Inhaltszusammenfassung:
In dieser Studie wurden zwei Röntgen-Detektortechnologien verglichen: CR-CsBr-Nadeltechnologie und DR-CsI-Nadeltechnologie. Die DR-Detektoren ersetzen zunehmend, auch in der pädiatrischen Radiologie, die „älteren“ CR-Detektoren. Das Ziel dieser Arbeit war es, optimierte Aufnahmeparameter in den unterschiedlichen pädiatrischen Altersklassen zu ermitteln. Der Vergleich der zwei Detektortechnologien erfolgte sowohl mittels eines Kontrast-Details-Phantoms (CDRAD 2.0) als auch mittels anthropomorphischer Phantome (Gammex 610 Neonatal Phantom und SPoRT™ 715-T pädiatrischer Rumpfphantom).
Mittels Kontrast-Detail-Phantom wurde die reine physikalische Auflösungseigenschaft des jeweiligen Detektors ohne Bildprozessierung untersucht, es wurden dabei Röntgenaufnahmen des Phantoms mit unterschiedlichen Aufnahmeparametern (kVp-, mAs-, Filtereinstellung) angefertigt. Somit konnten die IQFinv-Werte durch automatisierte Auswertungssoftware des Herstellers berechnet werden; diese repräsentieren die absolute Bildqualität. Die pädiatrischen Phantome wurden ebenfalls mit unterschiedlichen Aufnahmeparametern (kVp-, mAs-, Filtereinstellungen) abgebildet und die Röntgenbilder wurden, wie im klinischen Alltag, postprozessiert, in diesem Fall mit Agfa Musica 3 Bildprozessierung.
Die postprozessierten Röntgenaufnahmen des Neonatalphantoms wurden randomisiert und anonymisiert via ViewDEX-Software an drei ärztliche Kollegen der Radiologie präsentiert, die diese anhand 13 gemäß Leitlinien ausgewählten Kriterien (Visual Grading Characteristics, VGC) bewertet haben. Diese Ratings wurden im Sinne einer Visual Grading Analysis ausgewertet, d.h. es wurde ein VGA-Score berechnet (Medianwert aller 13 VGC). Die Intra- und Interrater-Reliabilität wurden mittels Intraclass Correlation Coefficients (ICC) berechnet; für die Intrarater-Reliabilität wurden duplizierte Röntgenaufnahmen verwendet.
Anhand des VGAS und der Dosisflächenprodukt-Werten konnten dann optimierte Aufnahmeparameter für eine gute Bildqualität gemäß ALARA-Prinzip beim Neonatalphantom berechnet werden. Die Röntgenaufnahmen der anthropomorphischen Phantome wurden manuell registriert und jeweils ein Referenzbild pro Phantom wurde manuell segmentiert an Stellen, die den VGC entsprechen, um eine semi-automatisierte Pixelrohdaten-Extraktion zu ermöglichen. Diese erfolgte durch einen MATLAB-Algorithmus. Anhand dieser Pixelinformationen konnten SNR, CNR und Profilkurven der Pixelintensitätswerte berechnet werden. Diese „objektiven“ Daten wurden zu den Ergebnissen der visuellen Auswertung (VGAS) der radiologischen Rater mittels Spearmans Korrelation verglichen. Aufgrund der gewaltigen Datenmenge blieb der Fokus der Studie auf das Neonatalphantom.
Zusammenfassend ergibt sich aus den Untersuchungen dieser Studie eine höhere absolute Bildqualität, rein physikalisch betrachtet und ohne Bildprozessierung, bei dem verwendeten CR-CsBr-Nadeldetektor; diese Erkenntnis beruht auf den Ergebnissen des Kontrast-Detail-Phantoms bei 66 kVp (P < 0.001). Bei 70 kVp hingegen wies der DR-Detektor höhere IQFinv-Werte als der CR-Detektor (P < 0.001) auf, jedoch in absoluten Werten nicht so hoch wie der CR-Detektor bei 66 kVp.
Die Bildqualität in einem klinisch-ähnlichen Kontext mit post-prozessierten Röntgenaufnahmen des Neonatalphantoms zeigt eine vergleichbare Bildqualität zwischen dem CR- und dem DR-Detektor. Es wurden mehrere Kombinationen an Aufnahmeparametern (kVp, mAs, Filter) vorgeschlagen (s. Tabelle Nr. 10 im Abschnitt 3.6), um eine gute Bildqualität für die klinische Befundung zu erreichen. Zum Beispiel 77 kVp und 0.8 mAs bei einer Gesamtfilterung von 3.5 mm Al + 0.1 mm Cu. Bei einer pädiatrischen Standardfilterung von 3.5 mm Al + 0.1 mm Cu beträgt die Effektive Dosis einer Röntgenaufnahme des a.p. Thorax mit guter Bildqualität 0.010 – 0.011 mSv. Es wurden auch mehrere korrespondierende Organdosiswerte berechnet.
Die objektive Auswertung der Bildqualität der Neonatalphantoms-Röntgenaufnahmen (ermittelt mittels SNR, CNR, sowie Profilkurven der Pixelintensitätswerte entlang der Mittellinie von Segmenten am Übergang zwischen benachbarten Strukturen mit unterschiedlicher Röntgendichte) wurde mittels Spearmans Korrelationskoeffizient zu den Ergebnissen der VGA verglichen. Die objektiven Bildqualitätskriterien korrelierten jedoch nicht ausreichend zu der standardmäßig verwendeten visuellen Auswertung durch Rater, diese konnten somit die visuelle Auswertung nicht unterstützen oder gar ersetzen. Nur das CNR von Knochen-zu Weichteil zeigte eine gute Korrelation zum VGAS mit einem Spearmans ρ > 0.50 bei beiden Detektortechnologien (P < 0.0001).
Zukünftig wäre der folgende Schritt die Translation dieser Ergebnisse in den klinischen Gebrauch, beispielsweise zunächst im Kontext einer klinischen Studie, damit die konkrete Anwendung dieser Ergebnisse untersucht werden kann.
