EXAMENSARBETE. En jämförelse mellan analog och digital mammografi. Marlene Blind. Luleå tekniska universitet

Transkript

1 EXAMENSARBETE 2007:012 HV En jämförelse mellan analog och digital mammografi Marlene Blind Luleå tekniska universitet Hälsovetenskapliga utbildningar Röntgensjuksköterska Institutionen för Tillämpad fysik, maskin- och materialteknik Avdelningen för Fysik 2007:012 HV - ISSN: ISRN: LTU-HV-EX--07/012--SE

2 Luleå tekniska universitet Institutionen för Tillämpad Fysik, Maskin- och Materialteknik Avdelningen för Fysik En jämförelse mellan analog och digital mammografi Litteraturstudie Röntgensjuksköterskeprogrammet, 120 poäng Vårterminen 2007 Handledare: Lena Lindström Bjarnestig, Röntgensjuksköterska Examinator: Niklas Lehto, universitetslektor

3 FÖRORD Jag vill tacka vår lärare och examinator Niklas Lehto som under studietiden funnits tillhands och undervisat oss i vår utbildning. Tack till all personal på mammografienheten i Sunderbyn som väglett mig under min kliniska utbildning. Detta kommer jag att ha stor nytta av i mitt framtida arbete. Jag vill även rikta ett stort tack till mina nära och kära som stöttat mig under min studietid. Marlene Blind

4 En jämförelse mellan analog och digital mammografi Luleå tekniska universitet Institutionen för Tillämpad Fysik, Maskin- och Materialteknik Röntgensjuksköterskeprogrammet SAMMANFATTNING Norrbottens läns landsting står inför en övergång från analog till digital mammografi. I och med att det här ämnet är så aktuellt just för norrbottens läns landsting så tyckte jag att det vore intressant att fördjupa sig i ämnet. Jag ville göra en jämförelse mellan dessa båda tekniker när det gäller stråldos, bildkvalitet och diagnostisk säkerhet. För att uppnå mitt mål har jag använt mig av litteraturstudie vetenskapliga artiklar inom det aktuella området. Då jag skulle skriva om utrustningen använde jag mig av litteratur och Internet. Till min hjälp hade jag även personalen på mammografienheten i Sunderbyn. Fördelen med digital mammografi är att man kan bearbeta bilden och kvalitetsgranska den på plats. Med direktdigitala system minskas den monotona rörelsebelastningen på röntgensjuksköterskan hand- och tumleder. Man slipper hantering av framkallnings- och fixeringsvätskor. Tekniken upptar även mindre utrymme och stråldosen till patienten blir lägre. Bildkvaliteten är ungefär densamma vid båda teknikerna, dock är den lite bättre vid digital mammografi när det gäller patienter under 50 år. Nackdelen är att monitorerna behöver ha en bra upplösning så att man inte tappar viktig information vid bildgranskningen. Utrustningen för digital mammografi är även väldigt dyr. Väntetiden mellan exponeringarna är också lång. Nyckelord: Mammografiutrustning, analog, digital, bildkvalitet, för- och nackdelar, stråldos, jämförelse.

5 ABSTRACT IN ENGLISH Norrbotten county council is about to cross over from analogue to digital mammography. Because this subject is very current, I thought it would be interesting to delve into it. I wanted to compare the techniques when it comes to radiation dose, image quality and diagnostic security. My goal was to do a literature study and I started to search for scientific articles about the subject. When I was writing about the equipment I used literature and the Internet. The staff at the mammography unit in Sunderby hospital was also helpful. One of the advantages of digital mammography is that you can work on the image and revise it on the spot. With a direct digital system the x-ray nurse don t have to strain her body as much. The handlement of developing- and fixation fluids is avoided. The digital technique requires much less space and the radiation dose to the patient is also lower. The image quality is about the same in both techniques, but when it comes to patients under 50 years old, the quality is a little better in digital mammography. The disadvantage is that the monitors need to have good resolution so that important information won t be lost when the images are being reviewed. The equipment in digital mammography is also very expensive. The waiting time between the exposures is also long. Key words: Mammography equipment, analogue, digital, image quality, advantages and disadvantages, radiation dose, comparison.

6 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 INLEDNING MAMMOGRAFI Bröstets anatomi Historik Undersökning UTRUSTNING Röntgenröret Spektrum Filtrering Exponeringsautomatik BILDTAGNING Kompression Förstoringsteknik Analog bildtagning Film Digital bildtagning BILDKVALITET Kontrast Raster Brus DIGITALISERING AV BILD Bildplattor Digital detektor CAD Computer aided detection Bildlagring STRÅLGEOMETRI STRÅLSKYDD Olika faktorer som avgör stråldosen vid mammografi DISKUSSION OCH SLUTSATS REFERENSLISTA... 19

7 1 INLEDNING Idag står Norrbottens läns landsting och andra landsting i Sverige inför valet att gå över från analog till digital bildteknik inom mammografi. Med den nya tekniken finns både möjligheter och begränsningar. Med denna uppsats vill jag göra en jämförelse mellan den nu befintliga analoga tekniken och den framtida digitala teknik som erbjuds. Målet med uppsatsen är att ge en breddad kunskap och djup inom ämnet digital mammografi. Med uppsatsen vill jag även belysa hur övergången till ett mindre tidskrävande och effektivare system kan påverka möjligheterna både positivt och negativt. Uppsatsen är en litteraturstudie där vetenskapliga artiklar kommer att ligga till grunden. Dessa artiklar ligger till grund för de studier som har gjorts mellan analog och digital mammografi. I uppsatsen ska det finnas god bakgrundsfakta angående analog och digital teknik, så att man lättare ska kunna förstå de olika begreppen som finns. Vid min kliniska utbildning kommer jag att studera den teknik som finns tillgänglig för att få mer djup i min uppsats. Då kommer jag även att titta mer på den strålning som patienterna får i samband med undersökningen. Syftet med uppsatsen är att bredda intresset och öka kunskapen om mammografi och studera hur två tekniker skiljer sig åt och vad som kan väga till för- eller nackdelar emot varandra. Under kapitel 2 presenteras mammografi, bröstets anatomi och hur undersökningen går till. I kapitel 3 ges en fördjupning i den utrustningen som används inom mammografi. Kapitlet 4 handlar om bildtagningen och i kapitel 5 beskrivs bildkvaliteten. Kapitel 6 presenteras hur en bild digitaliseras. I kapitel 7 handlar om grundläggande strålgeometri. Kapitel 8 handlar om strålskydd inom mammografi och i kapitel 9 avslutas uppsatsen med en diskussion och slutsats. 1

8 2 MAMMOGRAFI Mammografi är en röntgenundersökning av brösten hos kvinnor (kan även göras på män, inte lika vanligt). Detta för att på ett så tidigt stadium som möjligt upptäcka icke palpabela brösttumörer och mikroförkalkningar. Mammografi används även till att fastställa palpationsfynd samt att eventuellt kartlägga utbredningen av tumörer (Osterman, 1994, s.79). Bröstcancer är den vanligaste cancerformen som kvinnor drabbas av. I Sverige erbjuder man kvinnor mellan år mammografikontroller med månaders mellanrum beroende på vilket landsting man kommer ifrån. Hälsoscreeningen är frivillig och kvinnan bestämmer själv om hon vill genomgå undersökningen. Varför inte mammografi görs i större utsträckning hos yngre kvinnor är på grund av den täta bröstkörtelvävnaden vilket gör att bilderna blir svårtolkade. När kvinnan når ca 50 års ålder tillbakabildas körtelvävnaden och eventuella förändringar kan lättare upptäckas. Denna undersökning är viktig då många cancerfall uppdagas vid en hälsoscreening ( Vetenskapliga studier har gjorts på kvinnor som genomfört mammografi med analoga och digitala metoder. I studierna gjorde man jämförelser mellan analog och digital bildtagning och hur mikroförkalkningar och andra förändringar visades sig vid dessa två tekniker. Utifrån studierna klassificerade kvinnornas bröst efter olikartade täthet eller extrem täthet i brösten. Inom mammografin kräver man en hög kvalitet på bilderna för att kunna se de små förändringarna som kan förekomma. Vid undersökningen kom man fram till att vid analog teknik var det lättare att påvisa förkalkningar i brösten hos kvinnor över 50 år, som har mindre körtelrik bröstvävnad. För kvinnor under 50 år var den digitala tekniken betydelsefyllt bättre (Fajardo, et, al, 2005, s ). Den analoga tekniken som används idag har en låg rörspänning (kv) vilket är ultimat vid mammografiundersökningar. Med framtidens nya teknik så erbjuds den digitala mammografin hög känslighet, lite brus och hög kontrast. I och med att mammografi är en hälsoundersökning är det extra viktigt att man utnyttjar röntgenstrålningen på bästa sätt till patienten. 2

9 2.1 Bröstets anatomi Ett kvinnobröst består av körtelvävnad, fett och bindväv se figur 1. Stabiliteten i bröstet fås genom bindväv som går i stråk mellan huden och den underliggande stora bröstmuskeln (m. pectoralis major). Själva bröstkörteln består av bröstlober som har varsin mjölkgång till bröstvårtan (Sonesson & Sonesson, 2001, s.367). Huden på bröstet är normalt 0,5-2 mm tjock. Variationen mellan kvinnornas bröststorlek och bröstkörtel täthet är stor. Under den fertila åldern pågår ständiga förändringar som orsakas av hormonpåverkan, och med åldern ökar bindväv och fett på bekostnad av körtelvävnad. Därför har man valt att kalla kvinnorna till screeningen först vid 40 år. På en röntgenbild kan man urskilja de olika vävnadernas strukturer genom att parenkymet absorberar mer röntgenstrålning än det omgivande fettet (Osterman, 1994, s.79). Figur 1. Kvinnobröst i genomskärning. Källa: Historik Under många år förknippades mjukdelsröntgen med stora problem och fel diagnostik vilket inte gav så säkra undersökningar. Detta ledde till att ett system utvecklades för att kunna ge säkrare och bättre undersökningar. I slutet på 1960-talet i Frankrike utvecklade man en speciell undersökningsutrustning för mjukdelsröntgen och 1965 fanns den första mammografiapparaten klar för röntgen. Man hade gjort upptäckten att låg rörspänning tillsammans med röntgenrörets anod och strålfilter, som är gjorda av molybden, bidrog till en optimal mjukdelsundersökning. Nästa genombrott kom under 1970-talet när högupplösande förstärkningsskärmar utvecklades. Framgången visade sig sänka stråldosen till patienten i betydande utsträckning (Petterson, 1993, s ). Många tror att den digitala metoden blir det nästa stora genombrottet inom mammografi. Detta genom att den analoga metoden med 3

10 filmframkallning alltmer ersätts av just den digitala metoden (Skaane, P. & Skjennald, A., 2004, s.197). 2.3 Undersökning Vid mammografi screeningverksamhet tar man i regel en till två bilder av varje bröst. Antalet bilder anpassas efter kvinnans ålder, bröstutseende från tidigare undersökning och om ev. symtom finns. Alla kvinnor som kommer på en hälsokontroll får ta standardbild medio-laterala oblique projektion (även kallad 2: an). Vid bildtagningen är röntgenröret inställt på 60 grader då det är viktigt att både kvinnans körtlar i armhålan och bröstet kommer på samma bild. Kriterier vid 2: ans bildtagning: - Bröstmuskeln (m. pectoralis major) ska synas ner till mamillen. - Bröstvårtan är i profil - Inga hudveck - Bröstet ska vara väl komprimerat Cranio-caudal projektion (1: an) kan även tas vid screening undersökningen. Röntgenröret står då i upprätt läge, ingen vinklig. Kvinnans bröst komprimeras då uppifrån och ned mot röntgenbordet. Kriterier vid 1: ans bildtagning: - Hela bröstet är med så att körtelvävnad på den laterala och mediala sidan finns med. - Bröstvårtan ska vara i profil. - Om möjligheten finns ska även bröst muskeln finnas med på bilden likt en skugga. - Ett väl komprimerat bröst och inga veck av bröstvävnad (Norrbottens läns landsting, 2005, s.3-4). 4

11 3 UTRUSTNING Den utrustning som man använder sig av inom analog och digital mammografi är i stort sett den samma. 3.1 Röntgenröret Inom både analog och digital mammografi använder man sig av samma sorts röntgenrör. Alla röntgenrör har en glaskåpa runt anod och katod delen med högspänning. Inuti blykåpan finns en katod som upphettas och avger en önskad mängd elektroder via en glödström. Genom att lägga en högspänning mellan katoden och anoden frigörs elektronerna som i sin tur träffar anodtallriken inom ett begränsat fokus 0,3 till 0,1 mm för molybden se figur 2 (Bontrager, 2001, s 580). Genom att använda sig av glödtråd sprider inte elektronerna ut sig på fokusbanan. För att skapa en så hög geometrisk upplösning som möjligt i bilden så begränsar man fokusytan. En anodtallrik roterar ca 9000 varv per minut (Jacobson, 1995, s ). Figur 2. Röntgenrörets uppbyggnad. Källa: Spektrum Inom mammografin använder man sig av låga rörspänningar, mellan kv för att kunna framställa mjukdelsröntgen. Till skillnad från lungröntgen där man vill framställa hjärta och lungor och reducera bort skelettskuggor där man använder sig av hög rörspänning, upp till 5

12 150 kv. Den låga rörspänningen används för att få fram små förändringarna i bröstets vävnad. Små förändringar som mikroförkalkningar ska kunna påvisas vid en mammografiundersökning, vilket kan vara livsavgörande för många kvinnor. Därför ställs det höga krav på den utrustning och den teknik som används (Jacobson, 1995, s.381). Det finns olika anoder och filter som kan användas inom mammografi. Molybdenanod med molybdenfilter används mest inom mammografi eftersom det ger en karakteristisk röntgenstrålning och ett smalt energispektrum (Jönsson, 1999, kap. 9, s.3). En annan sorts material man kan använda sig av är Wolfram anod och aluminium filter. De ger en bromstrålningsspektrum med en bred fördelning av energier och vid tillräcklig hög rörspänning även karakteristisk strålning. Då man använder sig av filter tar man bort låga energier och ökar medelenergin. På så sätt får man en skarpare bild och man slipper den slöja på bilden som kan bli. Genom att använda filter kan man ta bort lågenergifotoner som annars stannar kvar i kvinnan. Dessa tillför inte någon information till bilden (Kodak, 1994). Till största del använder man sig av molybden/molybden spektrum som ökar rörspänningen och mer bromstrålning bildas. Den energi som överförs till atomens banelektron kan vara så stark att den lämnar atomen och en jonisation sker. För att fylla den plats som elektronen lämnat så ramlar en elektron ner från atomens yttre banelektron och fyller den tomma platsen. Elektronskalen har olika energinivåer. Då elektronen byter plats så får den ett överskott på energi och detta sänds ut som en foton. Den fotonstrålning som bildas beskrivs som karakteristisk strålning. Med ett molybden/molybden spektrum ges en bättre genomträngningsförmåga vilket ger lägre dos till tätare bröst. Nackdelen är att bildkontrasten kan bli sämre (Jönsson, 1999, kap. 9, s.3). 3.3 Filtrering Inom röntgen strävar man efter en så optimal strålkvalitet som möjligt. Runt varje röntgenrör finns därför ett glashölje som motsvarar ca 0,5 mm aluminium. Detta glashölje finns för att reducera bort låga energifotoner som kommer från anoden. Rörets egenfiltrering är inte tillräcklig för att nå upp till strålskyddssynpunkt, därför använder man sig av tilläggsfilter för att filtrera bort mer låga energifotoner så att medelenergin höjs i röntgenspektret. Inom mammografi är detta extra viktigt i och med att den spridda strålningen kan ge en försämrad 6

13 bildkvalitet. När man reducerar lågenergistrålningen ökar man även intensiteten på den karakteristiska strålningen (Jönsson, 1999, s.9). 3.4 Exponeringsautomatik För att mammografibilderna ska få så bra svärtning som möjligt beroende på brösttjocklek har man utrustat mammografiapparaterna med exponeringsautomatik. Man har placerat en strålkänslig detektor bakom kassetten, på så sätt kan man ändra detektorns position i längdled, så att den del av bröstet som är mest intressant får så optimal svärtning som möjligt. Svärtningskorrektionen reglerar exponeringstiden. Varje svärtningsgrad ska motsvara ett mas-steg vid bildtagningen (Neubeck, 2006, kap. 7, s.3-4) 4 BILDTAGNING I stort sett är bildtagningen den samma när det gäller både den analoga och digitala metoden. Man använder sig av samma typ av röntgenrör och teknik. Det enda som skiljer de två teknikerna i åt är hur bilden tas fram, antingen på film eller på datamonitor. 4.1 Kompression Vid både den analoga och digitala bildtagningen är det viktigt att använda sig av kompression för att få en så optimal bild som möjligt. Detta för att få en så hög diagnostisk kvalitet i bilderna som möjligt. Genom att använda sig av kompression minskas risken för överlagring av körtelvävnader. Under kompressionen plattas bröstet ut över en större yta se figur 3. Med ett tunnare bröst ökar man även kontrasten och minskar mängden spridd strålning. I och med det minskar man stråldosen till patientens bröst vilket är viktigt att sträva efter. Under själva bildtagningen sitter bröstet fast för att upprätthålla kompressionen och minska rörelse oskärpan. I samband med kompressionen sprids bröstet ut och blir mer likformigt över strålfältet. Detta medför att det dynamiska svärtningsområdet minskar och man kan använda sig av högkontrast film. Med kompressionen blir skillnaden mellan objektet och den omgivande vävnaden liten, vilket ligger till grunden för att objektkontrasten ska bli lika bra (Neubeck, 2006, kap.7, s.2-3). 7

14 Figur 3. Undersökning med kompressionsplatta. Källa: Förstoringsteknik Inom mammografin kan man ibland använda sig av förstoringsteknik. Detta använder man när man vill titta närmare på ett mindre område av bröstet. För att skapa en förstoring ökar man mellanrummet mellan objektet och kassetten, genom att skapa ett luftgap på ca cm. Med det luftgap som uppstår minskar man den spridda strålningen till filmen. Då kan även den geometriska oskärpan öka. För att råda bot på det så krävs det att man har ett röntgenrör med litet fokus. Ju grövre fokus man har desto mer belastar man exponeringstiden (Neubeck, 2006, kap.7, s.5). 4.3 Analog bildtagning Vid en analog bildtagning så påverkar röntgenstrålarna en fotografisk film som i olika grader svärtar filmen. Denna process har en låg verkningsgrad av två anledningar. Dels absorberar filmen en liten del röntgenstrålning. Varje absorberad röntgenfoton representerar en mycket stor energi mängd, i förhållande till den ringa energi som erfordras för att göra ett silverbromidkorn framkallningsbart. Genom att använda sig av två förstärkningsskärmar på varje sida om filmen kan man öka verkningsgraden och minska informationsförlusten i bilden. Däremot använder man sig enbart av en förstärkningsskärm inom mammografin, detta på grund av att man vill behålla den höga detaljupplösningen. Med förstoring kan viss bildinformation bortfalla (Jacobson, 1995, s. 406). När röntgenstrålarna träffar förstärkningsskärmen absorberas de i kristallerna. Efter det att filmen exponerats framkallas den med kemikalier och bilden bearbetas fram (Dershaw, 2006, s. 99). 8

15 4.3.1 Film Vid den analoga bildåtergivningen använder man sig av fotografisk film. Den film som man använder inom mammografin består av flera lager: Emulsionsskikt, filmbas och en slät sida. Emulsionen består i sin tur av en ljuskänslig blandning som till största delen består av silverbromid och silverjodid. Efter det att röntgenfotoner passerat patienten attenueras de av filmen som därefter framkallas. När röntgenfotonerna träffar silverbromidkornen görs filmen framkallningsbar och en bild kan då ses. Inom mammografi använder man sig av film med en sida emulsionskikt jämfört med vanlig röntgenfilm som har två emulsionssidor. Emulsionskikten är till för att höja kontrasten i bilden. (Jacobson, 1995, s ). Efter det att filmerna framkallas använder man sig av ljusskåp för att granska bilderna som tagits (Jönsson, 1999, kap. 9, s. 17). 4.4 Digital bildtagning Röntgenfotonerna passerar igenom objektet och träffar den digitala detektorn med fotoluminiscensegenskaper. Där omvandlas den absorberade energin till en elektrisk signal. I motsats till filmen, är den här signalen linjärt proportionell till intensiteten av röntgenstrålningen. Detta resulterar i ett vidare dynamiskt omfång för digitala bilder än för en film (Dershaw, 2006, s. 99). På bildplattan lagras informationen från antalet uppfångade fotoner i varje bildelement. Informationen lagras på elektronisk minnesmatris där en informations bearbetning sker och en bild kan presenteras på högupplösande bildskärm eller skrivas ut på fotografisk film. Efter processen sparas bilderna i ett elektroniskt minne, PACS. Vid användning av bildplatta raderas informationen med belysning och den kan därefter återanvändas till en ny undersökning (Jacobson, 1995, s. 409). Trots att den nya tekniken är på frammarsch så finns likheter kvar. Även i den digitala mammografin använder man sig av röntgenrör, filtrering och kompressionsplatta. 9

16 5 BILDKVALITET Vid mammografiundersökningar vill man uppnå så optimal bildkvalitet som möjligt. Därför använder man sig av speciella röntgenrör med molybden som matas med låg energi, en rörspänning mellan kv. För att sträva efter så bra bilder som möjligt är det viktigt att upprätthålla så hög bildkvalitet som möjligt. Genom att ställa in kammare efter bröstets storlek bidrar man med att få rätt svärtningsgrad till filmen. För att avgöra hur mycket filmen ska svärtas använder man sig av den optiska densiteten. På så sätt ser man till att filmen svärtas tillräckligt mycket. Vid optisk densitet kan bruset i bilden variera slumpmässigt vilket kan ge en bild försämring vilket bör undvikas. För att minska artefakterna är det viktigt att kvinnan står så stadigt som möjligt och att bröstet är ordentligt komprimerat. Detta för att upprätthålla bildkvaliteten och minska stråldosen till kvinnan. Inom mammografi använder man sig av spatiell upplösning. Detta är ett mått på förmåga att skilja på två närliggande objekt. Detta är viktigt att kunna använda sig av inom mammografi då det är så små förändringar som kan vara avgörande för en kvinnas fortsatta liv. Kontrasten i bilden mäts mellan närliggande objekt för att få fram densitetsskillnaderna mellan omkringliggande objekt. Genom dagliga och veckovisa kvalitetskontroller av parametrarna upprätthåller man god strålhygien och en så optimal undersökning som möjligt (Jönsson, 1999, kap. 9, s.12). 5.1 Kontrast Inom röntgen utgörs kontrasten av skillnaden mellan vävnadens olika strukturer i kroppen. Kontrasten i bilden utgörs av skillnader i svärtningen mellan objektet och dennes bakgrund (Jönsson, 1999, kap. 9, s.14). En röntgenbilds informationsinnehåll utgörs av kontrasten i röntgenbilden. Genom att använda sig av olika rörspänningar (kv) kan man få fram olika kontraster på en och samma del av kroppen. Genom att utnyttja densiteten och massabsorptionen kan man tala om objektets röntgentäthet. Kontrasten som bilden visar beror på röntgenstrålarnas absorption i vävnaden. Röntgenobjekt kan bestå av tre substanser: fett, benmineraler och övriga mjukdelar. Inom mammografi använder man sig av rörspänningar som är extremt låga, kv. Detta på grund av att man avbildar bröstet som till största delen består av fett och körtelvävnad. Olika vävnader dämpar röntgenstrålningen olika mycket. En hög attenueringsskillnad ger en låg svärtning vilket beror på att en liten mängd fotoner träffar filmen. Låg attenueringsskillnad ger en hög svärtning, detta beroende på att stora mängder fotoner tränger igenom vävnaden. Genom att använda sig av låg rörspänning 10

17 kan man få en detaljrik bild som är kontrastrik och det blir liten skillnad i fysikalisk kontrast (Jacobson, 1995, s ). 5.2 Raster Den spridda strålningen som kommer vid en exponering har ett stort inflytande på bildens kvalitet. Vid en exponering så når den spridda strålningen förstärkningsskärmen och filmen, och bidrar till filmsvärtningen. Det bildas en sorts slöja som minskar kontrasten i bilden. Vid tjockare bröst ökar den spridda strålningen vilket kan ge en kontrast förlust på upp till 50 %. För att minska den spridda strålningen använder man sig av ett raster. Rastret är gjort av blylameller som kan vara parallella eller fokuserande. Med ett fokuserat raster är lamellerna snedställda och anpassade endast för ett fokusavstånd. Även primärstrålningen kan absorberas med raster. Vid olika undersökningar använder man sig av olika typer av raster (Neubeck, 2006, kap. 7, s.2). 5.3 Brus Brus är en störnings signal vilket inte tillför någon information till bilden. Vid både analog och digital bildåtergivande system kan brus förekomma i bilden. Den enskilda fotonen påverkar bildmottagaren olika. Inom den analoga bildtagningen kan brus i bilden uppstå när röntgenstrålarna träffar förstärkningsskärmen. Vid en exponering faller röntgenfotonerna slumpartat på förstärkningsskärmen och filmen exponeras ojämnt. Genom att öka filmens känslighet, skärpa och antalet ljusfotoner per absorberad röntgenfoton ökar man även bruset i bilden. Genom att minska känsligheten i filmen ökar man däremot stråldosen till patienten, detta på grund av längre exponeringstid (Kodak, ). Brus i en digital bild kan uppkomma på flera olika sätt. Slumpmässigt brus beror på att stråldosen till patienten blivit för hög. Elektroniskt brus uppkommer i förstärkare och tvskärmar vilket kan bidra till visst brus i bilden. Statiskt brus som kan komma fram vid ojämnheter i raster, detektorer, fluorescensskärmar kan visas i bilden som ojämnheter (Neubeck, 2006, kap. 10, s.6-7). 11

18 6 DIGITALISERING AV BILD Från det att bilden är tagen så sker bildregistreringen. Bilden registreras elektroniskt i den digitala detektorn. Detta görs genom att datorn lägger ett rutmönster över bilden. Alla digitala bilder består av rader och kolumner, pixlar. Varje ruta får ett siffervärde mellan utifrån hur mycket ljus som svärtat punkten, där 0 är svart och 255 är vitt i bilden. Hög laddning ger starkt ljus medan låg laddning ger svagt ljus. Utifrån en digitalbilds rådata kan man konverteras om en bild. Vid en konvertering omarbetar man bildens mörka områden ljusa och de ljusa områdena blir mörka. På detta sätt gör man det möjligt att kunna se bilden ur ett annat perspektiv. Beroende på tillverkare så har dagens digitala detektorer olika uppbyggnad. Agfa Bildplattor GE Senographe 2000D Direktdigital detektor med scintillator Hologic (Lorad Selenia), Siemens, Agfa Direktdigital detektor med Selen Fischer SenoScan Scannande system med scintillator och CCD-kamera Sectra MicroDose mammography MDM Scannande system med fotonräknare (Norrbottens läns landsting, 2007). 6.1 Bildplattor Bildplattor består av tunna skivor kristallint material. Med sin unika förmåga att minnas den absorberade strålningen kan en omlagring ske i elektronstrukturen. När energin tillförs till kristallerna återgår den till sitt normala tillstånd och ljusfotoner sänds till förhållande av den absorberade energin från röntgenstrålningen. Genom att mäta ljuspunkterna så kan informationen digitaliseras och lagras i datorn. För att bilden ska förflyttas från datorn måste den godkännas. Med ett bildplattesystem kan man behålla den befintliga utrustning som finns och man har då istället en avläsare enhet (Jönsson, 1999, kap 9, s.17-18). 6.2 Digital detektor Den utveckling som är på frammarsch idag är den digitala detektorn. En detektor består av mycket små detektorelement likt ett rutnät (matris). Utifrån varje detektorelement alstras en signal som motsvarar den mängd strålning som absorberats i det specifika elementet. Efter exponering kommer en avläsning att ske i varje detektorelement. En matris kan bestå av upp till pixlar. Pixlarna är uppbyggda av rader och kolumner som 12

19 tillsammans utgör bilden som framställs på dataskärmen. Vid inläsningen definieras signalerna till gråskalevärden vilket utgör bilden man tagit (Jönsson, 1999, kap 9, s.18). Inom mammografiundersökning är det viktigt att få fram detaljrikedomen i bilden vilket gör att man använder sig av pixelsidor mellan 0,05-0,1 mm för att så små förändringar som möjligt ska kunna påvisas vid bildtagningen. För att kunna se de små förändringarna är det även viktigt att ha en bra monitor som kan visa de små förändringarna. Om man jämför filmbas systemet och framtidens digitala system, så kan man se att den geometriska upplösningen är bättre i filmbas systemet medan det direktdigitala systemet erbjuder stora möjligheter vid bildbehandlig. Bilden kommer efter några sekunder upp på dataskärmen vilket gör det lättare att överskåda bilden. Med bildbehandling kan man påverka kontrasten i bilden utan att ta om bilden. Man får mer djup i bilden och på så sätt kan man se små strukturer. Med digitala system minskas behovet av arkiv för röntgenfilm och istället använder man sig av datorns möjligheter att lagra information (Jönsson, 1999, kap. 9, s.18). Med det digitala systemet kommer svärtningskontrollerna bort. Istället kommer det därför att bli viktigt att kontrollera bruset i bilden. Dessa kontrollprogram kan skilja sig mellan tillverkaren och beroende på vilket system man valt. Trots den nya teknikens intågande kommer mätningar på bildkvalitet att göras. 6.3 CAD Computer aided detection CAD är en ny teknik som kommit i samband med den digitala mammografins utveckling. Det är ett nytt hjälpmedel som ska finns tillhands för läkaren vid granskning av bilder. Med hjälp av CAD granskar datorn bilden som har tagits. För att detta ska gå så skickar man rådatabilden till en speciell server där bilden bearbetas. Systemet är uppbyggt av algoritmer som används till att förstärka kantlinjer och jämna ut anatomiska strukturer i mjukdelarna allt för att få en ökad detaljupplösning i bilden (Neubeck, 2006, s.39). Utifrån tröskelvärden markerar systemet ut det avvikande området. Datorn märker därefter ut förändringar som läkaren får titta närmare på och jämföra med egna analyserade bilder. Den nya tekniken tar tid och är inte helt perfekt. CAD kan även göra felmarkeringar i bilden. Systemet är dock under utveckling. Utifrån tre aspekter utvecklar man CAD systemet: Uppdelning, proportionen träffar och genomsnittliga antalet felträffar per bild. Utifrån stickprover utvecklar man 13

20 datasystemet med höga antal träffar för att skapa ett så säkert system som möjligt ( 6.4 Bildlagring Inom den analoga mammografin tas varje bild ut på film. De ansenliga mängder film som framkallas gör att stora utrymmen för arkivering behövs. Inom den digitala tekniken kommer i stället bilderna lagras i PACS (Picture Archiving and Communication System). PACS är ett bildöverförings system där flera datoriserade arbetsstationer förbinds med ett centralt datoriserat bildarkiv via ett nätverk. För att mammografibilderna ska kunna visas utan att viktig information försvinner ställer man stora krav på monitorerna. Dessa bör ha hög detaljupplösning (Jacobson, 1995, s.664). 7 STRÅLGEOMETRI Mammografi har en unik strålgeometri. Vid en vanlig röntgenundersökning använder man sig av en centralståle var efter man ställer in undersökningsområdet. Inom mammografi använder man sig bara av halva strålfältet, halvfältsteknik. Den projicerade fokusen blir därför mindre i och med att hela strålfältet inte utnyttjas. Med denna teknik kan man vara säker att hela bildplattan bestrålas. Det beror på att man har installerat en fast bländare som anpassas till bildplattan som används. Området kring bröstet blir då helt svart vilket hjälper läkaren vid granskningen av bilderna (Neubeck, 2006, kap. 7, s.5). 8 STRÅLSKYDD Mammografi skiljer sig från andra röntgenundersökningar i det avseendet att det är en hälsoundersökning som man utför med 18 till 24 månaders mellanrum. Hälsoscreeningen genomförs på ett stort antal besvärsfria kvinnor vilket gör att stråldosen är mycket viktig att kontrollera och det finns strikta regler för detta. Statens strålskyddsinstitut har därför tagit fram riktlinjer som mammografin ska följa. Sedan mammografin startade i mitten på talet så har stråldosen sänkts betydligt. I dag så räknar man att en hel mammografiundersökning ger ca 0,1 msv ( Enligt strålskyddslagen (1 988:220) är en röntgensjuksköterska skyldig att informera 14

21 patienten om den strålning som mammografiundersökningen ger. För att ge kvinnorna så lite strålning som möjligt så kräver SSI regelbundet kontroller på utrusningen. Dagligen ska utrustningen kontrolleras och bildtagning testas. Med hjälp av fantomen gör man det dagliga testet genom att använda samma tryck under bildtagningen. En gång per år skall man även utföra en grundlig kontroll av utrustningen för att upprätthålla kvaliteten och minska stråldosen ytterligare ( 8.1 Olika faktorer som avgör stråldosen vid mammografi. Vid ingångsdosen så påverkas strålkvaliteten genom brösttätheten och ändrad strålkvalitet. Utgångsdosen bestäms av raster, skärm-film-framkallning eller digital detektor. Utgångsdosen kan mätas direkt. Medelstråldosen är direkt relaterad till risken för bestrålning. Denna del kan inte mätas utan beräknas från EU: s dosprotokoll. En annan viktig del för att minska strålningen till kvinnorna är att komprimera bröstet så mycket som möjligt. Med ett väl komprimerat bröst så minskar man mas tiden till patienten (Neubeck, 2006, kap. 7, s.2). 15

22 9 DISKUSSION OCH SLUTSATS Utifrån litteraturstudier och samtal med personalen på mammografienheten tyder det på flera fördelar med en övergång från analog till digital mammografi. I och med övergången till digital mammografi kommer man ifrån monotona arbetsrörelser med axlar, armbågar, handleder och tummgrep som sliter på kroppen. Genom att minska de monotona rörelserna skapar en bättre arbetsmiljö för röntgensjuksköterskan. Med övergång kommer man ifrån hanteringen av framkallnings- och fixeringsvätskor, vilket både sparar på röntgensjuksköterskan och miljön. Det nuvarande analoga systemet är både tids och utrymmeskrävande. I samband med digitaliseringen skapas mer lediga utrymmen där framkallningsmaskiner och bildgranskningsskåp idag finns. Utrymmen som kan utnyttjas till undersökningsrum. Arbetsmomenten med analog bildhantering försvinner vilket sparar på röntgensjuksköterskans axlar och leder. Det skapar bättre arbetsförhållanden och friskare personal. Med den digitala tekniken kan man upparbeta bilden vilket ger stora möjligheter till att utveckla system för granskning. Utifrån forskning som gjorts mellan analog och digital mammografi har man sett att skillnaden mellan de två teknikerna har visat sig vara likvärdiga. Detta genom att utvecklingen med utrustning och monitorer har utvecklas stor under de senaste åren. Med den nya tekniken kan man förstora upp områden i bilden som avviker från bröstvävnaden. Genom omkonvertering ges möjligheten till att se på bilden ur ett annat perspektiv. Med ett digitalt system ges även möjligheter till extern granskning av bilder och vid behov kan även en läkare från ett annat sjukhus granska bilderna. Vilket kan behövas beroende på att de krävs två radiologer att gå igenom mammografibilderna innan de godkänns. Trots den nya tekniken krävs tid för kontroller av utrustningen med fantom och kalibrering av program. Allt för att upprätthålla en så god strålhygienisk verksamhet som möjligt. Ur strålsynpunkt har studier visat att mammografi har en låg strålning. Med den nya tekniken kan stråldosen minskas genom att man inte behöver ta extra bilder beroende på att man kan se bilden efter exponering. Nackdelen med den digitala mammografin är att kravet på pixlar är stort. Inom mammografi söker man små förändringar i bröstvävnaden vilket kan förknippas med stora svårigheter. För att få fram en så detaljrik bild som möjligt ställer man höga kravet på antalet pixlar vid 16

23 bildtagningen. Är pixlarna för stora faller viktig bildinformation bort vilket kan vara livsavgörande för en kvinna. Även upplösningen på datamonitorerna har höga krav detta för att datorn ska kunna visa upp bilder med de höga pixel antal man använder sig av. Monitorer med för låg prestanda kan resultera i informations bortfall i bilden. Servicen på monitorerna är viktig att den hålls efter då antalet döda pixlar kan förvränga bilden som visas. En annan nackdel är väntetiden mellan exponeringarna, datorn tar sin tid för att upparbeta bilden, vilket påverkar att inte lika många kvinnor kan tas in för hälsoscreeningen som tidigare. Ute på den mobila screeningverksamheten ges nya möjligheter att kvalitetsgranska bilderna på plats. Kvinnan behöver inte komma tillbaka för att komplettera någon bild på grund av dålig bildkvalitet eller felprojektion. Man får en snabb översikt över bilderna och utrustningens kvalitet. Vilket även skapar mindre köer för eventuella bildomtagningar. Vid den mobila verksamheten ställs höga krav på utrustningen, i och med långa transportsträckor är det viktigt att den håller. Nackdelen är att utrustningen är både känslig för temperatur, fukt, kyla, slag och stötar. Det gör att det är viktigt att alltid upprätthålla en stabil inomhusmiljö och minimera risken för slag och stötar under transport. Efter varje flytt är det viktigt att kvalitets granska utrustningen för att så snabbt som möjligt kunna åtgärda eventuella fel. Vid en digitalisering finns valet mellan två olika bildsystem, bildplattor och direktdigitalt. Med bildplattor kan sjukhuset behålla den redan befintliga utrustningen och komplettera med en bildplatteavläsare. Medan direktdigitala system kräver byte av all utrustning detta beroende på att systemen kräver en direktdigital bildavläsare. Efter att bildavläsaren exponeras av röntgenstrålarna kommer bilden upp på dataskärmen efter några sekunder. Metoden är enkel och säker då det är svårt att göra förväxlingar mellan bild och patient. Utrustning blir allt snabbare ju mer utvecklingen går fram och skapar mer möjligheter. Utifrån vilket fabrikat man väljer kan även konförstoringen väljas bort och ersättas med datorns förstoringsprogram. Den analoga utrustningen som finns idag ute i verksamheten är gammal och sliten. Vilket har resulterat i att avsaknaden av reservdelar finns för några maskiner. För Norrbottens del blir därför bytet av maskiner ett måste för att fortsätta upprätthålla screeningverksamhet på fortsatt hög nivå. Dagens utrustning har visat svårigheter i att klara korta exponeringstider som krävs med film-skärm-system. För övrigt är utrustningarna i gott skick trots åldern på 17

24 maskinerna. Dagens analoga verksamhet som finns har låga driftkostnader då utrustningen är gammal och slutbetald. Istället får man räkna in stora kostnader av film, framkallningsvätskor och underhåll. Kostnaderna som tillkommer är transporter av filmer till och från mammografienhetens screeningverksamheter ute i länet. Till den manuella bildhanteringen krävs mycket tid och kompetent personal. Vid en digitalisering ökas möjligheten till att utveckla verksamheten och minska vårdköerna inom Norrbotten. Den stora nackdelen med den digitala övergången är att kostnaderna blir stora, system som måste bytas ut och driftstoppa måste räknas in. Investeringskostnader för en direktdigital mammografiutrustning ligger omkring 2,5 till 3,5 miljoner svenska kronor. För Norrbottens del skulle det innebära minst fyra mammografiutrustningar för att täcka de antal de har idag. Utöver de behöver man tilläggsutrustning för att bedriva den kliniska verksamheten och arbetsstationer för diagnostik, omkring två miljoner. Ett sätt att hålla kostnaderna är att istället för att investera i ny utrustning övergå till ett leasingavtal. Då man enbart betalar för vad man nyttjar i systemet. Vid övergången krävs även ombyggnationer för den nya utrustningen och nya mobila mammografivagnar alternativ stationära mottagningar för fortsatt bedrivning av hälsoundersökningar. Långsiktligt minskar man kostnader med en övergång till digitala system då många moment som filmtransport och manuell hantering av bilder undviks. 18

25 REFERENSLISTA Skriftliga källor Backman, J. (1998). Rapporter och uppsatser. Lund: Studentlitteratur. Bontrager, K. L. (2001). Textbook of radiographic positioning and related anatomy. USA: Mosby, inc. Jacobson, B. (1995). Medicin och teknik. Lund: Studentlitteratur. Jönsson, B-A., Jönsson, L., Nilsson, U. Röntgendiagnostikens fysik. (1999). B-A. Jönsson (Red.). Strålning i hälso- och sjukvård (pp. 1-28). Institutionen för radiofysik, Lunds universitet: Lund. Kodak. (1997). Röntgenhandbok. Volym 1, Volym 2, Volym 3. Kodak. Norrbottens läns landsting. Metodbeskrivning klinisk mammografi Osterman, G. (1994). Kompendium i diagnostisk radiolog. Uppsala: Trycksaksmäklarna. Petterson, H., Egund, N., Sigfùsson, B., Skkjennald, A., Standertskjöld-Nordenstam, C-G. (1993). Nordisk lärobok i radiologi. Lund: Studentlitteratur. Sonesson, B., Sonesson, G. (2001). Anatomi och fysiologi. Falkköping: Liber. Strålskyddslag (1988:220) K. Wilow (Red.), Författningshandboken (2004) Stockholm: Liber. Neubeck, R. (2006) Kapitel 7 Datortomografi. Kompendium i röntgenteknologi (pp.1-70) Akademiska sjukhuset, Uppsala. Neubeck, R. (2006) Kapitel 7 Mammografi. Kompendium i röntgenteknologi (pp.1-7) Akademiska sjukhuset, Uppsala. 19

26 Artiklar Dershaw, D. (2006). Status of mammography after the digital mammography imaging screening trial: digital versus film. The breast journal, 12, Pisano, E.D., Catsonis, C., Hendrick, E., Yaffe, M., Baum, J.K., Acharyya. S., Conant, E.F., Fajardo, L.L., Bassett, L., D`Orsi, C., Jong, R., Rebner, M. (2005). Diagnostic performance of digital versus film mammography for breast-cancer screening. The new england journal of medicine, 353, Skaane, P., Young, K., Skjennald, A. (2003). Population-based mammography screening: Comparison of screen-film and full-field digital mammography with soft-copy reading- Oslo I study. Radiology, 229, Skaane, P., Skjennald, A. (2004). Screen-film mammography versus full-field digital mammography with soft- copy reading: Randomized trial in a papulation-based screening program- the Oslo II study. Radiology.232, Övriga källor Statens Strålskydds Institut Tillgänglig: [ ]. Infomedica, Sjukvårdsupplysning Tillgänglig: [ ]. Pressmeddelande - Ny modell gör det lättare att jämföra datorsystem för mammografi Tillgänglig: [ ]. 20

27 Muntliga Källor Lindström Bjarnestig, Lena, Leg. Röntgensjuksköterska, Sunderby Sjukhus Åhman, Janet, Leg. Röntgensjuksköterska, Sunderby Sjukhus Sectra Agfa Figurförteckning 1. Kvinnobröst, [ ] 2. Röntgenröret uppbyggnad, [ ] 3. Bröstkompresstion, [ ] 21