et al . Kann die digitale Lumineszenzradiographie (DLR) in der Thoraxdiagnostik die konventionelle Röntgenaufnahmetechnik ersetzen?.  Fortschr Röntgenstr. 1990;  152 (5) 501-509
• 16 Redlich U, Reissberg S, Hoeschen C. et al . Thoraxübersichtsaufnahme: ROC-Phantomstudie an vier verschiedenen digitalen und einem konventionellen Röntgenaufnahmesystem.  Fortschr Röntgenstr. 2003;  175 (1) 38-45
• 17 Metz C E. ROC methodology in radiologic imaging.  Invest Radiol. 1986;  21 (9) 720-733
• 18 Oestmann J W, Galanski M. ROC: Methodik zum Vergleich der diagnostischen Leistung bildgebender Verfahren.  Fortschr Röntgenstr. 1989;  151 (1) 89-92
• 19 Cooper V N III, Boone J M, Seibert J A. A lesion detectability simulation method for digital x-ray imaging.  Med Phys. 2000;  27 (1) 66-74
• 20 Steinbach W, Richter K, Cobet H. Zur Frage des Stichprobenumfangs bei ROC-Analysen.  Fortschr Röntgenstr. 1985;  143 (2) 227-229
• 21 Deetjen P, Speckmann E J. Physiologie. Deetjen P Physiologie München; Urban & Schwarzenberg 1994: 77-111
• 22 Hwang S A, Seo J B, Choi B K. et al . Liquid-crystal display monitors and cathode-ray tube monitors: a comparison of observer performance in the detection of small solitary pulmonary nodules.  Korean J Radiol. 2003;  4 (3) 153-156
• 23 Partan G, Mayrhofer R, Urban M. et al . Diagnostic performance of liquid crystal and cathode-ray-tube monitors in brain computed tomography.  Eur Radiol. 2003;  13 (10) 2397-2401
• 24 Pärtan G, Mosser H, Tekusch A. et al . Befundung von digitalen Intensiv- bzw. Bettlungenaufnahmen am Monitor vs. Hardcopy: eine klinische ROC-Studie.  Fortschr Röntgenstr. 1994;  161 (4) 354-360
• 25 Razavi M, Sayre J W, Taira R K. et al . Receiver-operating-characteristic study of chest radiographs in children: digital hard-copy film vs 2K × 2K soft-copy images.  AJR Am J Roentgenol. 1992;  158 (2) 443-448
• 26 Kuhlmann U. Stückzahlen hoch, Preise runter.  C’t. 2000;  9 50-51