Radiofysikavdelningen

Transkript

1 Sektionen för Röntgenfysik, US, Linköping Laboration bildkvalitet vid konventionell röntgen, nu med bäckenbilder Jonas Nilsson Althén och Michael Sandborg Leg. sjukhusfysiker US Linköping Rapport Radfys Ansvarig utgivare Michael Sandborg

2 Laboration: Bildkvalitet vid konventionell röntgen Syfte: Denna laboration syftar till att öka förståelsen för vad som händer med bildkvaliteten och i viss mån även patientstråldosen när man varierar olika parametrar. De parametrar som varieras är: Rörspänning (kv), rörladdning (mas), objekt-tjocklek, fokusstorlek, fältstorlek, förstoringsgrad och raster. Laborationen är uppbyggd så att så få parametrar som möjligt varieras i varje moment för att man bättre ska kunna fokusera på en enskild effekt i taget. För att så effektivt som möjligt illustrera olika fysikaliska effekter har ett dedicerat bildkvalitetsfantom använts. I direkt anslutning till dessa bilder finns även bilder av mer människolika fantom för att mer realistiskt kunna visa de kliniska effekterna av olika parameterändringar. Definitioner: För att definiera begreppet bildkvalitet behöver man i huvudsak tre olika begrepp: Kontrast: Svärtningsskillnaden mellan det objekt man vill se och den bakgrund som omger objektet. Ju högre kontrast ett objekt har desto bättre framträder det i bilden. Skärpa: Med skärpa menas ett systems förmåga att avbilda en skarp kant. Rent praktiskt brukar man använda sig av begreppet spatiell upplösning som anger hur bra ett system kan upplösa små detaljer som befinner sig nära varandra. Spatiell upplösning brukar anges i antal synliga linjepar per mm (lp/mm). Brus: Ett litet antal fotoner (informationsbärare) i strålfältet ger lite information till uppbyggnad av bilden. Statistiken i bilden är då sämre än med fler fotoner. Detta gör att bilden blir brusig, vilket försämrar bildkvaliteten. Den här typen av brus brukar kallas för kvantbrus. Det finns även andra sorters brus som t ex. elektroniskt brus och detektorbrus. Normalt sett är det kvantbruset som dominerar. I samband med begreppet stråldos förekommer termen Dos-area produkten, DAP-värdet vilket är den totala dosen som infaller mot kroppen från röntgenstrålningen under en bestrålning. Vet man denna kan man om den bestrålade massan är känd beräkna medelabsorberad dos som energy imparted dividerad med bestrålad massa. Förhållandet mellan mängden spridd strålning (S) och primär strålning (P), vid bilddetektorn kallas spridd-till-primärkvoten S/P, och påverkas av om man använder raster eller luftgap (eller både och) som metod för att ta bort den kontrast-försämrande spridda strålningen. Man brukar säga att kontrasten, C, reduceras med faktorn, Contrast Degradation Factor, CDF=(+S/P) - dvs. om S/P är hög blir CDF låg och kontrasten reduceras. Utförande: För varje bildgrupp försök avgöra hur kontrast, skärpa och energy imparted varierar för de olika inställningarna. Använd gärna de mät- och förstoringsmöjligheter som finns tillgängliga för att kunna bestämma kontrast och spatiell upplösning så noggrant som möjligt. Bilderna finns under patienten Alarik von Cnaas och har undersökningsnummer SERLIN (primär) och LIN75579.

3 Moment : Rörspänningens inverkan på bildkvaliteten bildnr Parameter som varieras Kontrast (högre/lägre) Skärpa (lp/mm) DAP-värde (större/mindre) SLUTSATSER Hängning [ :44:] mas [ :59:44] 50 kv, 8 mas Hängning [ :44:] mas 4 [ :56:07] 5 kv,, mas Hängning Bäckenbilder 5 [ :49:45] 45 mas 6 [ :0:04] 60 kv, 4 mas Hängning 4 Bäckenbilder 7 [ :49:45] 45 mas 8 [ :04:4] 90 kv,,8 mas

4 Moment : Objekttjocklekens inverkan på bildkvaliteten bildnr Parameter som varieras Kontrast (högre/lägre) Skärpa (lp/mm) DAP-värde (större/mindre) SLUTSATSER Hängning 5 [ :44:] mas, 0 cm plexi [ :04:] Hängning 6 [ :44:] 4, mas, 0 cm plexi mas, 0 cm plexi 4 [ mas, 5:07:09] 5 cm plexi Hängning 7 Bäckenbilder 5 [ :49:45] 45 mas 6 [ ::50] 84, mas, + cm plexi

5 Moment : Fältstorlekens betydelse för bildkvaliteten bildnr Parameter som varieras Kontrast (högre/lägre) Skärpa (lp/mm) DAP-värde (större/mindre) SLUTSATSER Hängning 8 [ :44:] [ ::] mas, 0x0 cm fält 45 mas, 0x0 cm fält Hängning 9 Bäckenbilder 45 [ mas :49:45] 4 [ ::59] 4, mas, Ej inbländat

6 Moment 4: Rastrets betydelse för bildkvaliteten bildnr Parameter som varieras Kontrast (högre/lägre) Skärpa (lp/mm) DAP-värde (större/mindre) SLUTSATSER Hängning 0 [ :44:] mas, med raster [ :4:58] 6,9 mas, utan raster Hängning Bäckenbilder 45 [ mas, med :49:45] raster 4 [ ::5] 9,7 mas, utan raster Moment 5: Fokusstorlekens inverkan på bildkvaliteten bildnr Parameter som varieras Kontrast (högre/lägre) Skärpa (lp/mm) DAP-värde (större/mindre) SLUTSATSER Hängning [ :44:] mas, grov-fokus [ :9:08] 6 mas, finfokus Hängning Bäckenbilder 45 [ mas, :49:45] grov-fokus [ ::] 45, mas, finfokus

7 Moment 6: Effekten av objektförstoring bildnr Parameter som varieras Kontrast (högre/lägre) Skärpa (lp/mm) DAP-värde (större/mindre) SLUTSATSER Hängning 4 [ :44:] mas, grovfokus [ :5:45] Hängning 5 [ :44:] 7,7 mas, 0 cm luftgap grovfokus mas, grovfokus 4 [ :8:0] Hängning 6 [ :44:] 6 mas, 0 cm luftgap grovfokus mas, grovfokus 4 7 [ mas, 0 5:9:] cm luftgap finfokus Hängning 7 Bäckenbilder 5 [ :49:45] 45 mas, grovfokus 6 [ :08:08] 8,9 mas, 4 cm luftgap finfokus

8 Moment 7: Brusets betydelse för bildkvaliteten bildnr Parameter som varieras Kontrast (högre/lägre) Skärpa (lp/mm) DAP-värde (större/mindre) SLUTSATSER Hängning 8 [ :45:50] mas [ :49:44] mas [ :5:] 4 mas 4 [ :5:47] 8 mas 5 [ :57:5] 6 mas 6 [ :00:06] mas 7 [ :0:8] 6 mas 8 [ :04:4] 5 mas Hängning 9 Bäckenbilder [ , mas :9:] [ :49:45] [ :6:9] 45 mas 89,5 mas

9 Facit och försök till förklaringar Moment (Variation av rörspänning): Ökad rörspänning ger försämrad kontrast då attenueringsskillnaden mellan olika material minskar med ökande energi. Spatiell upplösning påverkas inte nämnvärt av rörspänningen men ett fenomen kallat fokusblomning ger något sämre spatiell upplösning för 50 kv än för 5 kv. Fokusblomning innebär att laddningsansamlingen vid anodtallriken blir så stor att det till viss del upphäver det pålagda spänningsfältet och gör att elektronerna sprids över en större yta på anoden vilket resulterar i ett större fokus. Detta fenomen kan uppträda när man exponerar med låg kv och hög mas. DAP-värdet minskar med ökande energi eftersom en större andel av strålningen går rakt igenom kroppen och träffar detektorn. Moment (Variation av objekttjockleken): Kontrasten minskar med ökande objekttjocklek dels på grund av att mängden spridd strålning ökar och dels på grund av att primärkontrasten minskar ju tjockare objektet är, dvs kontrastdetaljens tjocklek i förhållande till totala tjockleken minskar. Spatiella upplösningen ändras inte med objekttjockleken i det här fallet beroende på att den försämring man kunnat vänta sig pga ökad mängd spridd strålning kompenseras av ökad förstoring. DAP-värdet ökar med ökande tjocklek eftersom strålningen har en längre väg att gå och en större andel hinner absorberas. Moment (Variation av fältstorleken): Kontrasten minskar med en faktor CDF=(+S/P) - för ökande fältstorlek pga att mängden spridd strålning ökar. Pga att ett raster används minskar inte kontrasten så mycket. Primärkontrasten påverkas inte. Spatiella upplösningen ska inte påverkas i någon större utsträckning. DAP-värdet ökar eftersom fältstorleken ökar och man bestrålar en större del av objektet. Moment 4 (Inverkan av raster): Kontrasten är högre med raster än utan beroende på att mängden spridd strålning minskar. Kontrastdegraderingsfaktorn CDF=(+S/P) -. Spatiella upplösningen ökar med raster eftersom kontrasten ökar och ger större möjlighet att urskilja upplösningsrastret. DAP-värdet ökar vid användning av raster pga att rastret absorberar både primär och sekundär (spridd) strålning innan den träffar detektorn vilket måste kompenseras med högre output från röret. Jfr mas-värdena för de två bilderna! Moment 5 (Inverkan av fokusstorlek): Kontrasten påverkas inte av fokusstorleken. Spatiella upplösningen ökar med minskande fokusstorlek eftersom den geometriska oskärpan minskar (se figur nedan). DAP-värdet påverkas inte av fokusstorleken om inte rörets output påverkas.

10 Moment 6 (Inverkan av geometrisk förstoring): Kontrasten ökar med ökande förstoring eftersom luftgapet mellan objekt och detektor reducerar mängden spridd strålning. Ju större luftgap desto mindre spridd strålning träffar detektorn. Spatiella upplösningen ökar med ökande förstoring om fokus är tillräckligt litet så att den geometriska oskärpan inte begränsar upplösningen. Om fokus är för stort kommer istället spatiella upplösningen att minska med ökande förstoring. DAP-värdet ökar med ökande förstoring eftersom avståndet mellan fokus och objekt minskar och vi har ett divergent fält. Ökat fokus-detektor avstånd ger färre fotoner till detektor för samma mas. Automatiken korrigerar då upp masen vilket gör att DAP-värdet ökar. Moment 7 (Brusets inverkan på bildkvaliteten): Kontrasten påverkas något av bruset i bilden. Mindre brus ger större möjlighet att urskilja objekt med låg kontrast. Spatiella upplösningen ökar med minskande brusnivå. DAP-värdet ökar med minskande brusnivå eftersom bruset minskas genom att stråla med en högre dos. Notera vad som händer med bildkvaliteten när stråldosen ökar kraftigt! Fokus Testraster Detektor

11 Förteckning över bilder i laborationen nr kv mas fokus raster luftgap fält plexi FFD hängning bäcken grov ja nej 0x ,,, 7 bäcken 60 4 grov ja nej 0x40 05 bäcken 90,8 grov ja nej 0x bäcken , grov ja nej 0x bäcken , grov ja nej x bäcken ,7 grov nej nej 0x40 05 bäcken , fin ja nej 0x40 05 bäcken ,9 fin ja 4 0x bäcken 9 70, grov ja nej 0x bäcken ,5 grov ja nej 0x ländrygg grov ja nej 0x BÖS grov ja nej 0x Lungor grov ja nej 0x NRT grov ja nej 0x , 0,, NRT grov ja nej 0x NRT 6 5, grov ja nej 0x NRT , grov ja nej 0x NRT grov ja nej 0x NRT grov ja nej 0x NRT ,9 grov nej nej 0x NRT 70 6 fin ja nej 0x NRT 70 7,7 grov ja 0 0x NRT grov ja 0 0x NRT fin ja 0 0x NRT 6 70 grov ja 0 0x NRT 7 70 grov ja 0 0x NRT grov ja 0 0x NRT grov ja 0 0x NRT grov ja 0 0x NRT 70 grov ja 0 0x NRT 70 6 grov ja 0 0x NRT 70 5 grov ja 0 0x

12 Appendix Tidigare rapporter från, Universitetssjukhuset i Linköping 999 Radfys-99-0 Utredning av extrafokal strålning på mammografi Michael Sandborg, Jonas Nilsson Radfys-99-0 Personaldosmätning lab 0 US 999 Michael Sandborg, Jonas Nilsson 990 Radfys-99-0 Omgivningsmätning osteoporosenheten 999 Michael Sandborg, Jonas Nilsson Radfys Analys av filmkassation 999 Slutrapport Michael Sandborg, Jonas Nilsson och Jan Persliden Radfys Jämförande mätning av strålskydd med blygummiförkläde och XenoliteTM Michael Sandborg, Jonas Nilsson Radfys Jämförande mätningar av absorberad dos vid röntgenundersökning av sinus med konventionell teknik (Orbix) och datortomografi (CT) Michael Sandborg, Jonas Nilsson Radfys Patientdosmätningar på röntgenavdelningarna i Östergötlands läns landsting Anno Domino 999 Michael Sandborg, Jonas Nilsson Radfys Mätning av spridd strålning på lab 8 och Jonas Nilsson, Michael Sandborg Radfys En bildkvalitetsjämförelse mellan 4 digitala och analoga lungröntgensystem med hjälp av tio kvalitetskriterier Michael Sandborg, Jonas Nilsson Radfys 00-0 Uppskattade huddoser vid röntgengenomlysning i Östergötland baserade på rapporterade genomlysningstider Michael Sandborg och Jonas Nilsson Radfys 00-0 Jämförelse av patientstråldoser vid scoliosundersökning med exponering (lab) och genomlysning (lab 5) Jonas Nilsson och Michael Sandborg Radfys 00-0 Patientstråldoser vid Xe-kontrast CT-undersökningar på NIVA Jonas Nilsson Michael Sandborg och Håkan Pettersson Radfys 00-0 Genomlysningstider och huddoser 00. Michael Sandborg och Jonas Nilsson Radfys 00-0 Laboration bildkvalitet vid konventionell röntgen. Jonas Nilsson och Michael Sandborg Radfys 00-0 Patientstråldoser vid lungemboli och multislice CT Jonas Nilsson och Michael Sandborg Radfys Patientdosjämförelse vid halsryggsundersökningar med konventionell radiografi (Arcosphere) och datortomografi Michael Sandborg Radfys Jämförelse orbixstråldoser mellan Kisa och Lab 7 US Jonas Nilsson Althén Radfys Sinuit på multisnittsdatortomograf Jonas Nilsson Althén Radfys Dosutredning gravid kvinna Jonas Nilsson Althén

13 00 Radfys 00-0 Urografiutredning konventionellt-ct ViN Jonas Nilsson Althén Radfys 00-0 Internkalibrering av KAP-metrar Jonas Nilsson Althén, Michael Sandborg Radfys 00-0 Sammanställning av genomlysningstider och uppskattade huddoser vid röntgenundersökningar med bildförstärkare i Landstinget i Östergötland 00 Michael Sandborg Radfys Patient- och personaldoser vid ablationer i hjärtkatlab på Thoraxradiologen, US Michael Sandborg Radfys Bestämning av dos- och känslighetsprofil för datortomografer Jalil Bahar och Jonas Nilsson Althén Radfys Optimering av DT-kolon på Toshiba Aquilion Jalil Bahar Radfys Bildkvalitet vid projektionsradiografi Michael Sandborg Radfys Sammanställning av genomlysningstider och uppskattade huddoser vid genomlysning med bildförstärkare i Landstinget i Östergötland 00 Michael Sandborg Radfys Utredning av mammografiljusskåpens ljusstyrka i Motala och Linköping Jalil Bahar Radfys Incidentrapport från Motala röntgenavdelning Lab i samband med Philips uppgradering Jalil Bahar Radfys Korskalibrering av Hagner S (Linköping) mot Hagner S (Umeå) Jalil Bahar Radfys Sammanställning och analys av diagnostiska standardstråldoser i Landstinget i Östergötland Michael Sandborg, Jalil Bahar, Jonas Nilsson Althén Radfys Ansiktsskelett en jämförelse mellan CT och konventionell teknik. Jonas Nilsson Althén Radfys Sammanställning patientdosmätningar vid endovaskulär neurokirurgi - för de 00 första patienterna Michael Sandborg Radfys Sammanställning av genomlysningstider och uppskattade huddoser vid användning av röntgenbildförstärkare i LiO 004 Michael Sandborg Radfys Utvärdering av bildkvalitet vid digital lungradiografi vid röntgenklinikerna i Norrköping och Linköping. Michael Sandborg och Jonas Nilsson Althén Radfys Introduktion, klinisk implementering och klinisk bildkvalitetsutvärdering av bildbehandlingsystemet UNIQUE vid Röntgenkliniken i Linköping Michael Sandborg och Jonas Nilsson Althén Radfys Förändringar i genomlysningstider vid användning av röntgen-c-bågar i LiO, Michael Sandborg Radfys Riktlinjer för utredning av fosterdos vid undersökning av gravida med DT LiÖ, Jalil Bahar Radfys Riktlinjer för utredning av fosterdos vid undersökning av gravida med konventionella röntgenutrustningar LiÖ Radfys Fantommätningar på DSA-lab (ViN) för ERCP-undersökningar, Jonas Nilsson Althén

14 006 Radfys Sammanställning av genomlysningstider och patientdoser vid användning av röntgengenomlysningsutrustningar i Landstinget i Östergötland år 005 Michael Sandborg Radfys Genomlysningstider vid användning av röntgen-c-bågar i LiO under 000-talet Michael Sandborg Radfys Utökad personaldosimetri vid elektrofysiologiska ingrepp Michael Sandborg Radfys Miljödosmätningar på röntgenkliniken i Linköping Michael Sandborg Radfys Simulering av neonatallungdoser Jonas Nilsson Althén Radfys Personaldosmätningar vid ERCP i Norrköping Jonas Nilsson Althén Radfys Halsrygg AP kontra PA Jonas Nilsson Althén Radfys Patientstråldoser vid tunntarmspassageundersökning Jonas Nilsson Althén Radfys Miljödosmätningar rtg ViN 006 Jonas Nilsson Althén Radfys Omgivningsdosmätning mammografi ViN Jonas Nilsson Althén Radfys Genomlysningstider 006 Michael Sandborg Radfys Uppföljning av genomlysningstider tom 006 Michael Sandborg Radfys Individuella genomlysningstider 006 Michael Sandborg Radfys DSD-panorama 006 Ebba Helmrot Radfys Verifiering av stråldoser vid hjärt-ct med EKG-triggning Jonas Nilsson Althén Radfys Kortfattad Barracudamanual Jonas Nilsson Althén Radfys Personaldosmätning Op ViN Jonas Nilsson Althén Radfys 007- Kalibrering av KAP-metrar Michael Sandborg Radfys 007- Optimering av exponering på neonatallungor Jonas Nilsson Althén Radfys 007- DSD vid DT-undersökningar på LiM, 007 Henrik Karlsson Radfys Kontroll av KAP-meter, C-båge Henrik Karlsson och Ebba Helmrot 008 Radfys Incident vid lab LiM Henrik Karlsson Radfys Jämförelsemätning PTW-WDCT0 pennjonkammare Jonas Nilsson Althén Radfys Mätning av pulsad genomlysning på lab 5 Jonas Nilsson Althén och Ebba Helmrot Radfys Miljödosmätningar Röntgen US 007 Michael Sandborg Radfys Internkalibrering av CTSD6 Jonas Nilsson Althén Radfys Miljöstråldosmätningar kring mammografiutrustning 007, LiM Henrik Karlsson Radfys Utökad personaldosimetri LMK 008, Michael Sandborg Radfys Jämförelse av ljusmätare X-RITE och Hagner S4, Henrik Karlsson Radfys Utökad personaldosimetri vid ERCP på röntgenrum 4 Röntgenkliniken US Linköping Michael Sandborg Radfys Utökad personaldosimetri vid D colon på röntgenrum 5 Röntgenkliniken US Linköping Michael Sandborg Radfys 008- Utökad personaldosimetri vid Röntgeninterventionslab Endovaskulär neurokirurgi ANOP-C, US Linköping, Michael Sandborg

15 Radfys 008- Uppföljning av genomlysningstider med röntgen-c-bågar i LiÖ Michael Sandborg Radfys 008- Sammanställning av genomlysningstider och patientdoser vid användning av röntgengenomlysningsutrustningar i Landstinget i Östergötland år 007 Michael Sandborg Radfys Diagnostiska standarddoser i LiÖ från röntgendiagnostiska undersökningar Michael Sandborg Radfys Förexponering av svåra röntgenprojektioner - en dosanalys Michael Sandborg Radfys Individuella genomlysningstider med röntgen-c-bågar i LiÖ 007 Michael Sandborg Radfys Omgivningsdosmätning på stenkrossen ViN 008 Jonas Nilsson Althén Radfys Jämförelse mellan olika CTDI-mätprober Jonas Nilsson Althén Radfys Rapport 008_9 Laboration bildkvalitet vid konventionell röntgen nu med bäckenbilder Jonas Nilsson Althén och Michael Sandborg