Automatisierte Qualitätskontrolle von Ultraschall-B-Mode-Scanner in Kliniken und Praxen mithilfe von gewebeäquivalentem 3D-Zystenphantom

Zusammenfassung

Unser Ziel war es, mit einem fortschrittlichen, automatisierten Verfahren mittels eines artifiziellen 3D Zystenphantoms (vergleichbar mit Blutgefäßen) quantitativ und präzise die Bildgüte von B-Mode-Scannern zu bestimmen. Essentiell für die Beurteilung der Bildgüte ist die Detektierbarkeit von Zysten und Läsionen in definierten Größen. Eine periodische Überprüfung von Funktionseigenschaften der installierten Ultraschallscanner ist unerlässlich, da diese Einflüssen unterliegen, die zu einer kontinuierlichen Verschlechterung der Bildgüte führen können und dadurch zu „apparativ” bedingten Fehldiagnosen.

Abstract

Our goal was to apply an advanced and automated process to determine image quality of ultrasonic B-Mode scanner, quantitatively and precisely, with the help of a 3D artificial cylinder cyst phantom. (Artificial cysts are comparable to blood vessels). The detectability of cysts and lesions in defined sizes is an essential indicator of the imaging quality. A periodical test of the ultrasonic scanner in use is mandatory, because slowly-evolving defects of ultrasound probes can cause a continuous deterioration of imaging quality and lead to incorrect diagnosis which is falsely blamed on the apparatus.

Automatisierte Qualitätskontrolle - Ultraschall-B-Mode-Scanner - 3D artifizielles Zystenphantom - Signal zu Rausch Verhältnis (SNR) - 3D Datenerfassung und Verarbeitung

Automated quality control - ultrasonic B-mode scanner - 3D artificial cyst phantom - signal to noise ratio (SNR) - 3D data acquisition and 3D processing

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1 Nennfrequenz eines Wandlers: Betriebsfrequenz gemäß Angaben des Herstellers. Bei Breitbandwandler sind mehrere Frequenzen anwählbar.

2 Definition für 3D signal to noise ratio (SNR): Das Signal bezieht sich auf ein kleines Volumen im 3D-Ultraschallbild, das sich von der Umgebung sichtbar unterscheidet. Es ist heller oder dunkler als die Umgebung. Wenn dieses kleine Volumen in der Dimension im Bereich der Wellenlänge liegt und nicht mehr aufgelöst wird und keinen Unterschied zur Umgebung aufweist, dann gehört der Volumenanteil zum Rauschanteil. Zu jedem Punkt im Ultraschallbild ist es möglich, einen SNR-Wert zuzuweisen. Anstatt eine 3D-Fläche zu bilden, wird diese Funktion „punktuell” dem SNR-Wert größer 2,5 zugewiesen. SNR = 2,5 ist als Schwelle für die Zystenerkennbarkeit definiert. SNR wird anstelle von dB als Verhältnis in Zahlen angegeben.

3 Nebenkeulen (side lobes) sind von einem Ultraschallwandler erzeugte Sekundärbündel, die von der Richtung des Hauptbündels abweichen. Gewöhnlich ist die Intensität der Nebenkeulen bedeutend geringer als die des Bündels der Mitteachse. (DIN EN 61391-1, Entwurf Januar 2005)