Taulukuvailmaisimen detektorimateriaalin vaikutus kuvanlaatuun ja säteilyannokseen natiivikuvantamisessa

Abstract

Nykyaikainen digitaalinen röntgenkuvaustekniikka tarjoaa paremman kuvanlaadun filmikuvantamiseen verrattuna. Detektorimateriaalilla on ratkaiseva merkitys digitaaliseen kuvan laatuun, koska materiaalin ominaisuudet vaikuttavat detektorin kykyyn hyödyntää absorboitunutta säteilyä kuvan muodostuksessa.

Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli kuvailla, miten taulukuvailmaisimissa käytetyt detektorimateriaalit vaikuttavat kuvanlaatuparametreihin eri detektorimateriaaleilla, sekä miten detektorimateriaalin vaihto vaikuttaa kuvanlaatuun ja säteilyannokseen natiivikuvantamisessa. Tutkimuksen tavoitteena on antaa tietoa detektorimateriaalien vaikutuksesta kuvanlaatuun.

Mittaukset tehtiin kahdessa eri radiologian klinikassa. Mittaukset suoritettiin CDRAD- ja DIGRAD-kuvanlaatufantomien avulla. Tutkimus koostui kolmesta osiosta: annostason ja jännitteen vaikutuksesta kuvanlaatuun sekä kliinisten kuvausohjelmien kuvanlaatutason arvioinnista eri detektorimateriaaleilla. Kuvausohjelmina käytettiin thorax PA- ja lanneranka PA-kuvausohjelmia, joissa käytettiin mittauspaikan kuvauskäytäntöjä ja -protokollia. Tutkimuksessa olleiden detektorien materiaalit olivat cesiumjodidi (CsI), amorfinen seleeni (a-Se) ja gadoliniumoksisulfidi (GOS).

Tutkimuksen tulosten mukaan detektorimateriaalien väliset erot ovat hyvin pieniä. Tutkimuksen kaikissa mittausosa-alueissa cesiumjodidilla oli korkein kuvanlaatu. Gadoliniumoksisulfididetektorilla oli muihin detektoreihin verrattaessa heikoin kuvanlaatu erityisesti matalalla annostasolla. Sen kuvanlaatu kuitenkin parani annoksen ja jännitteen kasvaessa. Amorfisesta seleenistä valmistetun detektorin kuvanlaatu oli hyvä matalalla annostasolla ja heikkeni suhteessa muihin detektoreihin annoksen kasvaessa. Tutkimuksen thorax PA- ja lanneranka PA-kuvausohjelmilla suoritetut mittaukset eivät täysin riitä vastaamaan, miten detektorimateriaalin vaihto vaikuttaa kuvanlaatuun ja säteilyannokseen. Mittauksissa käytettiin valotusautomaattia ja käsiarvoja, jonka seurauksena kuvausarvot poikkesivat liikaa. Jatkotutkimusaiheena olisikin toteuttaa mittaukset vakioidulla annostasolla ja laajemmalla tutkimusaineistolla. Toinen jatkotutkimusaihe olisi detektorien modulaation siirtofunktion ja kohinan tehospektrin määritys.

In modern digital radiography detector materials have a significant role in image quality. Previous studies have shown that digital radiography has achieved up to 50 % decrease in radiation dose and still maintained the same image quality as the film-screen system. Difficulties to observe the increase of radiation dose can be considered disadvantages of digital systems. The study was carried out in two hospital radiology clinics.

The aim was to compare the performance of digital detectors made of amorphous selenium (a-Se), cesium iodide (CsI) and gadolinium oxysulfide (GOS) utilizing DIGRAD and CDRAD phantoms. The study consisted of three sections. In the first section the aim was to compare the effects of tube voltage on the image quality with different detector materials. In the second section the aim was to compare the image quality and dose levels and the differences between detector materials. In the last section clinical protocols and the image quality were compared between two clinics. Another purpose of this study was to increase awareness of dose creep and clarify differences between detector materials. The image quality was evaluated by three independent observers and also with CDRAD Analyser Software.

CDRAD and DIGRAD phantoms were measured in three different tube voltages (55, 80 and 125 kV) with the dose level maintained constant. In the second section phantoms were measured with three different dose levels maintaining tube voltage constant. In the last section phantoms were measured using the clinical image parameters in thorax PA and lumbar spine PA projections of each clinic.

Dose level measurements showed that CsI had the most constant image quality in all three dose levels. GOS had the lowest image quality, especially with a low dose level. A-Se detector had a good image quality with a low dose level, but the image quality diminished with higher dose levels compared to other detector materials. Differences between detector materials were minor. Also in the tube voltage section CsI had the most constant image quality in all measured parameters. In the evaluation of clinical routines results were not explicit. More measurements with more accurate dose levels are needed to evaluate the effects of different detector materials on the image quality in clinical routines. CDRAD Analyser was reliable, but the observers evaluated the image quality slightly higher than the computer software in dose level and tube voltage sections. In the clinical section the images had higher noise levels and the computer software produced a better image quality than three observers.