Nuevas Herramientas de Control de

Dosis y Calidad de Imagen en

Detectores Digitales

Rafael Fernández

X-Ray Business Manager Iberia

A lo largo de la presente exposición vamos a ver las nuevas herramientas que Carestream Health aporta en sus equipos para:

• Integración Estandar IEC 62494-1

• Softwares de Mejora de Calidad de Imagen y reducción de dosis.

• Software de Control de Calidad de Imagen

Resumen

Dosis e Indice de exposición

CUANDO LA DOSIS NO ERA TAN IMPORTANTE…

All Images ©

Radiology Centennial, Inc.

(www.xray.hmc.psu.edu/rci/)

El IE depende mucho de la correcta selección de la vista anatómica y parte del cuerpo.

Suministra una medida APROXIMADA (desviaciones de +/- 100 CV son normales durante las repeticiones).

Depende de la cantidad de radiación dispersa (importancia de la colimación, posicionado del detector).

Depende de filtraciones adicionales del haz y de las técnicas seleccionadas.

Se calibra a 80 KVP Spectrum incl. 0.5mm CU y 1 mm AL.

Depende del tamaño de imagen (>25cm²)

INTERPRETACION DEL INDICE DE EXPOSICION

Entendiendo el Indice de Exposición

Indice de Exposición Velocidad Clase (Speed Class)

1400 - 1500 400

1500 - 1600 320

1600 - 1700 250

1700 - 1800 200

1800 - 1900 160

1900 - 2000 125

2000 - 2100 100

Tabla de I.E. vs. Velocidad Clase

Cada fabricante de receptores tiene su propia técnica para informar de la dosis

• Sus propias herramientas de medida

• Su propio procesado de imagen

• Sus propias condiciones de calibración/calidad de haz

• Sus propios métodos de cálculo

• Sus propios nombres

El informe de dosis no es exáctamente una ciencia

• Estimación/indicador muy tosco para el técnico

• La comparación entre mediciones es prácticamente imposible

EI ValueS-Value

Velocidad

?

lg M

COMENTARIOS DE LA EXPOSICION HOY

INDICE DE EXPOSICIÓN DE CARESTREAM (IE)

Indicación de “velocidad de uso”: medida de la exposición de entrada del detector (K) necesaria para producir una imagen fija de salida (~S/F)

IE calculada desde una matriz de píxeles de 12-bits en región de interes diagnóstico (ROI)

• ROI encontrada por la segmentación del histograma (sin niveles de grises, pero con actividad)

• Area de región de interés ROI (no necesariamente contigua)

usada por el algoritmo de procesado de imagen para

Proporcionar parámetros de optimización

IE (vs. K) calibración: 80kVp (+0.5 mm Cu, +1 mm Al)

200069.8

)(log1000

GyKEI

K(µGy)

Velocidad ISO

Indice de Exposición

2.50 400 1400 - 1500

3.13 320 1500 - 1600

4.00 250 1600 - 1700

5.00 200 1700 - 1800

6.25 160 1800 - 1900

8.00 125 1900 - 2000

10.00 100 2000 - 2100

)(1000

GyKS

s ISO S/F Speed:

INFORME DE DOSIS- SOLUCION ACTUAL

Variedad (demasiada) de indicadores de exposición

Basado en Neitzel: Los índices de exposición y su estandarización 2006

2.56

2.26

1.66

1.96

Agfa lgMSC=400

2.26

1.96

1.36

1.66

Agfa lgMSC=200

174

348

1390

695

Fuji S

100

200

800

400

Philips IE

1520

760

190

380

Siemens EXI

2000

1700

1100

1400

CSH IE

10 µGy

5 µGy

1.25 µGy

2.5 µGy

Kerma

lineallogarítmica

INDICE DE EXPOSICIÓN IEC 62494-1…

IEC 62494-1 – VISION GENERAL DEL INDICE DE EXPOSICION

Indicador de exposición unificado para radiografía digital

• Reemplaza a indicadores específicos de fabricantes usados actualmente (PERO, no en mamografía, dentral, intensificadores de imagen)

Información de Exposición basado en la exposición de entrada del detector (Image Receptor Air Kerma)

• Irradiación Unica(no multi-exposición en CR, tomo, energía dual, etc.)

• Condiciones de exposición estandarizadas (“Condiciones de Calibración”)

• Valores Objetivo para Indice de Exposición basados en partes del cuerpo

• “Indice de Desviación reflejando la diferencia entre el Indice de Exposición Calculado y el Valor Objetivo

PERO…

• NO es un indicador de exposición de paciente

• NO se usa para comparaciones de Niveles de Referencia Diagnóstica

IEC 62494-1 – CONDICIONES DE CALIBRACION

Indice de Exposición calibrado bajo condiciones bien definidas de calidad y cantidad de radiación (ej., kV, mAs, anodo, filtro)

• La Relación entre la Señal del Detector en el área de imagen definida y exposición de entrada del detector deben ser mediadas bajo “Condiciones de Calibración”

• En otras condiciones, la relación entre la exposiciónd entrada del detector y el valor de interés se desviará desde esa medida bajo condiciones de calibración

“Condiciones de Calibración” definidas en el Anexo C (normativa):

• 70 kVp ± 4 kVp

• Filtración añadida: 21 mm Al o 0.5 mm Cu + 2 mm Al

• Capa de Valor Medio: 6.8 ± 0.3 mm (variar los kV para lograrlo)Cercano a

RQA 5

IEC 62494-1 – INDICE DE EXPOSICION

Indice de Exposición (IE) relacionado con el “Valor de Interés” como sigue:

Donde g(V) es la Inversa de la Función de Calibración (Image Receptor Air Kerma/Exposición a la entrada del Detector por “Valor de Interés V)

Ejemplo: EI = 200 Exposición de Entrada al Detector, g(V) = 2 µGy

IE sensible a:

• Elección/cálculo de la “Region Relevante de la Imagen” – puede haber problemas entre sistemas problemáticos

• Tendencia Métrica Central Elegida (principal, modo, medio, …)

• Dependencia energética del Detector

Gy

VgVgcEI

100

)()(0 c0 = 100 µGy-1

p.14

Indice de Exposición IEC

• El IE objetivo (Valores IEC objetivos) en la vista de “Configuración” diferencia entre Estudios Pediátricos, Bucky y Extremidades.

• Estos valores por defecto son suministrados por el Laboratorio de Desarrollo y se basan en lo siguiente::

• 1400-1500 (+/- 100) (Velocidad 400) para Pediatría = 268 IEC por Defecto

• 1700-1800 (+/- 100) (Velocidad 200) para Bucky = 383 IEC por Defecto

• 2000-2100 (+/- 100) (Velocidad 100) para Extremidades = 484 IEC por Defecto

• El laboratorio de desarrollo recomienda comenzar con los valores por defecto y dejar que cada sitio determine sus preferencias cuando adquieran las imágenes.

• El CR no cumple al 100% IEC debido a la velocidad individual de cada chasis.

• El IEC no es soportado en mamografía y fluoroscopia.

p.15

Indice de Exposición IEC

• El Indice de Desviación cuantifica la diferencia entre el valor actual del IEC de la imagen y el Indice de exposición Objetivo de la vista (IET )

Cuando IE = IET (exposición correcta), DI = 0

• El valor del IET es establecido por sociedades profesionales.

TEI

EIDI 10log10

ID % fuera de Objetivo

3 ~100% muy alto

2 ~58% muy alto

1 ~26% muy alto

0 Correcto

-1 ~21% muy bajo

-2 ~37% muy bajo

-3 ~50% muy bajo

Valor IEC Indice de DesviaciónCarestream IE

p.16

Indice IEC: Precisión?

Dejemos al Indice de Desviación definir su precisión apropiada

Practica:

• Bajo condiciones Ideales: variación del IE < 25%

• Bajo condiciones subóptimas(las diferencias de colimación y posicionamiento afectan a la segmentación): variación del IE < 50%

342 431270

0 1 2 3-1-2-3

EI Correcto ~ 26%Muy Alto

~ 58%Muy Alto

~100%Muy Alto

~ -21%Muy Bajo

~ -37%Muy Bajo

~ -50%Muy Bajo

ID

Rango EI

Decision de no cambiar las Condiciones de Calibración para el IEC

Asunción(bien fundada): la relación entre el IEC y las condiciones de calibración CSH puede representarse por un factor de conversión constante, C0 = K/KIEC, donde K, KIEC son las respuestas sensitivas del detector bajo calibraciones Carestream e IEC

Buenas Noticias:

• No se necesitan nuevos procedimientos de calibración

• No hay trabajo adicional para calcular el IE IEC: el IE IEC puede ser calculado de los valores de pixel existentes (en Carestream space)

IEC 62494-1 Calibración CSH/Kodak Calibración

70 kVp ± 4 kVp 80kVp

Filtro: 21 mm Al or 0.5 mm Cu + 2 mm Al Filtro: +0.5 mm Cu, +1 mm Al

Capa de valor medio: 6.8 ± 0.3 mm

IMPLEMENTACION CSH – IE IEC

Varios detectores CSH medidos bajo condiciones de calibración IEC y CSH

Los resultados son medidas promedidas en varios sistemas CR/DR CSH. La incertidumbre es < 2%.

Tipo Detector Factor de Conversión, C0

CR (todos los tipos de pantalla)

1.0

DRX-1 (Gd2O2S) 0.93

DRX-1 (CsI) ??? (~Trixell CsI)

Trixell 4600 (CsI) 0.95

Varian 43 x 43 cm (CsI)

??? (~Trixell CsI)

IMPLEMENTACION CSH – IE IEC

El software CSH soporta los siguientes valores/etiquetas DICOM:

El Software permite al Key Operator especificar si el DICOM Tag 0018, 1405 “Relativo a la exposición de R-X ” contiene el CSH o el Indice de exposición IEC

Etiqueta DICOM

Nombre de la Etiqueta

Valor en Consola

0018,6ee1 Indice de Exposición IEC

Indice de Exposición IEC

0018,6ee2 IE IEC objetivo Indice de Exposición IEC objetivo

0018,6ee3 Desviación del Indice IEC

Desviación del Indice IEC

IMPLEMENTACION CSH – IE IEC – DICOM

p.20

Indice de Exposición IEC

• El Valor de Exposición Mostrado se configura en la pantalla de Configuración. Aquí el Operador Clave puede seleccionar el mostrar el IEC el IE Carestream o ambos.

• El IE objetivo pare el IEC se configura en “Configuración de Vistas ”

Software de Mejora de Imagen y

Reducción de dosis

p.22

Public© 2011, Carestream Health

Revisión de imágenes previas

p.23

• Hay dos funcionalidades en el software de Ayuda al Técnico. Ambas se aplican sólo en TODAS las vista de Toráx AP/PA.

• Relación Contraste Ruido – alerta al usuario de que la imagen tiene una RCR por debajo del límite establecido mostrándolo en color Rojo (configurable) junto con el valor RCR.

• Recorte Anatómico – alerta al usuario mediante un cuadro Rojo donde el campo pulmonar no se muestra completamente en el chasis del CR.

• En la misma pantalla es donde se configura el Indice de Desviación. Esto sólo es aplicable cuando se configura el IEC para que sea mostrado en pantalla.

• El Indice de Desviación alerta al usuario si el valor IEC por está encima de Indice de Desviación configurado, mostrándo el valor IEC resaltado en Rojo. El color puede ser configurabe.

Software de Asistencia al Técnico

p.24p.24

Proporción Contraste/ruido

• A partir del Raw Data, se usa la segmentación de imagen para calcular el promedio de la densidad en los campos pulmonares

• A partir del Raw Data, se usa la segmentación de imagen para calcular el promedio de la densidad en el mediastino

• Un modelo compara entonces los dos promedios y genera el valor del CNR

• Se crea el valor Señal/ruido como objetivo en cada sitio

• Se alerta al operador cuando el valor de CNR obtenido se desvia del objetivo en un cierto rango, también determinado en cada lado

Se desarrolló un algoritmo que deriva de un CNR de un tórax digital.Se calcula el contraste como la diferencia entre la magnitud del logaritmo de exposición de las áreas menos penetradas del mediastino y las más penetradas de cualquier campo del pulmón. Se forma un valor de CNR tomando una ratio del contrante con el ruido estimado para la región anatómica.

p.25

Se Segmenta la imagen Contraste – es una estimación de la diferencia del logaritmo de exposición entre las regiones pulmonares y la región central de la columna.

Log E

Contrast

Noise Map

0

5

10

15

20

25

1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100

Log Exposure

No

ise

Var

ian

ce

Ruido – calculado para cada imagen: 1) Filtrado High-pass, 2) Los datos de los bordes de la región de la columna vertebral se usan para ajustar un modelo analítico de ruido, 3) El promedio del ruido en la zona central de la región de la columna vertebral sirve como ruido estimado

p.26

El Algoritmo

avg_noise – es el promedio del ruido calculado para la imagen

ref_noise - Es una referencia del nivel de ruido basado en el ruido de un CR estandar cerca del objetivo de referencia IE 1800 (6,25 µGy).

noiseref

noiseavg

ContrastCNR

_

_1

MinMax

Min

CNRCNR

CNRCNRCNR

Reported_

El informe final del CNR se ajusta al rango 0-1, relativo al rango entre un valor muy pobre de CNR y un valor muy alto de CNR (inalcanzable)

Un umbral de valor CNR de 0,20 sirve como estimación preliminar de una adecuada calidad diagnóstica.

p.27

• El recorte anatómica muestra un marco rojo en el área donde se detecta un recorte anatómico.

Software de Asistencia al Técnico

Herramientas de Control de

Calidad

DR TQT Test Phantom

TQT – GUI Principal

TQT-Resultados de Campo Plano

TQT-Resultados de Uniformidad de Señal

• NOTA: El TQT del puede suministrar una tendencia histórica de datos. Los datos se pueden exportar para un análisis independiente y también se incluyen en el Software de Análisis e Informe

TQT-Resultados del Análisis del Phantomas

p.34

Software de Análisis e Informes

p.35

p.36

Si tenemos problemas con la imagen Llamen a su físico de Cabecera…