Cyfrowe systemy obrazowania w rentgenodiagnostyce Cz. II kontrola parametrów obrazowania

Transkrypt

1 Cyfrowe systemy obrazowania w rentgenodiagnostyce Cz. II kontrola parametrów obrazowania We współczesnej radiologii nośnikiem informacji diagnostycznej jest obraz uzyskiwany w wyniku przejścia przez ciało pacjenta i zróżnicowania intensywności wiązki promieniowania rentgenowskiego oraz przetwarzania danych zbieranych na detektorach obrazu. Dominującymi systemami obrazowania we współczesnej rentgenodiagnostyce są systemy oparte na cyfrowej prezentacji obrazu diagnostycznego (CR, DR i DDR). Formalnym problemem w Polsce jest fakt, że żaden dokument legislacyjny ani zalecenia krajowe nie regulują standardów, dotyczących zakresu kontroli jakości (parametry) i metodologii pomiarowej dla tych systemów akwizycji obrazu. Takie standardy w postaci raportów pomiarowych zostały stworzone w ramach prac Komisji Europejskiej (np. draft do raportu 91), organizacji profesjonalistów, np. IPEM Wielka Brytania i AAPM Stany Zjednoczone, oraz przez zespoły profesjonalistów akredytowanych przy jednostkach rządowych, np. National Centre for Scientific Research organizacji naukowej wspomaganej finansowo i znajdującej się pod merytoryczną opieką francuskiego Ministerstwa Nauki. Uruchomienie i rutynowa kontrola systemu CR (tabele 5 i 6) Po pierwsze, musi być zmierzona zależność między DDI a dawką, wyrażoną np. w kermie powietrznej (DAK detector air kerma), dawce wejściowej lub dawce powierzchniowej (DAP dose-area product). IPEM w swoich raportach zaleca, aby DDI było zmierzone w funkcji DAK jako metoda kalibracji tego wskaźnika. Natomiast transpozycja do funkcji liniowej powinna się odbyć jako inwersja pomiarów zależności między DAK i DDI, w podobny sposób jak dla STP. Jednocześnie trzeba zwrócić uwagę na zależność DDI od jakości wiązki promieniowania oraz że zależność między DDI i DAK może wyrazić się różnie dla różnych energii tego promieniowania. Dla systemów CR wskaźnik dawki DDI jest związkiem między wartością sygnału odczytanego na obrazie w stosunku do dawki zaabsorbowanej przez płytę obrazową (tabela 1). Te definicje są ściśle określone tylko dla podanej ekspozycji i warunków przetwarzania. Oczywiście testy dla tego wskaźnika należy wykonać w warunkach opisanych w protokołach producenta, jednakże to nie zawsze jest proste do zrealizowania i można stracić dużo czasu na nieadekwatne do systemu procedury QC. Dla uproszczenia testów QC przyjęto warunki standardowe metod kontroli dla wszystkich systemów, np. 70 kvp, 1 mm Cu i 1 minuta opóźnienia między pomiarami. Tabela 1 Definicje DDI dla różnych systemów CR (źródło: IPEM report no 32 part 7) Producent DDI Definicja inżynieria biomedyczna / biomedical engieering Wskaźnik dawki (DDI detector dose indicator) Podstawowa korzyścią cyfrowego obrazowania jest oddzielenie akwizycji i prezentacji obrazu. Większość detektorów cyfrowych ma szeroki zakres dynamiki i szeroki zakres ekspozycji, które zapewniają dobrą jakość obrazowania. Jednak należy wiedzieć, że różne wartości ekspozycji mogą w sposób niejednoznaczny zmieniać czułość systemu lub powodować wzrost liczby sytuacji, w których dawka otrzymana przez pacjenta nie jest optymalna. W związku z tym np. MHRA (The Medicines and Healthcare Products Regulatory Agency) zaleca, aby wszystkie cyfrowe systemy obrazowania w Wielkiej Brytanii miały wskaźnik dawki zaabsorbowanej w detektorze (DDI). Producenci podają różne nazwy i definicje tych wskaźników oraz mają swoje indywidualne podejście do specyfikowania akceptowanych klinicznie wartości DDI. DDI jest parametrem zależnym od jakości promieniowania i różni producenci specyfikują różne warunki energetyczne wiązki promieniowania do kalibracji DDI (dlatego przy testach akceptacyjnych należy przyjąć wartości kalibracyjne dla DDI podane w protokole producenta). Jednakże biorąc pod uwagę wiele różnych definicji, byłoby pożądane, aby ostatecznie stało się możliwe wykorzystanie jednej, spójnej metody kontroli kalibracji DDI w testach rutynowych dla wszystkich typów cyfrowych systemów obrazowania. Wskaźnik DI jest parametrem, pozwalającym na określenie zmian czułości systemu obrazowania oraz na kalibrację i testowanie systemu AEC (Automatic Exposure Control). Wskaźnik DDI zwykle nie ma zależności liniowej od dawki i na potrzeby oceny ilościowej systemów obrazowania wymaga przetransponowania go do funkcji liniowej. K = air kerma Agfa Fuji Kodak SAL (Scan Average Level) S (Sensitivity value) EI (Exposure Index) SAL=402 SK 200 S = speed class 1740 S = K EL=1000log 10expa (K) + C C = 1060 dla GP C = 760 dla HR 1740 Konica S (S-value) S = K Agfa określa wartość lgm, definiowaną jako logarytm mediany wartości skali szarości. Ta wartość jest przeznaczona do sprawdzania obrazów klinicznych, natomiast SAL (scan average level) jest bardziej przydatnym wskaźnikiem do oceny obrazów testowych. Kodak używa pojęcia Exposure Code. Jest to określane przy ustawieniu najwęższej szerokości okna i dopasowaniu czułości, tak by obszar poddany ekspozycji był w połowie czarny i w połowie biały. Ustawienie czułości, gdzie spełniony jest powyższy warunek obrazowania dla tego obszaru, daje wartość Exposure Code. Jeśli cała płyta obrazowa jest poddana ekspozycji jednolicie, Exposure Code w panelu wzorów (Pattern mode) jest w przybliżeniu ekwiwalentem wskaźnika ekspozycji (EI Exposure Index). Wskaźnik DDI powinien być używany w ocenie systemów cyfrowych uważnie, ponieważ może być funkcją nieliniową ekspozycji. Może to być wynik zaniku obrazu utajonego w systemach CR oraz to, że zależność od dawki jest funkcją jakości wiązki promieniowania X. 97 u

2 inżynieria biomedyczna / biomedical engieering Energia promieniowania STP i DDI są parametrami zależnymi od jakości wiązki promieniowania X. STP może być mierzone dla tej samej energii promieniowania, dla której były wykonywane obrazy testowe. Spektrum zalecane przez IPEM do testowania wzmacniaczy obrazu to 70 kvp z filtrem dodatkowym 1 mm Cu na wyjściu lampy. Także dla systemu CR zalecane są te warunki energetyczne. Natomiast AAPM zaleca dla tego testu 75k Vp i filtrację złożoną z 0,5 mm Cu i 1 mm Al, z pozycjonowaniem filtra Cu bliżej wyjścia lampy rtg. Generalnie wszelkie kombinacje filtrów dodatkowych mogą być stosowane w tych pomiarach, zwłaszcza gdy wydaje się to bardziej odpowiednie z punktu widzenia klinicznego zastosowania systemu i pod warunkiem, że jest ten układ wykorzystywany konsekwentnie w następnych testach. IEC specyfikuje kilka warunków energii promieniowania, W przypadku systemów CR: * artefakty Moire patterns w przypadku systemów CR, gdzie są stosowane w obrazowaniu kratki przeciwrozproszeniowej, zarówno nieruchome, jak i ruchome; linie tych kratek mogą pojawić się na obrazach diagnostycznych. Większość producentów stosuje w tych systemach software, który umożliwia usunięcie linii kratek, zobrazowanych jako paski jaśniejsze w stosunku do tła. Jednakże gdy częstość występowania tych pasków w obrazie jest wyższa niż częstotliwość Nyquista, wtedy linie kratki będą zafałszowane. To jest przyczyna złożenia wzorów powszechnie zwanych jako Moire patterns, które mogą niekorzystnie wpływać na jakość obrazu. Ten efekt może być rozwiązany poprzez stosowanie kratek ruchomych i nieruchomych o gęstości linii nie mniejszych niż 70 pl/cm. Idealna Tabela 2 Diagnostyczne spektrum energetyczne wiązki promieniowania X rekomendowane przez IEC (źródło: IPEM report no 32 part 7) Standardowa jakość promieniowania Filtracja dodatkowa Al (mm) kvp Pierwsza warstwa połowiąca (mm Al) SNR2 in_q przez jednostkę kermy powietrznej (mm - 2µGy - 1) RQA RQA RQA RQA które są stosowane w ilościowej analizie obrazów i są używane przez producentów do oceny pracy urządzenia. Spektrum energetyczne zalecane przez IEC coraz częściej ma zastosowanie jako standard jakościowy wiązki promieniowania w pomiarach MTF i NPS (tabela 2). W przypadku pomiarów rutynowych dla wszystkich systemów zalecane jest zastosowane jednolitych warunków pomiaru MTF i NPS, czyli 70 k Vp przy filtracji dodatkowej 1 mm Cu. Analiza obrazów odrzuconych i artefakty Analiza obrazów odrzuconych oraz ocena artefaktów w uzyskiwanych obrazach diagnostycznych jest podstawą do oceny jakości obrazowania oraz przede wszystkim nadzoru nad optymalizacją ekspozycji pacjenta. Spodziewane zredukowanie liczby obrazów odrzuconych w przypadku radiografii cyfrowej oraz możliwość kompensacji niektórych artefaktów, które mogą pojawić się w obrazie klinicznym, pozwoliło na obniżenie średnich dawek otrzymywanych przez pacjentów podczas ekspozycji medycznych. Jednocześnie jednak istnieje niebezpieczeństwo, że przy niewłaściwie skalibrowanym systemie obrazowania, a także przy bardzo szerokim zakresie dynamiki oraz pojemności informacyjnej detektorów cyfrowych w danej pracowni pacjenci mogą być narażeni na wyższe dawki promieniowania, niż wymagane byłyby do uzyskania właściwej jakości obrazu. Najczęstszymi przyczynami powstania obrazów odrzuconych lub artefaktów w tych obrazach są: błąd operatora, wadliwe działanie systemu obrazowania, wadliwy proces przetwarzania obrazu. Najczęstsze przyczyny powstania obrazów klinicznych o niewłaściwej jakości diagnostycznej to: przeeksponowanie i niedoeksponowanie obrazu wprawdzie cyfrowe systemy obrazowania charakteryzują się szerokim zakresem dynamiki, ale możliwy zakres ustawienia ekspozycji może być przyczyną zarówno sytuacji, w której układ detekcji otrzyma zbyt mały sygnał do wykreowania obrazu właściwej jakości (najczęściej wiąże się to ze z niskim SNR, jak i wysoki poziom szumów w stosunku do sygnału użytecznego), albo otrzyma zbyt dużą ilość informacji i spowoduje efekt kompresji informacji obrazowej (zwłaszcza w przypadku systemów o logarytmicznej odpowiedzi na dawkę). To zjawisko może być ukryte podczas przetwarzania informacji diagnostycznej. Główną przyczyną powyższej sytuacji jest niewłaściwa kalibracja systemu AEC. 98 również mogłaby być sytuacja, w której linie kratki byłyby prostopadłe do kierunku skanowania, gdzie filtr czasowy mógłby redukować zafałszowany obraz. Podczas testów akceptacyjnych system CR powinien zostać sprawdzony ze względu na skuteczność tej korekcji. Warunki ekspozycji dla tego testu wymagają ustawienia układu detekcyjnego w odległości ogniskowej kratki w stosunku do źródła promieniowania, ustawienia napięcia na poziomie 70 kvp z filtracją dodatkową 1 mm Cu oraz użycia systemu AEC przy doborze obciążenia prądowo-czasowego. Ocenę obrazu przeprowadza się na monitorze stacji opisowej przy powiększeniu 1:1 i ze względu na obecność artefaktów Moire patterns. Test należy wykonać dla pyty obróconej o 90 stopni oraz dla wszystkich pozostałych wymiarów płyt CR i różnych rozstawów pikseli; * kasowanie płyt CR światłem po każdej ekspozycji i po odczytaniu płyty obrazowej powinny zostać usunięte pozostałe ładunki spułapkowane w obszarze metastabilnym fosforu. Realizowane jest to poprzez naświetlenie płyty CR światłem laserowym o wysokiej intensywności wiązki. Jeżeli kasowanie informacji obrazowej z poprzedniego obrazu nie zostanie wykonane skutecznie, informacje te nałożą się na nowy obraz ( ghost effect ), co powoduje pogorszenie jego jakości diagnostycznej. Efektywność kasowania jest jednym z elementów testów przeprowadzanych rutynowo dla systemów CR. Test dotyczy wszystkich dostępnych płyt obrazowych i detektora DR, które należy wykasować (zresetować) w pełnym cyklu, aby pozbyć się jakichkolwiek sygnałów powodujących artefakty. Tak przygotowany detektor należy zeskanować, w celu sprawdzenia, czy otrzymany obraz jest,,czysty. Całą procedurę należy powtórzyć, jeśli na jakimś detektorze pojawią się jakieś artefakty lub pozostałości poprzedniego obrazu; * zniekształcenia obrazu spowodowane są najczęściej zaburzeniem koincydencji między szybkością sczytywania informacji obrazowej przez wiązkę lasera a szybkością przesuwu płyty CR w skanerze; * uszkodzenie płyty CR lub obecność obcych obiektów; * promieniowanie rozproszone płyty CR powinny być przechowywane w obszarze wolnym od promieniowania rozproszonego, pochodzącego od ekspozycji wykonanej np. dla celów diagnostycznych. Jeżeli płyta obrazowa zostanie przypadkowo naeksponowana promieniowaniem rozproszonym, powstaje dodatkowy sygnał, który może stać się źródłem szumów w obrazie diagnostycznym;

3 * uszkodzenie kasety uszkodzenie kasety przede wszystkim może dotyczyć folii ołowianej, która ma za zadanie wpływ promieniowania wstecznego na płytę obrazową. Jeżeli folia zostanie uszkodzona, to promieniowanie wsteczne od kratki przeciwrozproszeniowej może stać się źródłem artefaktów. W przypadku systemów DR: * wadliwe linie/piksele na ogół są niwelowane w obrazie diagnostycznym w procesie wstępnego przetwarzania, ale jest możliwe, że w ramach tego procesu część z wadliwie działających pikseli nie zostanie skorygowanych w surowym obrazie. Może to powodować, że w obrazie diagnostycznym pojawią się obszary pozbawione informacji diagnostycznej (białe lub czarne elementy punktowe); * Test na obecność uszkodzonych pikseli (Bad pixel map): ocenę tych artefaktów przeprowadza się na obrazie surowym,,pre-processing ten obraz jest kontrolowany na obecność nieskorygowanych uszkodzonych pikseli (zimnych i gorących). Każdy kraj narzuca swoje tolerancje dotyczące dopuszczalnej ilości uszkodzonych pikseli w obrazie. Informacja o nieskorygowanych uszkodzonych pikselach powinna być podana przez producenta, a ich ilość w obrazie testowym nie powinna ulec zmianie w stosunku do ilości pierwotnej. Obraz w tym teście uzyskiwany jest w wyniku ekspozycji jednorodnego fantomu testowego w warunkach klinicznych. Analiza wyników może się odbywać poprzez ocenę wizualną lub poszukiwanie obszaru ROI o dewiacji sygnału większej niż 20%; * efekt szachownicy (checkerboard) detektory cyfrowe są wykonane z wyizolowanych paneli, z których informacje obrazowe są łączone w jedną całość na drodze elektronicznej. Każdy z paneli ma także kilka wzmacniaczy pokrywających odseparowane obszary detektora. Jeżeli odpowiedź jakiegokolwiek z tych wzmacniaczy lub paneli dryfuje, to może to powodować zmianę w poziomie sygnału i powstawanie ciemniejszych i jaśniejszych obszarów w obrazie diagnostycznym lub testowym. Najprostszym rozwiązaniem tego problemu jest wprowadzenie korekcji na płaskość panelu. Efekt szachownicy może pojawiać się także, jeśli temperatura detektora jest znacząco różna od temperatury, w której wykonano jego kalibrację. Wynika to z wrażliwości wzmacniaczy i zmiany ich czułości wraz z temperatura. Dlatego system obrazowania musi mieć kontrolowaną temperaturę detektora; * artefakty, wynikające z łączenia informacji obrazowej z paneli detektora obrazu (stitching artefacts) między płytkami detektora mogą znajdować się potencjalnie luki, których wymiar nie powinien być znaczący z punktu widzenia tworzenia obrazu diagnostycznego (akceptowalne dla diagnostyki ogólnej jest 100 um); * opóźnienie obrazów jeżeli detektor został poddany wysokiej ekspozycji, wtedy pierwotny obraz może być chwilowo wypalany w detektorze. Ponowna kalibracja detektora może zamaskować go. Jednak po procesie kalibracji zamaskowany przez ten proces wypalany obszar może ujawnić się w następnym obrazie. W tej sytuacji detektor wymaga przeprowadzenia ponownej kalibracji; * uszkodzenie warstwy fosforu jeżeli fosfor lub fotoprzewodnik odłączą się od matrycy TFT lub nastąpi sprzężenie światła, wtedy może wystąpić obszar słabszego sygnału lub obszar rozmycia. Jedynym rozwiązaniem w tym przypadku jest wymiana detektora. Przetwarzanie obrazu Ważne w procesie oceny obrazu jest rozpoznanie artefaktów pochodzących od procesu przetwarzania tego obrazu, aby uniknąć pomyłek w jego interpretacji klinicznej. Przyczynami artefaktów pojawiających się w obrazie w wyniku tego procesu są: przeregulowanie sygnału jeżeli stosowane jest w przetwarzaniu wzmocnienie krawędzi w obrazie, wtedy mogą pojawiać się wyostrzenia tego obrazu. Jeśli algorytm wyostrzania obrazu zostanie zastosowany dla obszaru już zawierającego zmiany ostrości w intensywności, wtedy to może wystąpić efekt przeregulowania lub niedoregulowania sygnału; przetwarzanie szumu artefakt, który objawia się nieostrą strukturą obrazu i należy ocenić jego wpływ na jakość obrazu w procedurach QC; niewłaściwa korekcja kolimacji w przypadku obrazów klinicznych system obrazowania może być ustawiony na odnajdywanie granic napromienionego obszaru. Czasem system może znaleźć prostą linię w obrazie, np. kość palca i ustawić na nią granicę obrazu. W obrazie pojawia się wadliwie ustawiona kolimacja. Rozwiązaniem tej sytuacji jest wyłączenie automatycznej kolimacji dla tego obrazu i ustawienie jej manualnie przez technika. Dozymetria IPEM zaleca w swoich raportach standaryzowane warunki ekspozycji oraz układy pomiarowe do przeprowadzania testów i kontroli jakości (tabela 3) systemów obrazowania (oczywiście jeżeli producent systemu nie podaje innych wymagań w stosunku do warunków realizacji kontroli): płyta obrazowa powinna zostać umieszczona w dużej odległości od lampy rtg, najlepiej w większej niż 150 cm, w celu zminimalizowania oddziaływania promieniowania rozproszonego wstecznie należy używać arkusza z gumy ołowianej lub dystansowników pod płytą obrazową (AAPM), w testach należy używać kasty testowej, wielkość pola ma pokrywać największy wymiar kasety, filtry dodatkowe mają być przymocowane na wyjściu obudowy lampy rtg, należy używać standardowych warunków ekspozycji, np. 70 kvp, 1 mm Cu i 10 ugy kermy powietrznej detektora (DAK). Pomiary dozymetryczne mają na celu ustalenie współczynnika ekspozycji, potrzebnego do określenia wartości kermy powietrznej detektora (DAK) w kolejnych testach. Miernik dawki w tych pomiarach powinien znajdować się w odległości około 1,2 m od ogniska lampy rtg (minimalizacja efektu heel ), co najmniej 30 cm powyżej powierzchni stołu lub podłogi i centralnie w osi wiązki promieniowania rtg. Jeśli komora jest położona zbyt blisko podłoża, wtedy można zminimalizować wpływ promieniowania wstecznie rozproszonego przez umieszczenie za nią arkusza gumy ołowianej na powierzchni tego podłoża. Nie jest to wymagane dla detektorów półprzewodnikowych, które nie są podatne na oddziaływanie promieniowania wstecznie rozproszonego. Ekspozycje należy wykonać w warunkach obciążenia prądowo-czasowego, o wartości takiej, aby otrzymana w pomiarach kerma powietrzna wynosiła około 10 ugy na powierzchni kasety i przy obecności na wyjściu obudowy lampy rtg filtra dodatkowego, określonego przez producenta systemu CR. Następnie należy przeliczyć mas do uzyskania wymaganych wartości DAK z zakresu stosowanego klinicznie i wykonać dla tych warunków. W ramach kontroli parametrów dozymetrycznych sprawdza się dla systemu CR także kalibrację DDI, uwzględniając wielkości płyt obrazowych (test wykonuje się dla wszystkich rozmiarów płyt CR). Warunki ekspozycji do tego sprawdzenia wymagają, aby uzyskana wartość DAK na powierzchni płyty wynosiła około 10 ugy dla wyspecyfikowanych przez producenta parametrów filtracji i mas. Oczytanie płyty obrazowej powinno się odbyć zgodne z wymaganiami podanymi przez producenta systemu (tabela 4). Wartości DDI po wykonaniu pomiarów, należy poddać przeliczeniu do liniowej wartości DDI (DAKDDI) z użyciem równań zawartych w tabeli 4. Ważnym w tym teście jest uwzględnienie efektu faddingu (zanikania sygnału inforu inżynieria biomedyczna / biomedical engieering 99

4 inżynieria biomedyczna / biomedical engieering Tabela 3 Testy rutynowe dla systemów CR (źródło: IPEM report no 32 part 7) Testowany parametr Właściwość transferu sygnału (signal transfer properties - STP) Poziom akceptowany Kalibracja DDI 20% Prosta zależność Powtarzalność DDI CoV of DAKDDI < 10% Jednorodność płyt CR Różnice między czytnikami CR Szum ciemny Wizualne sprawdzenie jednorodności i stanu kaset i płyt obrazowych Pomiar jednorodności Zapewnienie skuteczności cyklu odczytowego Widoczność elementów progowego kontrastu Zależność szumu od kermy powietrznej SNR Limitująca rozdzielczość wysokokontrastowa Rozmycie Funkcjonowanie wiązki laserowej Błąd skalowania: pomiar kalibracji Różnica DAKDDI < 20% między płytami CR Różnica DAKDDI < 20% między czytnikami CR Agfa SAL < 100 Fuji wartość piksela < 280 Kodak EI < 80 (płyty GP) EI < 380 (płyty HR) Konica wartość piksela > 3975 Brak widocznych artefaktów Czyste i niezniszczone płyty obrazowe STP korygowane wartościami ROI w średniej +/- 10% Brak obecności duchów w obrazie Porównywane z danymi z innych testowanych systemów lub danymi publikowanymi Porównywane z danymi z innych testowanych systemów Porównywane z danymi z innych testowanych systemów 0,70/2 p Brak rozmyć w obrazie Widoczność niezniekształconej krawędzi wzdłuż całego obrazu Błąd < 4% Błąd skalowania: wartość Wartość w 1 +/_ 0,04 Wzory Moire i kratka przeciwrozproszeniowa Niewidoczne macji obrazowej w czasie). Między pierwszą a dziesiątą minutą po ekspozycji wartość zapisanego sygnału może obniżyć się w granicach 5-10%. Dlatego czas między ekspozycją a odczytem płyty obrazowej na potrzeby tego testu powinien być określony przez producenta. Następnym testem przeprowadzanym na potrzebę oceny parametrów dozymetrycznych obrazowania jest kontrola współczynników zależności zdolności transferu sygnału (STP signal transfer properties) i DDI (zależności między dawką otrzymaną przez detektor obrazu a wartością piksela na uzyskanym obrazie). Test należy wykonać w warunkach standardowych ekspozycji (energia i filtracja dodatkowa) dla DAK wynoszącego od około 1 ugy i do nie mniej niż 20 ugy na powierzchni detektora obrazu. Na uzyskanych obrazach należy odczytać średnią wartość piksela w obszarze ROI (region of interest) o wymiarach około 2 x 2 cm². Uzyskane wartości zmierzonych parametrów należy umieścić na wykresie zależności średniej wartości piksela w funkcji DAK i wykreślić linię trendu wraz z wyznaczeniem współczynnika regresji liniowej R². Dodatkowo w przypadku systemów CR należy wykonywać analizę trendów dla wartości mierzonych parametrów (zwłaszcza dla układów logarytmiczno-liniowych), odnosząc się w tej ocenie do wartości z testów bazowych. Przez pomiar wskaźnika DDI jest kontrolowana krótkoterminowa stabilność i długoterminowa zgodność parametrów systemu z wartościami bazowymi. Dla tego testu należy przyjąć warunki ekspozycji standardowe przy zadanej wartości DAK (IPEM zaleca około 10 ugy lub inną dawkę z zakresu stosowanego klinicznie). Uzyskane obrazy należy odczytać z wymaganym czasem opóźnienia między ekspozycją a procesem odczytu oraz przy standardowych warunkach przetwarzania parametrów obrazu (pre-processing). Z zapisanej wartości wskaźnika dawki detektora należy obliczyć liniowaną wartość DDI (DAKDDI). W przypadku sprawdzenia krótkoterminowej powtarzalności testu pomiary należy powtórzyć co najmniej trzykrotnie. Detektory obrazu płyty obrazowe W przypadku systemu CR ważne jest, aby wszystkie płyty obrazowe znajdujące się w pracowni charakteryzowały się taką samą czułością wynika to z możliwości kalibracji systemu AEC (automatic exposure control) do danej czułości elementów systemu obrazowania. W związku z tym jednym z testów wymaganych dla tego systemu jest kontrola czułości płyt obrazowych. IPEM zaleca, aby ta ocena została przeprowadzona na podstawie informacji dozymetrycznych i uzyskanej wartości piksela. Należy poddać wszystkie płyty obrazowe ekspozycji, tak jak w teście powtarzalności i długoterminowej stabilności Tabela 4 Warunki testu kalibracji DDI dla poszczególnych producentów systemów CR (źródło: IPEM report no 32 part 7) Agfa Fuji Kodak Konica Spektrum energetyczne 75 kvp/1,5 mm Cu 80 kvp/ bez filtracji 80 kvp/0,5mm Cu + 1 mm Al 80 kvp / bez filtracji Proces odczytu 2.5 min opóźnienia S=200 Typ testu System diagnostic Linear sensitometry 10 min opóźnienia System odczytu Semi-Auto L=1 5 min opóźnienia System Pattern mode Bez filtracji 2 min opóźnienia Test 1 G=2 F off Liniowana wartość DDI DAK DAK DDI = DDI ( SAL ) ² 402 DAK DDI = 1740 S System Pattern mode DAK DDI = 1740 S Tabela 5 Zależność dla standardowych warunków ekspozycji (70 KVp, 1 mm CU filtra dodatkowego) (źródło: IPEM report no 32 part 7) Agfa Fuji Kodak Konica DDI dla 10 µgy Zależność między DDI i DAK SAL = 400 K0.5 S = 692 K-1 EI = 421 ln(k)+1170 S = 960 K-1 STP PV= 533 ln(k) PV = 138 ln(k) PV = 422 ln(k) PV = -451 ln(k) PV wartość piksela 100

5 systemu. Należy obliczyć DAKDDI dla każdej z płyt i porównać uzyskane wyniki w stosunku do wartości średniej, obliczonej dla wszystkich obrazów uzyskanych w tym teście. Również należy ocenić płyty obrazowe ze względu na obecność artefaktów, np. wynikających z ich uszkodzenia mechanicznego. Jednorodna czułość systemu obrazowania jest także determinowana powtarzalnością procesu odczytu oraz zgodnością różnych czytników znajdujących się w jednostce. Test dla tych parametrów jest realizowany z użyciem jednej płyty obrazowej, dla której należy wykonać wielokrotnie ekspozycję w powyższych warunkach i za każdym razem po ekspozycji, poddając ją procesowi odczytu. Dla każdej z tych ekspozycji należy zarejestrować DDI i obliczyć DAKDDI. Następnym parametrem kontrolowanym w procesie obrazowania jest obecność w obrazach szumu ciemnego i jego udział w sygnale użytecznym diagnostycznie (szum ciemny opisuje poziom sygnału szumu elektronicznego i dla systemu CR jest określony dla obrazu odczytanego dla nieeksponowanych płyt). W tym celu należy poddać płyty obrazowe dokładnemu czyszczeniu (preferowany długi cykl czyszczenia). Następnie należy niezwłocznie po tym czyszczeniu nieeksponowane płyty poddać procesowi odczytu przy parametrach właściwych i określonych dla tego systemu. Na monitorze stacji opisowej, przy wąskim zakresie okna odczytowego, należy ocenić uzyskane obrazy ze względu na obecność niejednorodności. Należy zarejestrować uzyskane wartości DDI, średnie wartości piksela oraz odchylenie standardowe (SD standard deviation) sygnału w ROI. Uzyskane wartości DDI należy porównać ze specyfikacją techniczną, uzyskany obraz powinien być zgodny z opisem podanym przez producenta, natomiast średnia wartość piksela i SD powinny być zgodne z wartościami uzyskanymi w testach akceptacyjnych. Test należy powtórzyć także dla warunków obrazowania i odczytu informacji diagnostycznej w module wysokiej rozdzielczości. Należy zwrócić uwagę na to, że w przypadku uzyskania wysokiego poziomu sygnału szumu ciemnego źródłem dodatkowego zaburzenia może być obniżenie natężenia światła lasera odczytowego i wzrost wzmocnienia wzmacniacza, który wynika z konieczności korekcji warunków odczytowych. Również w przypadku płyt obrazowych kontrolowana jest ich jednorodność. Analiza jest przeprowadzana na podstawie wizualnej oceny obrazów ze względu na obecność artefaktów lub niejednorodności w poziomach sygnałów. Natomiast ilościowa ocena dla jednorodności płyt CR odbywa się na podstawie wyników uzyskanych w teście przeprowadzonym w warunkach ekspozycji: płyta CR w dużej odległości SSD, ekspozycja zapewniająca dawkę na poziomie kaset około 5 ugy w jej warunkach standardowych. Po wykonaniu pierwszej ekspozycji należy obrócić płytę CR o 180 stopni w tej samej płaszczyźnie (wokół osi wertykalnej) i poddać ją drugiej ekspozycji w tych samych warunkach. Po tym należy odczytać płytę obrazową przy parametrach standardowych tego procesu (takich samych jak dla testu STP) i ocenić obraz ze względu na obecność artefaktów i lokalnych niejednorodności. Używając software owych narzędzi do analizy ROI, należy wykonać pomiar średniej wartości piksela w ROI (2 x 2 cm²) jeden w środku obrazu i po jednym w każdym środku poszczególnych kwadrantów obrazu. Do dalszej analizy należy dokonać liniowania średniej wartości piksela dla każdego z ROI poprzez inwersję równania STP. Należy policzyć średnią dla ROI i maksymalną różnicę od wartości średniej. Ze względu na możliwość pozostania informacji obrazowej z poprzednich ekspozycji (ghost effect lub ghosting) system CR sprawdza się w zakresie skuteczności czyszczenia płyt obrazowych. Realizacja testu rozpoczyna się od ekspozycji płyty obrazowej z umieszczonym na niej materiałem pochłaniającym promieniowanie rtg (np. ołów) w centrum tej płyty. Dla czytników z liniowym źródłem światła laserowego należy użyć w pomiarze największej płyty obrazowej i obiektu paskowego. Pole promieniowania ogranicza się do obszaru nieznacznie większego od położonego na płycie elementu. Należy wykonać ekspozycje przy wysokich wartościach jej parametrów, np. 80 kvp/20 mas, bez filtracji dodatkowej. Po odczytaniu płyty obrazowej należy umieścić ją w tym samym miejscu i wykonać ekspozycje w warunkach jak wyżej, ale bez obecności materiału pochłaniającego w układzie pomiarowym. Następnie należy zmienić wielkość kolimacji do obszaru około 10% mniejszego, niż wynikałoby z automatycznego doboru wielkości pola dla danej wielkości kasety, i wykonać ekspozycję przy małym obciążeniu prądowo czasowym, np. 80 kvp/0,5 mas/bez filtracji dodatkowej. Po tym należy odczytać płytę w warunkach parametrów właściwych dla tego systemu. Ocenę obrazu należy wykonać na monitorze stacji opisowej, dobierając warunki odczytu: wąskie okno przeglądowe i odpowiednio ustawionym poziomem odczytu sygnału. Należy wizualnie ocenić obraz ze względu na obecność pozostałości informacji obrazowej z dwóch pierwszych ekspozycji. Jeżeli w obrazie byłyby one widoczne, należy przeprowadzić ocenę ilościową i odczytać średnią wartość piksela dla tych obszarów oraz obliczyć różnicę w stosunku do średniej wartości piksela z obszaru otaczającego pozostały po pierwszych ekspozycjach obraz. Jednym z podstawowych parametrów określających jakość obrazu z punktu widzenia możliwości prezentacji jego elementów jest progowy kontrast detekcji szczegółu, czyli zdolność systemu do obrazowania małych elementów o niskim kontraście w stosunku do ich tła. Warunki ekspozycji, jakie zaleca IPEM w swoim raporcie do zobrazowania obiektu testowego, zawierającego elementy niskokontrastowe o różnych średnicach, mają zapewnić dawkę standardową na powierzchni płyty obrazowej (np. ok. 4 ugy) z użyciem właściwego napięcia i filtracji. Test należy powtórzyć dla niskich warunków ekspozycji (standard dose/3) i dla wysokiej ekspozycji (standard dose x 3), aby ocenić także wpływ szumu na jakość odczytywanego sygnału. Ocena uzyskanych obrazów powinna odbywać się na monitorze stacji opisowej w najbardziej optymalnych warunkach ich prezentacji. Należy wykreślić zależność wskaźnika detekcji progowego kontrastu w funkcji pierwiastka kwadratowego obszaru widocznego elementu na skali podwójnie logarytmicznej. Odczytać widoczne elementy, wyznaczyć diagram wskaźnika detekcji i porównać z wynikami bazowymi. Wysoka wartość wskaźników progowego kontrastu ( HT(A) = 1 / (C t * A), gdzie: CT progowy kontrast; A obszar widocznego elementu) jest miarą wysokiej jakości widoczności elementów niskokontrastowych. Widoczność elementów niskokontrastowych zależy od DAK, dlatego należy wykonać obrazowanie obiektu testowego dla wartości ekspozycji z zakresu dawek stosowanych klinicznie i porównać uzyskane wyniki z warunkami referencyjnymi obrazowania. Również w ramach analizy jakości obrazu należy ocenić poziom szumów, które determinują detekcje elementów niskokontrastowych w obrazie. Podstawą oceny jest pomiar szumów w stosunku do dawki. Do oceny należy użyć obrazów STP, dla których należy zmierzyć wariancję w ROI w centrum tych obrazów (2 x 2 cm²). Należy dopasować krzywą funkcji kwadratowej wariancji w stosunku do DAK, aby uzyskać z wykresu składową sygnału odpowiedzialną za obecność szumu w tym sygnale. Większość detektorów ma zakres DAK, w którym szum obrazu jest zgodny z rozkładem Poissona i może to być dopasowane przez zależność wariancji w stosunku do DAK (współczynnik b powinien wynosić 1.0 dla szumu Poissona w obrazie): ν = α* Kb gdzie: K=DAK; ν wariancja, α i b stały. Parametrem, pozwalającym na określenie komponentu szumowego w obrazie, jest również określenie stosunku szumu do sygnału użytecznego (SNR signal to noise ratio). Do przeprowadzenia oceny tego parametru należy użyć jednorodnego obrazu, na którym należy zmierzyć odchylenie standardowe (SD standard devation) w ROI w jego centrum i w środkach czterech kwadrantów tego obrazu. Ocena SNR jest bardzo u inżynieria biomedyczna / biomedical engieering 101

6 inżynieria biomedyczna / biomedical engieering przydatną metodą do ilościowego pomiaru odpowiedzi detektora cyfrowego. Może być źródłem informacji na temat czułości systemu i poziomu szumu. SNR jest definiowane jako stosunek STP skorygowanego sygnału (wartość piksela) do STP skorygowanego szumu (odchylenie standardowe wartości piksela). W ocenie SNR należy zwrócić uwagę na silny wpływ procesu przetwarzania obrazu na jego wartość, dlatego bardzo ważne jest, aby parametry tego przetwarzania były dobrane adekwatnie do systemu i przeprowadzanego testu. To jest możliwe, gdy zastosuje się algorytmy przetwarzania w ten sposób, aby SNR zmieniało się znacząco, a widoczność elementów niskokontrastowych była stała. Następnym parametrem jakościowym w ocenie systemu obrazowania jest jego rozdzielczość wysokokontrastowa, która jest miarą zdolności tego systemu do ujawniania małych obiektów (szczegółów obrazu). IPEM jako narzędzie zaleca obiekt testowy Huttnera. Należy go umieścić w środku płyty obrazowej skręcony o 45 stopniu w stosunku do brzegów tej płyty. Ekspozycje należy wykonać, używając warunków dla niskiego napięcia (zwykle między 40 kvp do 55 kvp), w osi ogniska, bez dodatkowej filtracji i dla takiego obciążenia prądowo-czasowego, aby uzyskać obraz o najniższej możliwie wartości szumu, bez wysycenia sygnału w jakiejkolwiek części płyty obrazowej. Po ekspozycji należy płytę odczytać z użyciem właściwych warunków tego procesu i określić rozstaw pikseli dla każdego wymiaru płyty. Obrazowanie należy powtórzyć dla obiektu umieszczonego na płycie pod mniejszym kątem. Na obrazie należy ocenić widoczną liczbę par linii w milimetrze i przetworzyć do odpowiadającej im rozdzielczości. Rozdzielczość wysokokontrastowa jest determinowana w systemach CR głównie przez rozstaw pikseli i częstość próbkowania fotopowielaczy w czytniku (kierunek skanowania). Typowa częstotliwość próbkowania w przypadku radiografii klasycznej wynosi 5-12 pikseli/mm, dająca w efekcie rozstaw pikseli w zakresie um i prowadząca do uzyskania teoretycznego limitu rozdzielczości 2,5-6 linii/mm. W przypadku systemów mammograficznych wartość rozstawu pikseli wynosi 40 um. Limit rozdzielczości przestrzennej powinien być bliski częstotliwości Nyquista. Dla mniejszych wartości rozstawu pikseli, rozdzielczość jest często poniżej częstotliwości Nyquista, wskazując na to, że są także inne czynniki determinujące ten parametr, np. parametry monitora i stacji opisowej, procesy przetwarzania, przekrój wiązki lasera, rozproszenie światła w warstwie fosforu itd. Ostatecznie uzyskana w pomiarach wartość rozdzielczości powinna być porównana z limitem częstotliwości Nyquista, definiowanej dla 45 stopni przez wyrażenie 2/2* p, gdzie p jest rozstawem pikseli. Tabela 6 Testy rutynowe dla systemu CR (źródło: IPEM report no 32 part 7) Następnym aspektem testowanym dla uzyskiwanych w systemie CR obrazów jest ocena obecności rozmyć i lokalnych zaburzeń/zniekształceń. Do przeprowadzenia testu używany jest fantom do oceny przylegania, stosowany także w systemach analogowych (film rtg). Warunki ekspozycji płyty obrazowej z położonym na niej fantomem powinny być ustawione dla niskich wartości napięcia lampy rtg, małego ogniska, bez obecności filtracji dodatkowej oraz obciążenia prądowo-czasowego, pozwalającego na utrzymanie niskiego poziomu szumów. Odczyt uzyskanych obrazów powinien odbyć się w warunkach właściwych dla danego systemu. Wyświetlony obraz na monitorze stacji opisowej należy ocenić ze względu na obecności rozmyć i zniekształceń. Czytniki obrazu O jakości obrazu klinicznego w całym procesie jego uzyskiwania i prezentacji, jako ostatecznego produktu diagnostycznego, decyduje także stan techniczny i parametry czytnika płyt CR. Pierwszym testem przeprowadzanym dla tych urządzeń jest ocena integralności skanowania wiązki laserowej. Na potrzebę tego testu należy wykonać ekspozycję płyty obrazowej z umieszczoną na niej taśmą pod niewielkim kątem w stosunku do kierunku skanowania. Warunki ekspozycji przy napięciu 70 kvp z filtracją dodatkową powinny przy odpowiednim obciążeniu prądowo-czasowym zapewnić DAK na poziomie 20 ugy na powierzchni płyty obrazowej. Należy odczytać płytę CR przy parametrach właściwych dla tego systemu, a widok brzegu taśmy ocenić na uzyskanym obrazie w warunkach dziesięciokrotnego powiększenia i przy takiej szerokości okna odczytowego, aby uzyskać największą polaryzację z czarnego koloru tła do białego koloru obrazu taśmy. Krawędź taśmy powinna być zobrazowana bez zniekształceń na całej długości. Wszelkie zaburzenia mogą być spowodowane problemami z regulatorem czasowym lub modulacją wiązki lasera czytnika obrazu. Czytniki mogą także wprowadzać niezgodności w odczytywanym obrazie poprzez niewłaściwe jego przeskalowanie. W teście tego parametru używany jest fantom siatkowy lub taśma ołowiana (w przypadku tej drugiej należy wykonać dwie ekspozycje, kładąc taśmę w poszczególnych obrazach prostopadle), położone bezpośrednio w centrum płyty obrazowej. Ekspozycję należy wykonać dla niskiej wartości napięcia i obciążenia prądowo-czasowego gwarantującego zobrazowanie obiektów testowych. Po odczytaniu płyty CR w czytniku i przesłaniu informacji do stacji opisowej należy określić odległości na zobrazowanych fantomach, uwzględniając współ- Testowany parametr Poziom korekcji Poziom wstrzymania pracy Powtarzalność DDI CoV DAK DDI > 10% CoV DAK DDI > 20% Odtwarzalność DDI Wartość odniesienia +/- 20% Wartość odniesienia +/- 40% Szum ciemny Wartość odniesienia +/- 50% Nie dotyczy Wizualna ocena jednorodności Widoczne artefakty Artefakty determinujące jakość obrazu Pomiar jednorodności Średnia STP korygowana wartościami ROI +/- 10% Średnia STP korygowana wartościami ROI +/- 20% Zapewnienie skuteczności cyklu odczytowego Widoczne duchy > 1% Progowy kontrast obrazu Odstępstwo dopasowania krzywej od wartości odniesienia > 30% Nie dotyczy SNR Wartość odniesienia +/- 15% Wartość odniesienia +/- 30% Limitująca rozdzielczość wysokokontrastowa Wartość odniesienia (obraz - 45 stopni) - 15% Nie dotyczy Rozmycie Rozmycie Nie dotyczy Funkcjonowanie wiązki lasera odczytowego Przypadkowe drganie Nie dotyczy Błąd skalowania : kalibracja Błąd > 4% Miejscowa decyzja zależna od klinicznego zastosowania. Błąd skalowania: wartość <0,96 lub >1,04 102

7 Tabela 7 Specyfikacja warunków ekspozycji i odczytu dla poszczególnych testów. W przypadku sprawdzenia lesera, skalowania czytnika i testu na obecność artefaktów Moire patterns warunki testu nie są ważne (źródło: IPEM report no 32 part 7) Spektrum energetyczne Proces odczytu Jednorodność/STP: Processing Jednorodność/STP: Analiza STP: Zależność Szum ciemny: Processing Zapewnienie skuteczności cyklu: Processing Progowy kontrast obrazowy: Processing czynnik powiększenia wynikający z warunków geometrycznych układu pomiarowego. Zwykle niezgodności dla tego parametru wynikają z problemów związanych z układem optycznym lub mechanicznym lasera i błędów w przetwarzaniu obrazu (software). Agfa Fuji Kodak Konica 75 kvp/1,5mm Cu 2,5 min opóźnienia S=200, Typ testu System diagnostic Linear sensitometry S=200, Typ testu System diagnostic SAL (narysowane ROI pokrywające > pikseli w środku obrazu) lub wartość piksela Pierwiastek kwadratowy dla SAL, Logarytmiczna dla surowych wartości piksela S=800, Typ testu System diagnostic S = 200, Typ testu System diagnostic S = 200, Typ testu System diagnostic S = 100, Typ testu System diagnostic 80 kvp/ bez filtracji 10 min opóźnienia System odczytu Semi-Auto L=1 Linearity S = 200 L = 2 Wartość piksela 80 kvp/0,5 mm Cu + 1 mm Al 5 min opóźnienia System Pattern mode Pattern mode Wartość piksela 80 kvp/ bez filtracji 2 min opóźnienia Test 1 G=2 F off Tryb odczytowy Fix QC S-wartości, E i F processing wyłączony (będzie dawać różne wartości S do Testu 1) Logarytmiczna Logarytmiczna Logarytmiczna Tryb odczytowy Fixed S = L = 1, Dark Noise Tryb odczytowy Semi-Auto L = 1 lub 2 Tryb odczytowy Semi-Auto Czułość GA = 1 Tryb odczytowy Fixed S = 200, L = 2 Pattern mode Pattern mode Pattern mode Z surowymi danymi bez wyostrzania brzegów Pattern mode Z surowymi danymi bez wyostrzania brzegów Tryb odczytowy Fix Tryb odczytowy Semi Fix G = 1 QC S - wartość, E i F processing jest wyłączony QC S - wartość, E i F processing jest wyłączony Podczas przygotowywania układu detekcji do testów nie jest dobrym rozwiązaniem usuwanie obudowy ochronnej detektora, ponieważ jest ona na ogół cienka i w nieznaczny sposób wpływa na tłumienie sygnału w wyniku pochłaniania promieniowania jonizującego. Warunki standardowe ekspozycji są takie same jak dla systemów CR i podczas pomiarów jest używane napięcie 70 kvp z filtracją dodatkową 1 mm Cu, przyklejoną na wyjściu obudowy lampy rtg. Oczywiście, jeżeli zostały dla danego systemu zostały określone przez producenta nominalne warunki badania, to takie należy zastosować podczas realizacji procedur QC. Przed rozpoczęciem testów do oceny jakości obrazu należy sprawdzić, czy kalibracja detektora została przeprowadzona niedawno, odnosząc się do specyfikacji producenta w której ten określa jak często powinno być to wykonywane. Również dla detektora cyfrowego należy uwzględnić przy definiowaniu warunków przeprowadzania testów temperaturę otoczenia, ponieważ jest kolejnym czynnikiem, który może wpływać na poziom szumu elektronicznego tego detektora (jeśli temperatura detektora jest wyświetlana przez system, to należy ją rejestrować). inżynieria biomedyczna / biomedical engieering Uruchomienie i rutynowa kontrola systemu DR Wiele testów dla radiografii cyfrowej z systemami obrazowania DR jest podobnych lub takich samych jak w radiografii z systemami CR. Ustawienia warunków realizacji testów w ramach kontroli jakości (QC) oraz jej zakres powinny być spójne. Podczas badania detektora zaleca się: aby kratka przeciwrozporszeniowa była usunięta z pola obrazowania, dużą odległość między detektorem a źródłem promieniowania (FDD), obraz podlegający ocenie w testach poszczególnych parametrów był jak najmniej przetworzony. Wskaźnik dawki (DDI Detector Dose Indicator) STP określa zależność między kermą powietrzną detektora (DAK) a wartością pikseli i DDI. Pomiary i ocena wyników są realizowane tak samo jak dla systemów CR. Aby dokładnie określić DAK, najlepiej byłoby, aby pomiary odbywały się bez kratki przeciwrozproszeniowej. Szum ciemny Test przeprowadzany jest w celu oceny poziomu szumów związanych z systemem. Aby uzyskać właściwą informację obrazową do przeprowadzenia pomiarów, należy przy w pełni zamkniętym kolimatorze dla przesłoniętego detektora materiałem pochłaniającym promieniowanie rtg wykonać ekspozycję przy możliwie najmniejszych warunkach jej parametrów (najniższe napięcie i mas, upewniając się, że system AEC nie jest włączony). Należy zapisać wartość DDI oraz średniej wartości piksela na uzyskanym ciemnym obrazie. Również należy ocenić ten obraz ze względu na jednorodność, obserwując znaczące różnice między wzmocnieniem subobszarów i obszarów szumów. W przypadku systemów DR szum elektroniczny ma to samo pochodzenie, jak w przypadku systemów CR. Szum ciemny może mieć znaczący udział w obrazie dla obszarów z niskim poziomem sygnału użytecznego, zwłaszcza że tak samo jak sygnał użyteczny w procesie rejestracji jest poddawany wzmocnieniu. Korekcja obrazu dla tego parametru odbywa się na drodze dopasowania tablicy wyszukiwania (look-up table) i stałość tego procesu powinna być stale kontrolowana. Wzrost średniej wartości piksela w tym teście może wskazywać na to, że system wymaga rekalibracji. 103 u

8 inżynieria biomedyczna / biomedical engieering Tabela 8 Testowane parametry i poziomy ich akceptowalnośći w systemach obrazowania DR (źródło: IPEM report no 32 part 7) Testowany parametr Poziom akceptowany Kalibracja DDI 20% Powtarzalność DDI CoV DAK DDI < 10% Różnica między detektorami STP Szum ciemny Mierzalna i wizualna jednorodność Nieskorygowane uszkodzone elementy detektora Rozmycie/uszkodzone linie/ artefakty złożenia Retencja obrazu Różnica między detektorami - DAK DDI < 20% Prosta zależność Minimalna struktura i porównanie zdanymi z innych testowalnych systemów lub danymi publikowanymi Brak artefaktów STP korygowane wartościami ROI w średniej +/- 10% Brak nieskorygowanych pikseli 0,4 mm Progowy kontrast 0,5 % Zależność szumu z kermą powietrzną detektora SNR Porównanie z danymi z innych testowalnych systemów Porównanie z danymi z innych testowalnych systemów Rozmycie/uszkodzone linie/artefakty łączenia elementów obrazu W celu oceny obecności artefaktów i zniekształceń obrazu należy wykonać ekspozycję dla fantomu siatkowego o drobnej strukturze (np. Leeds TO MS4 częstotliwości przestrzenna 1,23 cyklu mm) w warunkach niskiego napięcia (np. 50 kvp) oraz dla wysokiego obciążenia prądowo-czasowego zapewniającego niski poziom szumu bez efektu wysycenia. Test przeprowadzić dla całego obszaru detektora i ocenić obraz siatki ze względu na obecność rozmyć, zniekształceń i artefaktów. W przypadku uszkodzenia linii wartość pikseli w jej obszarze będzie inna w stosunku do pozostałych, co zostanie także zobrazowane. W przypadku składania elementów obrazu artefakty ujawniają się jako nieciągłości w obrazie. W przypadku pojawienia się tych nieciągłości należy wykonać pomiar szerokości przerwy między elementami obrazu. Aby dokonać tej oceny, należy wykonać obraz obiektu testowego w pozycji, w której linie siatki znajdują się pod kątem około 45 stopni do linii detektora. Jakiekolwiek artefakty pochodzące od składania elementów obrazów będą widoczne jako przerwy w liniach zobrazowanej siatki. Jeśli linie siatki są dokładnie pod kątem 45 stopni, to zmierzone wielkości nieciągłości d i d2 będą dokładną miarą różnic składnia (rys. 9). Dla nieciągłości rzędu jednego lub dwóch pikseli należy uznać niedopasowanie za znaczące. Limitująca wysokokontrastowa rozdzielczość 0,70 / 2 p Błąd skalowania: kalibracja Błąd < 4% Błąd skalowania: wartość Wewnątrz 1 +/- 0,04 Pomiarowa i wizualna ocena jednorodności detektora Ocena detektora z punktu widzenia jego jednorodności odbywa się w sposób ilościowy (pomiar wartości pikseli) lub jakościowy (wizualna ocena jednorodności detektora i jego ocena ze względu na obecność artefaktów). Test jest wykonywany tak samo jak w przypadku systemów CR, z wyjątkiem aspektu uniezależniania wyniku testu od niejednorodności wiązki promieniowania rtg poprzez wykonanie rotacji detektora. Ocena odbywa się na obrazie uzyskanym z jednej ekspozycji. Ponadto ekspozycje należy wykonać w warunkach dużego SSD. Uzyskana jednorodność dla systemów DR powinna być lepsza niż w przypadku płyt obrazowych, ze względu na możliwość wprowadzenia korekcji na niejednorodność detektora w przypadku gdy test jednorodności jest poza przyjętymi tolerancjami, należy właśnie przeprowadzić tę korekcję dla otrzymanego obrazu. Nieskorygowane uszkodzone elementy detektora Test pozwala na ocenę obrazu ze względu na obecność nieskorygowanych artefaktów, pochodzących od uszkodzonych elementów detektora. W tej ocenie należy użyć obrazów uzyskanych dla testu jednorodności oraz realizować ją na monitorze stacji opisowej, używając funkcji powiększenia obrazu. Jeżeli jest to możliwe, to należy również określić wartość nieskorygowanych pikseli. Ilościowa metoda identyfikacji uszkodzonych pikseli opiera się na pomiarze średniej wartości piksela w obszarze 1 cm² ROI i określeniu wartości pikseli, które różnią się więcej od wartości średniej niż 20%. Nieskorygowane wadliwe elementy detektora obrazowego są tymi uszkodzonymi elementami detekcyjnymi, które nie zostały uśrednione przez mapę uszkodzonych pikseli (bad pixel map). Rekalibracja detektora może skorygować problem. Jeśli na detektorze jest klaster wadliwych pikseli wówczas korekta może nie być możliwa do przeprowadzenia. Rys. 9 Drobna siatka pod kątem 45 stopni na linii składania elementów obrazu (źródło: IPEM report no 32 part 7) Zatrzymywanie obrazu Pomiar ma na celu ocenę zdolności detektora do zatrzymywania obrazu pochodzącego z poprzedniej ekspozycji. Przebieg procedury rozpoczyna się od wyczyszczenia poprzedniego obrazu poprzez pobranie obrazu ciemnego. Następnie należy wykonać ekspozycję w standardowych warunkach (70 kvp, 1 mm Cu i 10 ugy na powierzchni detektora). Potem należy położyć na powierzchni detektora element pochłaniający promieniowanie (np. 1 mm ołowiu, 2 mm miedzi lub 1 mm wolframu) o wymiarach co najmniej 5 x 5 cm². Obiekt trzeba umieścić na jednej z krawędzi detektora w jej środku. Należy wykonać ekspozycję w warunkach standardowych i poczekać około minuty. Należy pobrać obraz ciemnego szum. Następnie używając standardowego ROI (około 100 x 100 pikseli), umieszczonego na obrazach z dwóch ekspozycji oraz ciemnego w tych samym obszarze detektora (rys. 10), obliczyć opóźnienie zgodnie z formułą: Progowy kontrast obrazu (TCDD threshold contrast detail detectability) mean (ROI4) - mean (ROI3) lag= mean (ROI2) - mean (ROI1) 100% Rys. 10 Umieszczenie ROI na obrazie eksponowanym i obrazie ciemnym 104

9 Ocena progowego kontrastu jest realizowana taką samą metodologią, jak miało to miejsce w przypadku systemów CR. Zmiana wartości szumu z kermą powietrzną detektora (DAK) Ocena odpowiedzi szumowej detektora na sygnał jest wykonywana dla obrazu o najlepszej rozdzielczości przestrzennej (algorytm przetwarzania). Metoda pomiaru jest realizowana jak w przypadku systemów CR. SNR (signal-to noise ratio) stosunek sygnału do szumu Test dla SNR oraz cel pomiaru jest taki sam jak dla systemów CR. Rozdzielczość przestrzenna Rozdzielczość przestrzenna determinuje zdolność systemu do obrazowania małych obiektów. Parametr ten wprawdzie nie określa, jak różne częstotliwości są przenoszone przez układ detekcji, ale to jest możliwe do oceny przez pomiar MTF (modulation transfer function). Kwadratowa falowa funkcja transferu kontrastu SWCTF(f) może być użyta do otrzymania pierwotnego kształtu funkcji MTF dla systemu. W tej metodzie, jako obiektu pomiarowego używa się fantomu paskowego (lp/mm), a SWCTF(f) oblicza zgodnie z formułą: gdzie: f częstotliwość przestrzenna, MO(f) odchylenie standardowe dla obszaru pokrywającego obraz wzoru paskowego, MB wartość sygnału wewnątrz obiektu testowego, MS wartość sygnału w obszarze miedzy elementami testowymi (rys. 11). Literatura 1. AAPM REPORT NO. 93: Acceptance testing and quality control of photostimulable storage phosphor imaging systems, AAPM REPORT NO. 96: The measurement, reporting and management of radiation dose in CT, AAPM REPORT NO. 116: An exposure indicator for digital radiography, AAPM REPORT NO. 74: Quality control in diagnostic radiology, IPEM report no 32 part 7: Measurement of the Performance Characteristics of Diagnostic X Ray Systems, Digital Imaging Systems, B. Pruszyński: Diagnostyka obrazowa. Podstawy teoretyczne i metodyka badań, PZWL, Warszawa R. Kowski, M. Kubasiewicz: Mammografia podręcznik zachowania standardów jakości, Wydawnictwo Lekarskie, ACR, Warszawa G. Panagitakis: Mammographic detectors, class/download/bio_sim_eik/mammographic_detectors.pdf. 9. Practice guideline for digital radiography, ACR practiceguideline, 2007 (Res. 42). 10. J.A. Seibert: Performance assessment of DR systems, UC Davis Medical Center Sacramento, CA, pdf/ pdf dr inż. Dominika Oborska-Kumaszyńska inżynieria biomedyczna / biomedical engieering Błąd skalowania Test błędu skalowania wykonuje się dla systemu DR tak samo jak dla systemu CR. MO(ƒ) SWCTF(ƒ)= MB - MS M O (f) odchylenie standardowe dla obszaru pokrywającego obraz wzoru paskowego Zakład Radiologii Ogólnej, Zabiegowej i Neuroradiologii, Akademicki Szpital Kliniczny we Wrocławiu doborska-kumaszynska@wp.pl dominika.oborska@nhs.net M B wartość sygnału wewnątrz obiektu testowego M S wartość sygnału w obszarze miedzy elementami testowymi Tabela 9 Poziomy reagowania dla systemów DR Testowany parametr Poziom korekcji Poziom wstrzymania pracy Powtarzalność DDI CoV DAKDDI > 10% CoV DAKDDI > 20% Odtwarzalność DDI Wartość odniesienia +/- 20% Wartość odniesienia +/- 50% Szum ciemny Wartość odniesienia +/- 50% Nie dotyczy Wizualna ocena jednorodności Widoczne artefakty Artefakty determinujące jakość obrazu Pomiar jednorodności Średnia STP korygowana wartościami ROI +/- 5% Średnia STP korygowana wartościami ROI +/- 10% Nieskorygowane uszkodzone elementy detektora Nie nieskorygowane piksele Nie dotyczy Progowy kontrast obrazu Odstępstwo dopasowania krzywej od wartości odniesienia > 30% Nie dotyczy SNR Wartość odniesienia +/- 15% Wartość odniesienia +/- 30% Limitująca rozdzielczość wysokokontrastowa Wartość odniesienia (obraz - 45 stopni) - 25% Nie dotyczy Rozmycie/uszkodzone linie/artefakty złożenia Nowe obszary rozmycia Dwie uszkodzone linie razem lub oddzielone jedną linią Miejscowa decyzja na podstawie dostrzegalnych efektów na obrazach klinicznych Retencja obrazu > 0,5% > 1,0% SWCTF Wartość odniesienia +/- 10% lub 0,05 Nie dotyczy Błąd skalowania : kalibracja Błąd > 4% Błąd skalowania: wartość <0,96 lub >1,04 Miejscowa decyzja zależna odklinicznego zastosowania 105