Røntgenundersøgelse af axial hofte - uden raster

Transkript

1 Røntgenundersøgelse af axial hofte - uden raster En sammenligning mellem raster procedure for axial hofte og forskellige air gaps ved DR-teknologi. Abstrakt Formålet med dette studie var, at sammenligne raster procedure for axial hofte med forskellige air gaps ved DR-teknologi ved vurdering af DAP, LP/mm og billedstøj. Metoden var, at placere et Digrad phantom mellem to plexiglas på 12 cm tykkelse ialt, hvor 42 eksponeringer var taget på den nuværende raster procedure og air gaps på forholdsvis 15 cm, 2 cm og 25 cm. Alle eksponeringer indeholdt fast kv på 7 og mas på 2, 16, 125, 1, 8 og 63. Desuden har raster proceduren beholdt dens FFD på 11 cm og air gaps indeholdt forholdsvis en FFD på 15 cm og 2 cm. DAP blev evalueret ved t-test, LP/mm ved Pearson s Korrelation og Linear Regression og støjen ved procent forskel. Raster proceduren blev sammenlignet med hver air gap. Resultater En signifikant forskel i DAP (p<,5) ved air gap 15 cm og 25 cm med FFD 15 cm og 2 cm. Ingen signifikant forskel i DAP ved air gap 2 cm med FFD 15 cm, men en signifikant forskel i DAP med FFD 2 cm. Støjforøgelse på 13,7 %, 12,6 %, 1,1 %, 3,2 %, 31 %, 31,6 % ved forholdsvis air gaps på 15 cm, 2 cm og 25 cm med FFD 15 cm og 2 cm. LP/mm havde en næsten perfekt positiv korrelation ved air gap 15 cm og 25 cm med FFD 15 cm og 2 cm. Der var en meget god positiv korrelation ved air gap 2 cm med FFD 15 cm og en god positiv korrelation ved air gap 2 cm med FFD 2 cm. Konklusion Generelt blev DAP reduceret ved alle air gaps. I betragtning af DAP, støj og Lp/mm kunne vi se, at den bedste air gap var på 15 cm med FFD 15 cm. Hermed kan man foreslå, at overveje en ændring på protokollen for axial hofte ved at undgå brugen af raster, men med ovennævnte air gap. Dette skyldes, at DAP er signifikant reduceret og støjen har ingen markant effekt på Lp/mm. I denne sammenhæng skal vi ikke glemme, at røntgenstrålerne rammer gonaderne direkte, d.v.s. at en DAP reduktion på 2,6 % vil i hvert fald værdsættes. Materialer og Metoder Der blev eksponeret på en Canon Lanmix CXDI-5G amorphous silicon (a-si) flat panel detector med et røntgenrør fra Varian Medical System for Santax Medico (Tube type: A 196T, se.nr.: R). Canon Fokuseret raster (Se.nr.: J1592) med ratio 8:1 og FFD 11 cm blev anvendt. Objektet er et pehamed Digrad phantom, som blev placeret mellem to plexi glas på 6 cm tykkelse hver (I alt 12 cm tykkelse) svarende til intensiteten i hofteregionen (fig.1). En fast kv på 7 og forskellige mas på 2, 16, 125, 1, 8 og 63 er brugt ved følgende forhold: Raster procedure med FFD 11 cm, air gaps på 15 cm, 2 cm og 25 cm, FFD 15 cm og 2 cm. For hver eksponering, ialt 42, blev DAP noteret. Alle billeder blev lagret i PACS (Impax version 4.1), hvor 3 radiograf eksperter i kvalitetskontrol har aflæst Lp/mm på hvert billede af Digrad phantomet, i alt 42. Dette foregik på en PACS 2 monitor (Olorin MLD27D, TFT active matrix, max resolution:16x12, Contrast: 1:1 and Light strength: 7 cd/m2 ). Softwaren ImageJ ver.1.24o blev brugt til måling af støj som et udtryk for Standard Deviation (SD) af det frie homogent område i de 42 billeder (fig.2). Resultaterne fra raster proceduren blev sammenlignet med hvert air gap. Lp/mm blev vurderet med Pearson s Korrelation og Linear Regression, DAP med parret, to siddet t-test og støjen med procent forskel. Air gap 15 cm, 2 cm og 25 cm med FFD 2 cm er nævnt som air gap 15 cm*, air gap 2cm* og air gap 25 cm*. (Fig. 1) Digrad Phantom DR-receptor Introduktion Air gap teknikken bliver relativt ofte brugt til forskellige radiologiske undersøgelser p.g.a. dens reduktion af spredt stråling, dose-area product (DAP) og forholdsvis bedre billedkvalitet (2,6,1). Ifølge Neitzel et al s (1), har en air gap på 2 cm næsten samme effekt på SNR forbedring som et raster. MP et al (9) fandt ud af, at air gap teknik ved DSA tillader en ma reduktion på % uden forøgelse af kvp sammenlignet med konventionel raster teknik. Endvidere har BW et al (3) opdaget, at 9,5 cm air gap kan reducere patiendosis med 59,6 % og stadigvæk beholde samme billedkontrast og opløsning som ved raster. Desuden har Bernhardt et al (2) vurderet i et klinisk studie med DSR system ingen signifikant forskel mellem raster og air gap teknik ved perifere regioner i thorax. På Rigshospitalets Radiologisk Klinik bruger vi air gap teknik til scolioser. Kan vi også bruge air gap til axial hofte? Den nuværende raster procedure for axial hofte indeholder 7 kv, 125 mas og FFD 11cm. Hermed vil axial hofte med raster blive sammenlignet med air gap teknik ved brug af Digrad phantom og plexi glass. (Fig.2) Fri homogent område Lp/mm Plexi glas Air gap 18 R A D I O G R A F E N M a r t s 2 7

2 Resultater Hvis vi sammenligner raster proceduren med air gap 15 cm kan vi se en signifikant forskel (p<,5) i DAP (tab.1) og en gennemsnitlig DAP reduktion på 2,6 %. Støjen er øget med 13,7 % (tab.2). Lp/mm har næsten en perfekt positiv korrelation (r =,9129, R2 =,8335) (tab.3, fig.3). (Table 1) mas Air gap 15 cm p-value , ,5 2574,33 (Table 2) mas Air gap 15 cm Increase % (Table 3) 2 43,562 48, ,627 51, ,829 59, , ,19 73, ,163 81,886 54,23 62,78 13,7 mas Air gap 15 cm r 2 3,5 2,9, ,5 2, ,4 2,6 1 3,4 2,6 8 3,2 2,5 63 3,2 2,4 Angående air gap 2 cm er der ingen signifikant forskel (p>,5) i DAP (tab.4) og en gennemsnitlig DAP reduktion på 16,5 %. Støjen er øget med 12,6 % (tab.5) og en meget god positiv korrelation i Lp/mm (r =,818, R2 =,6429) (table 6, fig. 4) (Table 4) mas Air gap 2 cm p-value (Table 5) , ,5 279, mas Air gap 2 cm Increase % (Table 6) 2 43,562 47, ,627 55, ,829 57, ,186 63, ,19 69, ,163 77,75 54,23 61,89 12,6 mas Air gap 2 cm r 2 3,5, , ,4 1 3,4 8 3,2 2,1 63 3,2 2,1 (Fig.3) (Fig. 4) Airgap 2 cm 2,4 2,1 y =,4286x +,7571 R 2 =,6429 () M a r t s 2 7 R A D I O G R A F E N 19

3 M.h.t. air gap 25 cm kan vi se en signifikant forskel (p<,5) i DAP (tab. 7) og en gennemsnitlig DAP reduktion på 13,8 %. Støjen er øget med 1,1 % (tab. 8) og næsten en perfekt positiv korrelation i Lp/mm (r =,939, R2 =,8816) (tab. 9, fig.5) I henhold til air gap 15 cm* er der en signifikant forskel (p<,5) i DAP (tab. 1), som er reduceret med 33,8 %. Støjen er øget med 3,2 % (tab. 11) og der er næsten en perfect positiv korrelation i Lp/mm (r =,8212, R2 =,6744) (tab.12, fig. 6) (Table 7) mas Air gap 25 cm p-value (Table 8) , ,5 2795,83 mas Air gap 25 cm Increase % (Table 9) 2 43,562 49, ,627 5, ,829 55, ,186 63, ,19 68, ,163 74,851 54,23 6,34 1,1 mas Air gap 25 cm r 2 3,5, ,5 2, , ,4 2,1 8 3,2 1,9 63 3,2 1,9 (Table 1) mas Air gap 15 cm* p-value , ,5 2148,67 (Table 11) mas Air gap 15 cm* Increase % (Table 12) 2 43,562 64, ,627 66, ,829 73, ,186 73, ,19 86, ,163 11,993 54,23 77,74 3,2 mas Air gap 15 cm* r 2 3,5 3, , ,4 2,8 1 3,4 8 3,2 2,4 63 3,2 (Fig.5) (Fig. 6) y =,8571x -,8524 R 2 =, Meap Lp/mm y = 2,119x - 4,5119 R 2 =,6744 Airgap 25 cm 2,1 2, 1,9 1,8 () Airgap 15 cm* ,2 3,4 3,6 () 2 R A D I O G R A F E N M a r t s 2 7

4 I forbindelse med air gap 2 cm* er der også en significkant forskel (p<,5) i DAP (tab. 13), som reduceres med 35 %. Støjen er øget med 31 % (tab. 14) og en middelgod korrelation i Lp/mm (r =,6649, R2 =,4422) (tab. 15, fig.7). Ydermere ser vi en signifikant forskel (p<,5) mellem raster proceduren og air gap 25 cm* i DAP (tab. 16), dog reduceret med 33,7 %. Støjen er øget med 31,6 % (tab. 17) og næsten en perfekt positiv korrelation i Lp/mm (r =,8623, R2 =,7435 ) (tab. 18, fig. 8). (Table 13) mas Air gap 2 cm* p-value , ,5 219, (Table 14) mas Air gap 2 cm* Increase % 2 43,562 62, ,627 65, ,829 79, ,186 91, ,19 72, ,163 1,271 54,23 78,6 31 (Table 15) mas Air gap 2 cm* r 2 3,5 2,7, ,5 2, ,4 2,5 1 3,4 2,4 8 3,2 2,6 63 3,2 2,1 (Table 16) mas Air gap 25 cm* p-value , ,5 215,67 (Table 17) mas Air gap 25 cm* Increase % 2 43,562 58, ,627 64, ,829 72, ,186 81, ,19 89, ,163 17,185 54,23 78,97 31,6 (Table 18) mas Airgap 25 cm* r 2 3,5 2,5, , ,4 1 3,4 8 3,2 2,1 63 3,2 2, (Fig. 7) (Fig. 8) Airgap 2 cm* 3 2,5 2 1,5 1,5 y = 1,1548x - 1,3655 R 2 =,4422 () Airgap 25 cm* 3, 2,5 2, 1,5 1,,5, 3 3,2 3,4 3,6 y = 1,595x - 1,3393 R 2 =,7435 () M a r t s 2 7 R A D I O G R A F E N 21

5 (Fig. 9) SD (Fig. 1) mgy.cm Airgap 15 cm Mean Noise Airgap Airgap Airgap Airgap Airgap Airgap 15 cm 2 cm 25 cm 15 cm* 2 cm* 25 cm* Airgap 2 cm Airgap 25 cm Mean DAP Airgap 15 cm* Airgap 2 cm* Airgap 25 cm* Diskussion og perspektiv Ved vurdering af resultaterne, ser vi at den største forskel ligger i DAP reduktion ved brug af air gap, hvilket er positivt. Derefter kommer støjen som øges markant ved air gap 15 cm*, 2 cm* and 25 cm* og muligvis kan dette forklare deres laveste korrelation i Lp/mm. I betragtning af DAP, støj og Lp/mm i de forskellige air gaps, kan vi se at den bedste air gap er på 15 cm og FFD 15 cm. Her er DAP faktisk 35,6 % mindre end referencerne fra Nordic Guidance Levels for Patient Doses in Diagnostic Radiology (11) og fra ICRP (International Commission on Radiological Protection) (5). Hvis vi betragter den danske bekendtgørelse 78 (15) der siger Raster må kun anvendes hvor det er absolut påkrævet, kan vi muligvis påstå, at der er ingen behov for brugen af raster ved axial hofte, især når DAP i air gap 15 cm er signifikant reduceret, og støjen har ingen markant effekt på Lp/mm. I denne sammenhæng skal vi ikke glemme, at røntgen af axial hofte rammer gonaderne direkte, d.v.s. at en DAP reduktion på 2,6 % vil i hvert fald blive værdsat. Ydermere siger 78 stk. 2: Undersøgelser af børn skal i så stor udstrækning som muligt foregå uden raster, hvor vores nuværende procedure for axial børnehofter foregår med raster. Dette fører os til at foreslå, at man overvejer en ændring af axial hofte protokol ved at undgå brugen af raster, og en air gap på 15 cm, FFD på 15 cm, 7 kv og 125 mas (selvfølgelig mindre kv og mas til børn). Dette studie er ikke lavet på patienter, men det kan muligvis betragtes som et oplæg til ændring af proceduren, som kan evalueres hen af vejen ved et nyt studie. Til sidst kan vi nævnte, at det kunne være gavnligt at overveje air gap teknikken som et godt værktøj specielt ved undersøgelse af børn. References 1. Bushong, Stewart C, Radiologic science for technologists: physics, biology, and protection, 8. edition 24, Publ. Elsevier Mosby 2. Bernhardt T M, U Rapp-Bernhardt, Hausmann T, Reichel G, Krause U W, Doehring W, Digital selenium radiography: anti-scatter grid for chest radiography in a clinical study, The British Journal of Radiology, 73 (2), BW Benson, Frederiksen NL, Goaz PW, versus air gap: A comparison of cephalometric techniques, Oral Pathology 1994 Jan; 77(1): DL McDaniel, Cohen G, Wagner LK, Robinson LH, Relative dose efficiencies of antiscatter grids and air gaps in pediatric radiography, Med Phys 1984 Jul-Aug;11(4): ICRP, 6. Kottamasau Sam R, R.Kuhns Lawrence, Musculoskeletal computed radiography in children: scatter reduction and improvement in bony trabecular sharpness using air gap placement of the imaging plate, Pediatr Radiol (1997) 27; Lanhede B, Bath M, Kheddache S, Sund P, The influence of different technique factors on image quality of chest radiographs as evaluated by modified CEC image quality criteria, The British Journal of Radiology, 75 (22), Maynard Philip, Space-the Unknown Accessory, Radiologic Tecnology, Vol.52, No MP Karoll, RA Mintzer, PJ Lin, Sider L, Johnson CS, Perlman SJ, TR Lubbat, Air gap technique for digital angiography of the external carotid arteries, Invest Radiol, 1985 Oct; 2(7): Neitzel Ulrich, s or air gaps for scatter reduction in digital radiography: A model calculation, Med.Phys. 19 (2), Mar7Apr Nordic Guidance Levels for Patient Doses in Diagnostic Radiology, No.5, ISSN: Persliden Jan, Carlsson Gudrun Alm, Scatter rejection by air gaps in diagnostic radiology. Calculations using a Monte Carlo collision density method and consideration of molecular interference in coherent scattering, Phys.Med.Biol. 42 (1997) Sorenson James A, Floch Jacqueline, Scatter rejection by air gaps: An empirical model, Med.Phys. 12 (3), May/Jun The Danish Circular about Medical X-ray Facility for examination of patients. 15. Vassileva J, A phantom approach to find the optimal technical parameters for plain chest radiography, The British Journal of Radiology, 77 (24), R A D I O G R A F E N M a r t s 2 7