IEC 62494-1 Dosisindikatoren von digitalen

Röntgenbildsystemen

Martin Fiebich

Bildquelle: Agfa

Film

bild

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-- Dosis +Dosis +

Optische Dichte

Rauschen

Eigenschaften digitaler Detektoren

Dosisindikator nach DIN 6868-58

Der Dosisindikator soll dem Anwender des

Systems die Möglichkeit geben, Rückschlüsse

auf die für das Bild verwendete Dosis zu

erhalten.

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Wie viele verschiedene Dosisindikatoren gibt es?

• Fuji-Speicherfolien• Agfa-Speicherfolien• Carestream-Speicherfolien• GE-Flachdetektor• Siemens-Flachdetektor• Philips-Flachdetektor• Canon-Flachdetektor• ...• Digitale Mammographiesysteme

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Historie

• Arbeitskreis Dosisindikator • 2005 bis 2006, mit Kontakten zum AAPM

• IEC 62494-1• 2006 bis 2008

• E DIN EN 62494-1• 2008

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WG43• Ulrich Neitzel, DE (Project Leader, Convenor)

• Raoul Bastiaens, NL• Xie Yu Feng, CN• Martin Fiebich, DE• Michael Flynn, US• Bernhard Geiger, DE• Akiko Kano, JP• David Leong, US• Masayuki Nishiki, JP• Yani Picard, CA• Kimihiko Satoh, JP• Jeff Shepard, US• Dirk Vandenbroucke, BE• Rich Van Metter, US• Yufeng Xie, CN• Tatsuya Yamasaki, JP

WG43 in Ottawa/Canada2007-06-26/27

(+ Norbert Bischof, IEC62B Secretary+ Walter Jacobs, Agfa-Gevaert, Guest)

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DIN EN 62494-1: 2009

• Medizinische elektrische Geräte – Dosisindikator von digitalen Röntgenbildsystemen – Teil 1: Definition und Anforderungen für die allgemeine Radiographie

• vom NAR AA6 im April freigegeben

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Wichtige Punkte des Standards

• Dosisindikator (EI) und Abweichungsindikator (DI) definiert

• EI-Skala ist dosisproportional• DI-Skala entspricht Belichtungspunkten• Kalibrierbedingungen festgelegt• kann von anderen Normen zitiert werden

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Anwendungsbereich

• Digitale Röntgenbildsysteme wie z. B.:• digitale Lumineszenzradiographie-Systeme (CR)• Systeme auf Grundlage von Flach(bild)detektoren• Systeme auf CCD-Basis.

• nicht berücksichtigt: • Systeme auf Grundlage von Bildverstärkern • Systeme für Anwendungen in der Mammographie• Systeme der Dentalradiologie• durch Mehrfach-Bestrahlungen erzeugte Bilder (z. B.

Tomosynthese- oder Zwei-Spektren-Bilder• Mehrfachaufnahmen auf einer CR-Platte

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Originaldaten• Originaldaten müssen verwendet werden

• Kalibration und Berechnung Dosisindikator• zulässige Korrekturen (Korrektur der Rohdaten):

• Austausch von schlechten oder fehlerhaften Bildpunkten (Pixel) mit angemessenen Daten

• eine Homogenisierungskorrektur mit: • Korrektur der Ungleichmäßigkeit des Strahlungsfeldes• Korrektur des Offsets der einzelnen Pixel• Verstärkungskorrektur für die einzelnen Pixel• Korrektur bezüglich Variationen beim Scan-Vorgang

• eine Korrektur bezüglich der geometrischen Verzerrung.

Fiebich - APT-Lennep ´09 - 10

Bestimmung des relevanten Bildbereichs und des repräsentativen Werts

• abgeschwächten Bereiche des Strahlenbündels (relevante Bereiche) identifizieren durch• Bildsegmentierung,• Histogrammanalyse • andere geeignete Verfahren

• Dokumentation des Verfahren gefordert

Fiebich - APT-Lennep ´09 - 11

Anforderung an Dosisindikator

• Der Dosisindikator EI muss mit dem repräsentativen Wert V nach folgender Gleichung zusammenhängen:

• EI = c0 x g(V)• g(V) ist gerätespezifische inverse

Kalibrierfunktion (Dosis berechnet aus Pixelwert unter Kalibrierbedingungen)

• c0 ist eine Konstante = 100 µGy–1.

Fiebich - APT-Lennep ´09 - 12

Kalibrierung des Dosisindikators

• EI = c0 × KCAL

• KCAL ist Bildempfänger-Luftkerma in µGy unter Kalibrierbedingungen

• c0 eine Konstante von 100 µGy–1.• Kalibrierbedingungen

• homogene Bestrahlung• Bildempfänger-Luftkerma, die den festgelegten

Betriebsbereich abdeckt• Messung der Bildempfänger-Luftkerma frei Luft ohne

Rückstreuung

Fiebich - APT-Lennep ´09 - 13

Kalibrierbedingungen• Halbwertschicht(dicke) von 6,8 ± 0,3 mm

Aluminium• Zusatzfilter

• 21 mm Aluminium oder • 0,5 mm Kupfer und 2 mm Aluminium;

• Röntgenröhrenspannung zwischen 66 kV und 74 kV• darf in diesem Bereich variieren, um vorgegebene

Halbwertsschichtdicke zu erreichen• verwendete Zusatzfilter und Röntgenröhren-

spannung müssen dokumentiert werdenFiebich - APT-Lennep ´09 - 14

Energieabhängigkeit von Detektormaterialien

Quelle: R. Van Metter and J. Yorkston, Proc. SPIE 6142, 426–444, 200613. Fortbildungssemniar der APT in Lennep ´09 - Fiebich - 15

Bestimmung der Kalibrierfunktion

• Kalibrierfunktion f(K) gibt Zusammenhang zwischen Bildempfänger-Luftkerma KCAL und repräsentativen Wert VCAL

• Kalibrierfunktion f(K): VCAL = f(KCAL) (3)• VCAL aus mittigen 10% der Fläche der homogen

bestrahlten wirksamen Bildauffangfläche bestimmt

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Bestimmung der inversen Kalibrierfunktion

• inverse Kalibrierfunktion g(VCAL)• KCAL = g(VCAL) = f–1(VCAL)• Gibt Bildempfänger-Luftkerma in Abhängigkeit vom

repräsentativen Wert für die Kalibrierbedingungen wieder.

• Hersteller bzw. Lieferant muss die inverse Kalibrierfunktion angeben

• Unsicherheit von weniger als 20 % gefordert

Fiebich - APT-Lennep ´09 - 17

Abweichungsindikator• gibt Abweichung vom Dosisindikator-Zielwert

quantitativ an• Wenn Dosisindikator-Zielwerte vorgegeben

werden, muss der Abweichungsindikator berechnet werden mit:

• DI = 10 × log10

• EI = Dosisindikator und EIT = Dosisindikator-Zielwert für diese Untersuchung auf dem digitalen Röntgenbildsystem.

Fiebich - APT-Lennep ´09 - 18

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

TEIEI

Abweichungsindikator

• Voraussetzung: Dosisindikator-Zielwerte für die unterschiedlichen Untersuchungen bzw. Anwendungen auf dem digitalen Röntgenbildsystem müssen verfügbar sein, z. B. in einer Datenbank von Fachgesellschaften oder von der verantwortlichen Organisation

• Abweichungsindikator von 0, wenn der Dosisindikator gleich dem Dosisindikator-Zielwert ist; Abweichungsindikator ändert sich um ±1 für Änderung des Dosisindikators um +25 %/–20 %.

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Akzeptanz in den USA

• Vertreter des AAPM im IEC-Arbeitskreis• An exposure indicator for digital radiography: AAPM

Task Group 116 (Executive Summary)Jeff Shepard et. Al, Med. Phys. 36 (7) July 2009, S. 2898-2914

• “Users should be able to rely on a manufacturer’s claim of conformance to the IEC standard to identify equipment offering a standard exposure index as described in this report“

• aber leichte Unterschiede in der Nomenklatur und der Skalierung des Exposure Index.

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Dosisindikator nach IEC 62494

• Dosisindikator = Detektordosis in µGy * 100 z. B. Dosisindikator 200 = Dosis von 2 µGy

• Abweichungsindikatorgibt Abweichung von Zieldosis an, entspricht dabei Belichtungspunkten

• gilt nur bei Kalibrierbedingungen, sonst fehlerbehaftet

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Genauigkeit des Dosisindikators

• bei optimalen Bedingungen:• < 25% Fehler des Dosisindikators

• bei ungünstigen Bedingungen (unterschiedliche Einblendung oder Positionierung)• < 50% Fehler des Dosisindikators

• Klinischer Einsatz• Meist ausreichende Genauigkeit

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Anwendung und Ausblick

• Erste Hersteller implementieren Standard• Alte Dosisindikatoren werden noch weiterhin

verwendet• DICOM-Standard: evtl. Einführung eines neuen

Feldes für Dosisindikator• Eindeutigkeit• Keine Verwechselung mit alten Werten

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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