Titelaufnahme

Titel
Ermittlung und Optimierung von Bildqualität und Dosis bei digitalen Mammografie Systemen / eingereicht von Friedrich Semturs
Verfasser / VerfasserinSemturs, Friedrich
Begutachter / BegutachterinHomolka, Peter ; Hummel, Johann
Erschienen2015
Umfang188 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2015
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Digitale Mammografie / FFDM / Dosisoptimierung / Mittlere Parenchymdosis / Nadelstrukturtechnologie / Bildqualität / CDMAM / EUREF
Schlagwörter (EN)Digital Mammography / FFDM / dose optimization / average glandular dose / needle structure technology / image quality / CDMAM / EUREF
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-2165 Persistent Identifier (URN)
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Ermittlung und Optimierung von Bildqualität und Dosis bei digitalen Mammografie Systemen [23.16 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Hintergrund und Zweck: Während der letzte Jahre sind Röntgeninstitute von konventionellen FilmFolien Mammografiegeräten (FFM) auf digitale Mammografiegeräte (FFDM) umgestiegen. Dies geschah mehrheitlich in Richtung digitale Speicherfoliensysteme (FFDM-CR), wobei hier das Mammografiegerät beibehalten werden konnte. Dabei sind in etwa auch die Einstellungen der Belichtungsautomatik des Mammmografiegerätes unverändert übernommen wurden und damit kamen gleiche Dosiswerte wie bei FFM zur Anwendung. Dem Dissertationsthema nach Optimierung von Bildqualität und Dosis entsprechend, wurden auch diese Speicherfoliensysteme hinsichtlich notwendiger Bildqualität und der dabei benötigten Dosis untersucht.

Allgemein versteht man unter Optimierung - dem ALARA Prinzip folgend - das Reduzieren der Dosis bei Gewährleistung der notwendigen Bildgüte.

Die Bildqualität ist insbesondere in der Mammografie letztendlich als das höherwertigere Gut gegenüber der Dosis anzusehen. Dies bedenkend wurde im Rahmen dieser Dissertation festgestellt, dass Speicherfoliensysteme merkbar mehr Dosis benötigen, um eine den FFM-Systemen entsprechende Bildqualität zu erreichen. Zum anderen kann auch, wie ebenfalls im Rahmen dieser Dissertation gezeigt wird, mit der CR Nadelstrukturtechnologie eine Bildqualitätsoptimierung mit geringerer Dosis erreicht werden. Eine in dieser Dissertation empfohlene Dosiserhöhung birgt prinzipiell die Gefahr in sich, dass auch mehr strahleninduzierte Karzinome entstehen. Hierzu gibt es mehrere auch in dieser Dissertation betrachtete Studien, die klar zeigen, dass der Nutzen eines mit adäquater Bildqualität durchgeführten Mammografie um Größenordnungen höher liegt als das Risiko eines dadurch entstandenen strahleninduzierten Karzinoms. So eine Optimierung von Bildqualität und Dosis wird exemplarisch anhand der CR Nadelstrukturtechnologie in der Mammografie und deren Vergleich mit herkömmlichen pulverbeschichteten Speicherfolien im Detail gezeigt. Material und Methoden: Es wird das Bildqualität/Dosisverhalten bei verschiedenen Brustdicken (simuliert über PMMA) mit einem Nadelkristalldetektorsystem untersucht und bzgl. möglicher Strahlenqualitäten optimiert. Die technische Bildqualität wird mit einem Niedrigkontrastphantom (CDMAM-Phantom) festgestellt und aus der gemessenen Eingangsdosis wird die mittlere Parenchymdosis (AGD) berechnet. Beide Größen - Bildqualität und Dosis - werden zueinander in Beziehung gesetzt und auch mit den dazu passenden im EUREF Protokoll angeführten Grenzwerten verglichen. Ergebnisse: Die CR Nadelkristalldetektoren erreichen bei 60 mm Brust (50 mm PMMA) bei einer etwa halb so großen AGD im Vergleich zu den pulverbeschichteten eine zumindest gleichwertige CDMAM Bildqualität.

Weiters zeigt sich, dass man mit Nadelkristalldetektoren auch eine Bildqualität innerhalb der besseren EUREF-achievable Grenzwerte erreichen kann, ohne dass die im EUREF Protokoll vorgegebenen Dosisgrenzwerte überschritten werden. Wenn statt den Mo/Rh Aufnahmeparametern W/Rh verwendet wird, kann die Dosis weiter um etwa 20% reduziert werden, ohne dass sich die Bildqualität verschlechtert. Diskussion: Mammografiesysteme mit Nadelkristalldetektoren erlauben bei zumindest gleichbleibender eine um etwa 50% niedrigere AGD gegenüber pulverbeschichteten Speicherfoliensystemen. Diese neue CR Technologie wird von mehreren FFDM-CR Herstellern (Agfa, Carestream, Kodak) angeboten, während Fuji seine Entwicklungsrichtung von deren pulverbeschichteten CR Systemen direkt auf FFDM-DR Systeme fokussiert hat, wo zumindest die gleiche Bildqualität bei noch geringerer Dosis zu erreichen ist. Schlussfolgerungen: Auch pulverbeschichtete CR Systeme können soweit optimiert werden, dass sowohl Bildqualität als auch Dosis innerhalb der EUREF-Toleranzen zu liegen kommen. Die CR Nadelkristalltechnologie erlaubt bei nach wie vor akzeptabler Bildqualität eine weitere Reduktion der Dosis.

Zusammenfassung (Englisch)

Background and purpose: During the last few years, mammography institutes have replaced their conventional mammography systems (FSM) with digital mammography systems (FFDM). This happened mainly in direction to digital computed radiography systems (FFDM-CR), where the mammography device could be kept in operation. Consequently also the AEC-parameters have not been changed and therefore the same dose as for FFM was used. Following the main theme of the thesis "Optimization of image quality and dose", also measurements with such CR-Systems have been performed in relation to image quality and dose behavior. Optimization in this context means - in following the ALARA principle - the reduction of dose while ensuring required clinical image quality. With other words - image quality is of higher value compared to dose. Considering this, it has been found out through measurements during this thesis, that FFDM-CR Systems need considerable more dose for achieving image quality comparable with FFM.

On the other hand, it has been shown with measurements during this thesis, that the newest FFDM-CR technology (needle structure) supports dose reduction (optimization) to a certain degree without compromising image quality. Dose increase, as recommended in this thesis, could also increase the danger of more radiation induced carcinoma. There are several studies (which are also discussed in this thesis), which show that the benefit of not missing cancers because of higher dose dramatically overrides any health concerns. Such an optimization of image quality and dose is now described in more detail by comparing the new CR needle technology with the older power based CR technology. Material and Methods: The image quality and dose behavior for multiple breast thicknesses (simulated with PMMA slabs) of a CR needle crystal detector system is optimized by considering also different beam qualities. Technical image quality is determined with a low contrast phantom (CDMAM phantom) and from the measured entry dose, the average glandular dose (AGD) is calculated. Both values - image quality and dose - are related to each other and also compared with corresponding limiting values in the EUREF protocol. Results: CR needle crystal detectors achieve at 60 mm breast thickness (50 mm PMMA) the same image quality as with traditional CR plates with half of the dose. Further on, it is possible to reach with needle crystal detectors even the better EUREF-achievable limiting values without exceeding the EUREF dose limiting values, specified in EUREF. If instead of Mo/Rh exposure parameters W/Rh are used, the dose can be further reduced by about 20% without compromising image quality. Discussion: Mammography systems with CR needle crystal detectors support with at least comparable image quality an AGD reduction of about 50% compared to powder-based CR. This new FFDM-CR technology is offered from several FFDM-CR-manufacturers (Agfa, Carestream and Konica), while Fuji focussed with its research directly on FFDM-DR as replacement for its FFDM-CR offering. This allowed for at least equal image quality a further reduction of dose. Conclusions: Also powder based FFDM-CR Systems can be optimized with some effort, to support image quality and dose within the limiting values, specified in the EUREF protocol. The FFDM-CR needle crystal technology allows further dose reduction without compromising image quality.