IEC Dosisindikatoren von digitalen Röntgenbildsystemen. Martin Fiebich

Transkript

1 IEC Dosisindikatoren von digitalen Röntgenbildsystemen Martin Fiebich

2 Eigenschaften digitaler Detektoren Optische Dichte Filmbild - Dosis + Digitalbild Rauschen Bildquelle: Agfa

3 Dosisindikator nach DIN Der Dosisindikator soll dem Anwender des Systems die Möglichkeit geben, Rückschlüsse auf die für das Bild verwendete Dosis zu erhalten. 13. Fortbildungssemniar der APT in Lennep 09 - Fiebich - 3

4 Wie viele verschiedene Dosisindikatoren gibt es? Fuji-Speicherfolien Agfa-Speicherfolien Carestream-Speicherfolien GE-Flachdetektor Siemens-Flachdetektor Philips-Flachdetektor Canon-Flachdetektor... Digitale Mammographiesysteme 13. Fortbildungssemniar der APT in Lennep 09 - Fiebich - 4

5 Historie Arbeitskreis Dosisindikator 2005 bis 2006, mit Kontakten zum AAPM IEC bis 2008 E DIN EN Fortbildungssemniar der APT in Lennep 09 - Fiebich - 5

6 WG43 Ulrich Neitzel, DE (Project Leader, Convenor) Raoul Bastiaens, NL Xie Yu Feng, CN Martin Fiebich, DE Michael Flynn, US Bernhard Geiger, DE Akiko Kano, JP David Leong, US Masayuki Nishiki, JP Yani Picard, CA Kimihiko Satoh, JP Jeff Shepard, US Dirk Vandenbroucke, BE Rich Van Metter, US Yufeng Xie, CN Tatsuya Yamasaki, JP WG43 in Ottawa/Canada /27 (+ Norbert Bischof, IEC62B Secretary + Walter Jacobs, Agfa-Gevaert, Guest) 13. Fortbildungssemniar der APT in Lennep 09 - Fiebich - 6

7 DIN EN : 2009 Medizinische elektrische Geräte Dosisindikator von digitalen Röntgenbildsystemen Teil 1: Definition und Anforderungen für die allgemeine Radiographie vom NAR AA6 im April freigegeben 13. Fortbildungssemniar der APT in Lennep 09 - Fiebich - 7

8 Wichtige Punkte des Standards Dosisindikator (EI) und Abweichungsindikator (DI) definiert EI-Skala ist dosisproportional DI-Skala entspricht Belichtungspunkten Kalibrierbedingungen festgelegt kann von anderen Normen zitiert werden 13. Fortbildungssemniar der APT in Lennep 09 - Fiebich - 8

9 Anwendungsbereich Digitale Röntgenbildsysteme wie z. B.: digitale Lumineszenzradiographie-Systeme (CR) Systeme auf Grundlage von Flach(bild)detektoren Systeme auf CCD-Basis. nicht berücksichtigt: Systeme auf Grundlage von Bildverstärkern Systeme für Anwendungen in der Mammographie Systeme der Dentalradiologie durch Mehrfach-Bestrahlungen erzeugte Bilder (z. B. Tomosynthese- oder Zwei-Spektren-Bilder Mehrfachaufnahmen auf einer CR-Platte 13. Fortbildungssemniar der APT in Lennep 09 - Fiebich - 9

10 Originaldaten Originaldaten müssen verwendet werden Kalibration und Berechnung Dosisindikator zulässige Korrekturen (Korrektur der Rohdaten): Austausch von schlechten oder fehlerhaften Bildpunkten (Pixel) mit angemessenen Daten eine Homogenisierungskorrektur mit: Korrektur der Ungleichmäßigkeit des Strahlungsfeldes Korrektur des Offsets der einzelnen Pixel Verstärkungskorrektur für die einzelnen Pixel Korrektur bezüglich Variationen beim Scan-Vorgang eine Korrektur bezüglich der geometrischen Verzerrung. Fiebich - APT-Lennep 09-10

11 Bestimmung des relevanten Bildbereichs und des repräsentativen Werts abgeschwächten Bereiche des Strahlenbündels (relevante Bereiche) identifizieren durch Bildsegmentierung, Histogrammanalyse andere geeignete Verfahren Dokumentation des Verfahren gefordert Fiebich - APT-Lennep 09-11

12 Anforderung an Dosisindikator Der Dosisindikator EI muss mit dem repräsentativen Wert V nach folgender Gleichung zusammenhängen: EI = c 0 x g(v) g(v) ist gerätespezifische inverse Kalibrierfunktion (Dosis berechnet aus Pixelwert unter Kalibrierbedingungen) c 0 ist eine Konstante = 100 µgy 1. Fiebich - APT-Lennep 09-12

13 Kalibrierung des Dosisindikators EI = c 0 K CAL K CAL ist Bildempfänger-Luftkerma in µgy unter Kalibrierbedingungen c 0 eine Konstante von 100 µgy 1. Kalibrierbedingungen homogene Bestrahlung Bildempfänger-Luftkerma, die den festgelegten Betriebsbereich abdeckt Messung der Bildempfänger-Luftkerma frei Luft ohne Rückstreuung Fiebich - APT-Lennep 09-13

14 Kalibrierbedingungen Halbwertschicht(dicke) von 6,8 ± 0,3 mm Aluminium Zusatzfilter 21 mm Aluminium oder 0,5 mm Kupfer und 2 mm Aluminium; Röntgenröhrenspannung zwischen 66 kv und 74 kv darf in diesem Bereich variieren, um vorgegebene Halbwertsschichtdicke zu erreichen verwendete Zusatzfilter und Röntgenröhrenspannung müssen dokumentiert werden Fiebich - APT-Lennep 09-14

15 Energieabhängigkeit von Detektormaterialien Quelle: R. Van Metter and J. Yorkston, Proc. SPIE 6142, , Fortbildungssemniar der APT in Lennep 09 - Fiebich - 15

16 Bestimmung der Kalibrierfunktion Kalibrierfunktion f(k) gibt Zusammenhang zwischen Bildempfänger-Luftkerma K CAL und repräsentativen Wert V CAL Kalibrierfunktion f(k): V CAL = f(k CAL ) (3) V CAL aus mittigen 10% der Fläche der homogen bestrahlten wirksamen Bildauffangfläche bestimmt Fiebich - APT-Lennep 09-16

17 Bestimmung der inversen Kalibrierfunktion inverse Kalibrierfunktion g(v CAL ) K CAL = g(v CAL )=f 1 (V CAL ) Gibt Bildempfänger-Luftkerma in Abhängigkeit vom repräsentativen Wert für die Kalibrierbedingungen wieder. Hersteller bzw. Lieferant muss die inverse Kalibrierfunktion angeben Unsicherheit von weniger als 20 % gefordert Fiebich - APT-Lennep 09-17

18 Abweichungsindikator gibt Abweichung vom Dosisindikator-Zielwert quantitativ an Wenn Dosisindikator-Zielwerte vorgegeben werden, muss der Abweichungsindikator berechnet werden mit: DI =10 log 10 EI EI T EI = Dosisindikator und EI T = Dosisindikator- Zielwert für diese Untersuchung auf dem digitalen Röntgenbildsystem. Fiebich - APT-Lennep 09-18

19 Abweichungsindikator Voraussetzung: Dosisindikator-Zielwerte für die unterschiedlichen Untersuchungen bzw. Anwendungen auf dem digitalen Röntgenbildsystem müssen verfügbar sein, z. B. in einer Datenbank von Fachgesellschaften oder von der verantwortlichen Organisation Abweichungsindikator von 0, wenn der Dosisindikator gleich dem Dosisindikator-Zielwert ist; Abweichungsindikator ändert sich um ±1 für Änderung des Dosisindikators um +25 %/ 20 %. Fiebich - APT-Lennep 09-19

20 Akzeptanz in den USA Vertreter des AAPM im IEC-Arbeitskreis An exposure indicator for digital radiography: AAPM Task Group 116 (Executive Summary) Jeff Shepard et. Al, Med. Phys. 36 (7) July 2009, S Users should be able to rely on a manufacturer s claim of conformance to the IEC standard to identify equipment offering a standard exposure index as described in this report aber leichte Unterschiede in der Nomenklatur und der Skalierung des Exposure Index. 13. Fortbildungssemniar der APT in Lennep 09 - Fiebich - 20

21 Dosisindikator nach IEC Dosisindikator = Detektordosis in µgy * 100 z. B. Dosisindikator 200 = Dosis von 2 µgy Abweichungsindikator gibt Abweichung von Zieldosis an, entspricht dabei Belichtungspunkten gilt nur bei Kalibrierbedingungen, sonst fehlerbehaftet 13. Fortbildungssemniar der APT in Lennep 09 - Fiebich - 21

22 Genauigkeit des Dosisindikators bei optimalen Bedingungen: < 25% Fehler des Dosisindikators bei ungünstigen Bedingungen (unterschiedliche Einblendung oder Positionierung) < 50% Fehler des Dosisindikators Klinischer Einsatz Meist ausreichende Genauigkeit 13. Fortbildungssemniar der APT in Lennep 09 - Fiebich - 22

23 Anwendung und Ausblick Erste Hersteller implementieren Standard Alte Dosisindikatoren werden noch weiterhin verwendet DICOM-Standard: evtl. Einführung eines neuen Feldes für Dosisindikator Eindeutigkeit Keine Verwechselung mit alten Werten 13. Fortbildungssemniar der APT in Lennep 09 - Fiebich - 23

24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 13. Fortbildungssemniar der APT in Lennep 09 - Fiebich - 24