CDRAD et fantom til kontroll av bildekvalitet og optimalisering? Bente Konst og Jacob Nøtthellen.

CDRAD et fantom til kontroll av bildekvalitet og optimalisering? Bente Konst og Jacob Nøtthellen.

.. the effectiveness with which the image can be used for its intended task. ICRU Report 54 page 1

CDRAD: Er målingene til å stole på? Brukt til kvalitetskontroller og p g optimalisering (DIMOND III, KCARE, Zoetelief J, van Soldt R T M, Suliman I I, Jansen J T M, Bosmans H. Quality control of equipment used in digital and interventional radiography. Radiation Protection Dosimetry 2005. Vol 117 No. 1-3 pp 277-282.) ) Er målingene nøyaktige? Gir måleresultatene informasjon om bildekvalitet? lit t?

CDRAD Diameter (mm) Product diameter x depth 8.0 2.4 3.2 4.0 4.8 6.4 8.0 10.4 12.8 16.0 20.0 25.6 32.0 40.0 50.4 64.0 6.3 1.9 2.5 3.2 3.8 5.0 6.3 8.2 10.1 12.6 15.8 20.2 25.2 31.5 39.7 50.4 5.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.5 8.0 10.0 12.5 16.0 20.0 25.0 31.5 40.0 4.0 1.2 1.6 2.0 2.4 3.2 4.0 5.2 6.4 8.0 10.0 12.8 16.0 20.0 25.2 32.0 3.2 1.0 1.3 1.6 1.9 2.6 3.2 4.2 5.1 6.4 8.0 10.2 12.8 16.0 20.2 25.6 2.5 0.8 1.0 1.3 1.5 2.0 2.5 3.3 4.0 5.0 6.3 8.0 10.0 12.5 15.8 20.0 2.0 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.6 3.2 4.0 5.0 6.4 8.0 10.0 12.6 16.0 1.6 0.5 0.6 0.8 1.0 1.3 1.6 2.1 2.6 3.2 4.0 5.1 6.4 8.0 10.1 12.8 1.3 0.4 0.5 0.7 0.8 1.0 1.3 1.7 2.1 2.6 3.3 4.2 5.2 6.5 8.2 10.4 1.0 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.3 1.6 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0 6.3 8.0 0.8 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.3 1.6 2.0 2.6 3.2 4.0 5.0 6.4 0.6 0.2 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.5 1.9 2.4 3.0 3.8 4.8 0.5 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.7 0.8 1.0 1.3 1.6 2.0 2.5 3.2 4.0 0.4 0.1 0.2 0.2 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.3 1.6 2.0 2.5 3.2 0.3 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.5 1.9 2.4 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.3 1.6 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0 6.3 8.0 Depth (mm) Figure 1. Schematic view of the CDRAD phantom. For each diagonal the product of diameter and depth is approximately equally.

CDRAD-fantom automatisk vurdering av bildene. IQF inv 15 i= 1 100 C i D i, th D i,th er terskeldiameteren i kontrastkolonne i. For kolonner hvor man ikke ser noen hull blir D i,th satt til 10.00 mm. For kolonner hvor man ser alle hull blir D i,th satt til 0.3 mm. Hvis du ser alle hullene er IQFinv = 8.89

Øvrig utstyr FP-lab fra Decotron med Canon detektor (CXDI-40EG). CR system fra Fujifilm, bildeplatene ble lest av FCR XG-1. PMMA, (30 x 30 x 2) cm. Excel til beregninger.

Måleoppsett og eksponeringsverdier DR og CR: 10 cm PMMA over og under CDRAD. Fantomet inntil detektor. CR DR SID (cm) 117 180 kv 125 125 mas (nominell) 5.5 8, 10, 12.5, 16, 20, 25, 50,,,, 8,100, 8 Antall 20 8, 8, 8, 8, gjentakelser

Beskrivende statistikk like bilder IQF Inv DR 100 images IQF inv CR 20 images Gjennomsnitt 2.979 Gjennomsnitt 0.884 Median 2.955 Median 0.88 0.2396441 0.0505131605051316 Standardavvik (8.0 %) Standardavvik (5.7 %) 0.02396441 0.01129509 Standardfeil (0.8%) Standardfeil df (1.3 %) Kur(s)tosis 0.39704716 Kur(s)tosis 1.05590098 Skjevhet 0.30227271 Skjevhet 0.23727875 Område 134 1.34 Område 0.22 25 20 ) obabilty (% 15 10 30 20 5Standardavvik for mas er 0.3% for DR og 1.8 % for CR. 10 0 0-5 IQFinv 0,7 0,8 IQFinv 0,9 1 Pr 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 60 50 Pr robability (% %) 40

Beskrivende statistikk CDRAD Analyser på samme bilde CR: CDRAD Analyser på samme bilde 8 ganger. g Må definere hjørnene på fantomet. Standardavvik 4.78 %. DR: CDRAD Analyser på samme bilde 8 ganger. Trenger ikke å definere hjørnene selv Standardavvik 0 %.

IQF inv versus mas inv IQF 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 10 20 30 40 50 60 Dose (mas) Standardavvikene for hver mas med en gruppe på 8 bilder varier fra 4-8%

IQF inv Hva sier IQF inv oss? En godhetsfaktor? Hvor stor forskjell i IQF inv må det være for at det er reell endring i bildekvalitet?

Rose: IQF inv h SNR S D A d D δ 2 d = δ d N D A δ D Diameter (mm) Product diameter x depth 8.0 2.4 3.2 4.0 4.8 6.4 8.0 10.4 Hvor D er dose, A (mm 2 12.8 16.0 20.0 25.6 32.0 40.0 50.4 64.0 ), d (mm) and δ (mm) er 6.3 1.9 2.5 3.2 3.8 5.0 6.3 8.2 10.1 12.6 15.8 20.2 25.2 31.5 39.7 50.4 5.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 6.5 8.0 10.0 12.5 16.0 20.0 25.0 31.5 40.0 henholdsvis arealet, dybden og diameter av hullet. 4.0 1.2 1.6 2.0 2.4 3.2 4.0 5.2 6.4 8.0 10.0 12.8 16.0 20.0 25.2 32.0 3.2 1.0 1.3 1.6 1.9 2.6 3.2 4.2 5.1 6.4 8.0 10.2 12.8 16.0 20.2 25.6 2.5 0.8 1.0 1.3 1.5 2.0 2.5 3.3 4.0 5.0 6.3 8.0 10.0 12.5 15.8 20.0 2.0 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.6 3.2 4.0 5.0 6.4 8.0 10.0 12.6 16.0 Formelen 1.6 0.5 er 0.6 gyldig 0.8 1.0 g 1.3 så 1.6lenge 2.1 2.6 3.2 SNR 4.0 5.1 er 6.4begrenset 8.0 10.1 12.8 av 1.3 0.4 0.5 0.7 0.8 1.0 1.3 1.7 2.1 2.6 3.3 4.2 5.2 6.5 8.2 10.4 kvantestøy. 1.0 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.3 1.6 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0 6.3 8.0 0.8 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.3 1.6 2.0 2.6 3.2 4.0 5.0 6.4 0.6 0.2 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.5 1.9 2.4 3.0 3.8 4.8 05 0.5 02 0.2 02 0.2 03 0.3 03 0.3 04 0.4 05 0.5 07 0.7 08 0.8 10 1.0 13 1.3 16 1.6 20 2.0 25 2.5 32 3.2 40 4.0 0.4 0.1 0.2 0.2 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.3 1.6 2.0 2.5 3.2 0.3 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.5 1.9 2.4 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.3 1.6 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0 6.3 8.0 Figure 1. Schematic view of the CDRAD phantom. For each diagonal the product of diameter and depth is Burgess A E. The Rose model, revisited. J.Opt.Soc.Am A Vol 16 No3 approximately equally. March 1999. 633-646. D Depth (mm)

IQF inv h og IQF inv D IQF IQF IQF = 15 h 2 h =, th i=11 15 15 C i D i SNR S = δ N d D 1 D2 D SNR IQF D D = 2 IQFinv IQF inv IQF 1 2 IQF 2 inv1

Rose 1 /mas IQFinv 2 / 0,1 1 10 100 IQFinv 2 Dersom CDRAD-målingen følger Rosemodellen vil kurven være vannrett. Vi ser at den er rimelig vannrett bortsett fra for 50 mas, men det er mas en hvor detektoren i følge spesifikasjonene sj vil gå i metning med det oppsettet vi har brukt.

8 % standardavvik i IQF inv D 2 2 D1 IQFinv2 D1 (1.08 IQFinv1 ) = = = D 2 2 IQFinv IQFinv 2 1 1 1 1.17 Det betyr at vi ikke kan skille mellom bilder som er tatt med doseforskjell på 17%. Grafen viser at hvis vi skal ha et klart skille på IQF inv må doseforskjellen 4,5 være 60%! 4 Eller for å se en liten 3,5forskjell på SNR på ulike 3 laboratorier må forskjellen 2,5 være minst tilsvarende 2 en 17% endring i mas på laboratorium. Finv 1,5 1 0,5 0 IQF, 0 20 40 60 Dose (mas)

Diskusjon tidligere publikasjoner Pascoal A, Lawinski C P, Honey I,et al. Evaluation of a software package for automated quality assessment of contrast detail images comparison with subjective visual assessment. Phys. Med.Biol. 50 (2005) 5743-5757. Test av detektorer: Körner M, Treitl M, Schaetzing R, et al. Depiction of low-contrast detail in digital radiography Comparison of powder- and needle-structured storage phosphor systems. Investigative Radiology Vol. 41. No 7. July 2006 p 593-599 Geijer H. Beckman K-W, Andersson T, et al. Image quality vs radiation dose for a flat-panel amorphous silicon detector: t a phantom study. Eur.Radiol. (2001) 11:1704-1709.

Test av detektorer Fischbach F, Ricke J, Freund T, et al. Flat panel digital radiography comapared with storage phosphor computed radiography. Assessement of dose versus image quality in phantom studies. Investigative radiology vol. 37 No 11. 609-614. Peer S, Neitzel U, Giaconuzzi S M, et al. Comparison of lowcontrast detail perception p on storage phosphor p radiographs and digital flat panel detector images. IEEE Transactions on mediacal imaging. Vol. 20. No.3, March 2001. Veldkampa J H W, Kroft J M L, Boot M V, et al. Contrastdetail evaluation and dose assessment of eight digital chest radiography systems in clinical practice. Eur Radiol. (2006) 16 333-341. 341 Neitzel U, Böhm A and Maack I. Comparison of low-contrast detail detectability with five different conventional and digital radiographic imaging systems. Medical imaging 2000: Image perception and performance, Elizabeth A. Krupinski Editor, Proceednings of SPIE Vol. 3981 (2000)

Test av detektorer Borasi G, Samei E, Bertolini M, et al. Contrastdetail analysis of three flat panel detectors for digital it radiography. Medical Physics. 33, June 2006 1707-1719 Fischbach F, Freund T, Pech M, et al. Comparison of indiretct CsI/A:Si and direct a:se digital radiography An assessment ssm of contrast and detail visualization. Acta Radiologica 44 (2003= 616-621.

Test av monitorer Bacher K, Smeets P, Hauwere A D et al. Image quality performance of liquid crystal display systems. Influence of display resolution, magnification i and window settings on contrastdetail detection. Eur J Radiology 58 (2006= 471-479. Siegfried P, Giacomuzzi S M, Peer R, et al. Resolution requirements for m onitor viewing of digital flat-panel detector radiographs: a contrast detail analysis. Eur Radiol (2003) 13: 413-417. Geijer H, Gejier M, Forsberg L, et al. Comparison of color LCD and Medical-grade Monchrome LCD displays in diagnostic radiology. J Digit Imaging Vol 20, No 2 June 2007 pp 114-121.

Optimalisering Geijer H, Norrman E and Perslide J. Optimizing the tube potential for lumbar spine radiography with a flat panel digital-detector. it d t t BJR, 82 (2009) 62-68. Honey D, Mackenzie A and Evans D S. Investigation of optimum energies for chest images using film-screen and computed radiography.. The British Journal of Radiology, 78 (2005) 422-427.

Diskusjon og konklusjon Det er mer intuitivt å beregne h istedenfor IQF inv. Er presisjonen god nok til å drive kvalitetskontroll og optimaliseringsarbeid med CDRAD? Nei.

Årsak muligheter for forbedring Måler i for små arealer slik at signalet blir for mye påvirket av støyen. Kan redusere mengden PMMA slik at det blir mindre støy, det kan redusere intra-sample variability. Mål SNR fra et større området på detektoren i stedet.

ICRU 54

Takk for oppmerksomheten! Ønsker dere en fortsatt fin dag, og en god helg.