平板乳房x光检查图像质量的数字直接和间接小区域CCD技术使用高对比度的幻影

文摘

客观的。比较微钙化物质的检测在乳房x光检查的拟人化乳房幻影直接收购数字平板探测器乳房x光检查系统(FPM)与立体定向乳腺活检系统利用CCD(电荷耦合器件)技术与1024年或512年收购矩阵(512年1024 CCD和CCD)。材料和方法。随机分布的硅珠(直径100 - 1400米)和拟人化散射尸体被应用到48个透明的电影。试样是在直接数字射线透照FPM 512到1024间接CCD和CCD技术。四个放射科医生额定monitor-displayed图像以随机顺序彼此独立的。结果。正确积极的阅读的速度“检测微钙化物质数量”的硅珠100 - 199米直径为54.2%,50.0%和45.8% FPM,分别1024 CCD和512 CCD。硅珠两分的变化最为明显的100 - 199米直径。最大的观察与金本位珠子400年米直径的所有方法。结论。立体定向点在1024年拍摄的图像矩阵CCD技术诊断相当于直接数字平板可视化模拟微钙化物质的乳房x光检查400年米直径。

1。介绍

x射线立体定向、超声波或mri引导下活检的乳房已基本上取代了探险的外科组织乌干达总统约韦里•穆塞韦尼乳房当发现疑似癌症需要组织学验证。根据跨学科S3(三级)诊断、指导治疗和后续的德国癌症协会颁发的乳腺癌及其附属医学和科学的社会和欧盟委员会(European Commission)在乳腺癌的筛查和诊断的质量保证,探险的组织切除术的比例在筛查和诊断性乳房x光检查报道小于5%<一个href="#B1">1,<一个href="#B2">2]。如上所述的指导方针,应该引导活检技术,在每个特定情况下最佳可视化可疑恶性结果。

在大多数情况下,当诊断检查和经皮活检是通过超声和MRI乳房x光检查,使用相同的系统,但只有额外的立体定向设备。相比之下,影像上不同的系统通常采用,分别进行诊断性成像和立体定向活检。代表组织样本之前可以为适当的病理切片检查测试,病理上复制乳腺发现x射线立体定向现货图片。反过来,这要求x射线立体定向系统提供了一个空间分辨率和对比度比较与乳房x光检查系统。然而,它不是一个诊断乳房x光成像的图像质量和x射线立体定向点图像临床等效由于不同的探测器技术,成像几何图形和检查条件,如乳房压缩的程度。

自2003年以来,作者一直在使用直接细致的数字成像系统(远程精确测位器Selenia, Lorad-Hologic,贝德福德,妈,美国)连同数字x射线立体定向乳腺活检系统(远程精确测位器MultiCare, Lorad-Hologic,贝德福德,妈,美国)。根据制造商的数据,数字间接CCD系统中实现x射线立体定向系统有一个50像素边缘的长度米(1024年收购矩阵),这至少在理论上提供了一个更好的空间分辨率比直接数字平板探测器乳房x光检查系统,与70年名义像素边缘的长度m。然而,在临床常规诊断,印象在孤立的情况下出现了CCD技术精确检测更小的微钙化物质低于直接数字平板探测器乳房x光检查。从2003年3月到2009年6月,这两个系统是用于执行807真空活检和487 x射线立体定向弹簧钩的标记。2008年、127年真空活检和135标记。真空x射线立体定向活检技术的成功率是98.4%,整个时期为99.2%,2008年;这是针对国际数据的相对高点<一个href="#B3">3]。我们验证模拟微钙化物质在一个高对比度的图像质量幽灵用直接数字平板探测器容易乳房x光检查和立体定向乳腺活检系统1024年或512年收购矩阵操作根据间接小区域CCD(电荷耦合器件)技术。我们的主要目标是建立是否定性或定量信息丢失当立体定向系统和CCD技术操作。我们的二级目标是定义的最小大小直接平板探测器上的可疑病变乳房x光检查,仍被间接CCD技术,从而证明活检的适应症。

2。材料和方法

2.1。幻影和模拟微钙化物质

直径10厘米的圆画在48通用激光打印机格式的电影003厘米(P / N型r96019,施乐),分为四个象限。圈和象限准备放射成像通过金属丝粘到每个标签透明薄膜。接下来,圆形或小叶硅珠SiO的化学成分₂65%,艾尔₂O₃0.5 - -2.0%、铁₂O₂曹0.15%,分别以2.5%,8.0%,Na₂O 14.0%)随机分散在各个象限内的电影(图<一个href="//www.newsama.com/journals/ijbc/2011/701054/fig1/" target="_blank">1)。珠子直径是100 - 199(1级),200 - 399(二班),400 - 599米(3班)或600 - 800m(第4类)。圆的数量和小叶硅珠手术显微镜下计数(野生M680,徕卡)。

48电影上映出数字包含模拟微钙化物质直接平板探测器乳房x光检查系统(远程精确测位器Selenia,远程精确测位器/ Hologic)与易数字x射线立体定向乳腺活检系统(远程精确测位器MultiCare, Lorad-Hologic)。一张1.5厘米厚度(树脂玻璃,德固赛)制成的有机玻璃(PMMA)和类似的层厚厚的碎肉放在x射线接触前的电影作为散射体。x射线系统都位于同一个房间,从而使图像产生乳房x光检查系统和立体定向乳腺活检系统直接继承,而无需改变散射体配置。

2.2。成像技术

成像研究之前,这两个单位是由制造商的技术人员和制造商的工厂设置成像参数优化系统的变化。这些设置没有改变在成像研究。

细致的数字成像系统(Selenia,远程精确测位器/ Hologic)有一个double-focus 25 -双金属阳极过滤器可以切换到钨钼。调查的名义焦斑大小的乳房x光片是0.3毫米,focus-film距离是65厘米。网格配置像蜂窝一样,因为interseptum材料的空气,吸收电网可用在所有横向方向散射辐射更强烈。x射线曝光之前,半导体层上的非晶硒平板探测器置于直流电。x射线吸收平衡的当地费用。背后的指控被捕硒层电极,数组存储电容和晶体管和转换为电子信号。成像的成像数据传输电脑电子增强和模拟数字信号后转换。平板探测器的活跃的视野厘米,矩阵的数组像素,像素边缘的长度 米,相当于一个命名空间分辨率7.2 lp /毫米。数据获得的厘米的格式。一个活跃的视野像素用于成像。

易gridless数字立体定向乳腺活检系统(远程精确测位器MultiCare, Lorad-Hologic)是配备了钼阳极铍港0.8毫米和钼过滤30米厚。名义焦斑是0.25毫米,而focus-film距离是88厘米。探测器是基于间接小区域CCD(电荷耦合器件)技术。这个过程包括一层闪烁体的碘化铯捕捉x光量子,将它们转换为光线,进而通过透镜聚焦到CCD传感器。光密度分布是注册为收费模式定期安排元素的数组中。传感器是由一层非晶硅光量子转换为电信号,在当地传播代码来处理计算机集成在操作员控制台运行在Windows NT (Pentium II,英特尔公司)。活跃的测量领域和像素边缘的长度。换句话说,当矩阵的收购像素被选中,空间分辨率10.24 lp / mm时生产和收购矩阵像素被选中,空间分辨率为5.12 lp /毫米。

平板探测器的乳房x光片是身高的平面,而CCD-based ventrodorsal平面成像了。两个程序,使用相同的压缩设置是为了消除的影响程度的压缩图像质量。容易立体定向系统中的数据采集期间,十分谨慎,确保垂直排列的碎肉层也一贯1.5厘米厚。首先进行预测是进行数字平板探测器系统定义的最佳曝光不删:变化后的管电压之间20-32 kV系统使用自动曝光控制,所有乳房x线照片拍摄29 kV的管电压和管电流之间23马斯mAs和32。x射线立体定向现货图片拍摄29 kV和面向曝光表91 mAs(512和1024年收购矩阵)。1024矩阵被选中时,mAs数翻了一倍,而是选择保持不变。一方面,这样做是为了保持一个可接受的范围内照射剂量,而另一方面,验证效果更高的空间分辨率的图像质量在一个恒定的剂量。表面剂量测量和校准(300年Solidose RTI电子AB)为5.2Gy直接平板探测器的乳房x光检查,在10.5Gy为小区域CCD技术与1024年和512年的矩阵。

2.3。图像显示

乳房x光检查系统的一个特色处理工作站配备监视和PC (Selenia软拷贝工作站,远程精确测位器/ Hologic)运行阅读软件对乳腺癌的诊断(MeVis乳房保健,MeVis、不来梅、德国)。巴可医疗显示控制器(Barco公司5 mp1h NV, yves gijarth,创立比利时)与12位存储完整的12位图像上灰度深度(4096灰色的水平)。一个10位数模转换器(DAC)转换的信号显示灰色的深度相当于1024年的水平。两Barco公司显示器使用一个图像的大小厘米直径的线分辨率像素(有效像素边缘的长度, 米)。每当一个扫描的格式厘米是完全显示在监视器,这导致一个因素几何分辨率0.8下降到7 lp /毫米。1:1的复制的数字图像数据集,稍微一个边缘图像被切断了,生产的有效显示分辨率大约8 lp /毫米。

立体定向系统出现一个操作员控制台配有微处理器(Pentium II,英特尔公司)和灰度21英寸显示器,用于图像生成和繁殖。监视器(模型m21l - 0213、图像系统公司)有一个图像的大小厘米直径的线分辨率像素(有效像素边缘的长度)。监视器的视频带宽是200赫兹;最大水平分辨率是1600像素;最大垂直分辨率1200像素,和电子图像数据集有一个14-bit灰度深度。

在两个操作控制台、亮度和对比度可以改变交互及其双立方插值因子2允许缩放的数字图像数据集的“光学放大镜。”

2.4。形象的解释

四个放射科医生1到17年经验的模拟和1到6年的经验与数字乳房x光检查评价monitor-displayed数字图像以随机顺序彼此独立的。开始前他们的解释,放射科医生对图像解释特定于每个给予指导系统。他们的符号进入结构化电子问卷。评级机构被要求等级的数量模拟微钙化物质可见在每部电影象限根据以下类别:“0”(没有微钙化物质),“1”(1 - 4)、(5 - 9)“2”,“3”(10 - 19),“4”(热带病),或“5”(39)。可见大小的硅珠被评为“0”(象限没有可见的微钙化物质),“1”(直径100 - 199米),“2”(200 - 399米),“3”(400 - 599米),或“4”(600年米)。可见微钙化物质的形状被归类为“圆”,“小叶,”或“问题不适用”(象限没有任何硅珠可见)。放射科医生大小和形状分类基于最大的硅珠可见象限解释。取向,评级机构给出了射线照片的硅珠发生大小和形状(图<一个href="//www.newsama.com/journals/ijbc/2011/701054/fig2/" target="_blank">2)。在监测读数的房间是黑暗的。

2.5。统计分析

符号由4放射科医生被分为成像技术如下:系列1:数字平板探测器乳房x光检查,系列2:CCD技术1024年收购矩阵,和系列3:CCD技术512年收购矩阵。评级与实验预设引用值(金标准)rank-scaled变量“数量”和“直径”和二分变量”的形状。“接下来,四个放射科医生上的数据正确cross-tabulated评级。测量每系列多少评级由放射科医生同意参考标准,kappa值()计算,负kappa值或等于0表示缺乏或纯粹的巧合协议和一个1表示完全赞同参考标准。

然后,评分者间信可变性参考每个象限测定值的变量的“数量”和“大小”检测微钙化物质衡量的方向和程度错误的解释(偏离参考值)。的前提下一部电影上的四个象限代表一个独立的观察,每一个评定等级每个系列分别和192年分配和分析变量;错误的统计分析(评分者间信可变性)是基于这些配置。评定等级的变化从引用变量的值“大小”和“形状”允许我们确定趋势低估(负号)或过高(积极的迹象),放射学家的评级结果。

图形比较评分者间信可变性,评级机构对变量的变化“数量”和“大小”提出了箱形图和“形状”的应急表根据成像技术和硅珠大小的独立。描述的效果大小模拟微钙化物质检测的灵敏度和准确性,“数”和“形”的变量是每个单独分析再次根据个体大小类的硅珠。

克鲁斯卡尔-沃利斯检验被用于全球的比较的结果3成像技术。评分者间信的分布变化的实验预设引用值(金标准)确定每个成像技术是基于错误的方向(高估或低估)和误差的大小。Mann-Whitney测试被用于探测的成对比较。的值并没有纠正多个测试场景。因此,结果的解释是一个纯粹的探险的性质。

3所示。结果

表<一个href="//www.newsama.com/journals/ijbc/2011/701054/tab1/" target="_blank">1提出了评级机构的正确积极的提到的数量来衡量的参考标准。大小的独立数量的硅珠正确地计算了所有评级机构59.3%的数字乳房x线照片(最低:27.7%40珠子,最高:63.9 5 - 9珠),与1024年62.0%的CCD图像矩阵(最低:23.2%40个珠子,最高:70.8 5 - 9珠)和60.7%的CCD图像512矩阵(最低:17.0%40个珠子,最高:66.0英寸)(表5 - 9珠子<一个href="//www.newsama.com/journals/ijbc/2011/701054/tab1/" target="_blank">1(a))。相比之下,正确积极的评级变量“检测微钙化物质数量”硅珠在100 - 199之间米直径(类别1)数字平板探测器的乳房x光片是54.2%,50.0%,ccd图像- 1024为45.8%,ccd - 512图像。协议的程度放射科医生的评级和金本位(完全达成一致:卡帕()= 1.0,没有协议:= 0.0)相当的成像技术:为0.49,0.53和0.50,数字乳房x光检查,1024 - CCD图像矩阵,矩阵和512 - CCD图像,分别。

在分析所有评级机构和独立象限硅珠的数量,模拟微钙化物质的直径被评为正确在74.4%(最低:64.7% 100 - 199米直径、最大:400 - 599年为88.0%米直径)的数字乳房x光成像(),74.6%(最低:100 - 199年为64.7%米直径、最大:91.7%600年米直径)1024 -矩阵的CCD图像()和67.1% 512 -矩阵CCD图像(最低:100 - 199年为50.0%米直径、最大:97.4%600年(直径))(表<一个href="//www.newsama.com/journals/ijbc/2011/701054/tab1/" target="_blank">1(b))。相比之下,放射科医生正确评价检测微钙化物质的大小的硅珠100 - 199米直径(类别1)64.7%的时间数字乳房x光检查和1024 -矩阵CCD图像,但只有50.0%的时间在512 -矩阵CCD图像。

正如所料,正确分类率增加与硅珠直径成正比。在图<一个href="//www.newsama.com/journals/ijbc/2011/701054/fig3/" target="_blank">3,结果对于所有象限和所有评级机构目前分别根据“数量”(图的变量<一个href="//www.newsama.com/journals/ijbc/2011/701054/fig2/" target="_blank">2(一个)可检测的微钙化物质)和“大小”(图<一个href="//www.newsama.com/journals/ijbc/2011/701054/fig2/" target="_blank">2 (b))的函数大小类别1到4测量参考标准。错误的诊断分类微钙化物质直径在100 - 199m(类别1)显示,最大的变化来自规定的实验参考价值,放射科医生的评级三级的大小(直径400 - 500米)和4(直径600年米)很大程度上同意所有三种成像技术的参考价值。大小类别1(直径100 - 199米),模拟微钙化物质的数量和大小显示被低估的倾向。在硅珠大小类别2(直径200 - 399米),评级机构显示相对巨大的不确定性估计检测微钙化物质的数量。

在硅珠的形状分类,数字乳房x光检查往往优于CCD技术,无论收购矩阵的使用。

实验黄金标准的评分者间信变化最为明显的硅珠100 - 199米直径(图<一个href="//www.newsama.com/journals/ijbc/2011/701054/fig3/" target="_blank">3)。最大的观察与金本位珠子400年米直径的所有方法。

当所有成像技术受到全球克鲁斯卡尔-沃利斯检验比较,探究的分类错误的分析对实验测量预设黄金标准确认没有显著差异的成像技术变量之间(表“数量”<一个href="//www.newsama.com/journals/ijbc/2011/701054/tab2/" target="_blank">2(一))或“大小检测微钙化物质”(表<一个href="//www.newsama.com/journals/ijbc/2011/701054/tab2/" target="_blank">2(b))。探险的分析使用Mann-Whitney测试变量“数量”也产生三种成像技术(表之间没有显著的差异<一个href="//www.newsama.com/journals/ijbc/2011/701054/tab2/" target="_blank">2(一)和<一个href="//www.newsama.com/journals/ijbc/2011/701054/tab2/" target="_blank">2(b))。评级机构的2,数字乳房x光检查的结果之间的显著差异和CCD技术与1024年和512年矩阵描述为变量“大小”。然而,这个结果是没有证实的数据产生的其他两个评级机构。

4所示。讨论

乳腺x射线成像系统的技术要求是特别大。首先,动态范围必须足够大,使同时可视化的结构与强大的x射线吸收,如钙化,和那些可怜的吸收,如脂肪组织。第二,较高本地图像分辨率要求允许微钙化物质检测和形态学特征。乳房x光检查的目的筛选了2005年在德国是尽早发现乳腺癌时固化阶段。因此,它是至关重要的,很小,发现乳腺微钙化物质怀疑是恶性可以为经皮stereotactically可视化成像制导x射线检查。

在过去的几年中,不同的数码影像数据采集技术已经出现。一般来说,可用下列方法(<一个href="#B4">4- - - - - -<一个href="#B12">12]:(我)数字存储磷摄影;(2)数字平板探测器射线照相法与间接转换。(步骤:x光量子在一层闪烁体由碘化硫氧化物或铯钆转换为光。一步:光敏二极管的光转换为电荷的非晶硅);(3)平板探测器直接摄影x光量子在哪里直接转换成电荷;和(iv)结合slot-scan和光子计数技术市场上最近推出了。

本文提供的研究比较了图像质量的一种间接数字小区域CCD探测器集成到乳房x射线立体定向活检系统和直接数字平板探测器的一个乳房x光检查系统。成像的几何形状不同的成像数据采集和成像数据复制。由于CCD系统利用单晶硅晶圆,大小的探测器是身体和技术有限的面积厘米。这是相对于平板探测器系统探测器面积厘米。由于不同的临床目标,focus-film距离不同:平板探测器的65厘米和88厘米的CCD技术。名义收购矩阵的空间分辨率为7.2 lp /毫米,10.2 lp /毫米,和5.1 lp /毫米时直接平板探测器乳房x光检查,1024矩阵CCD,分别和512矩阵选择CCD。表面剂量为5.2Gy直接平板探测器乳房x光检查低于10.5Gy与CCD技术管理。manufacturer-stated数学像素边缘长度在查看监控 平板探测器和m 米的CCD技术。mAs的设置是由自动曝光控制平板探测器CCD的曝光表格技术,同时保持kV选择相同的。灰度深度是12位和14-bit平板探测器和CCD技术,分别。

压缩设置保持不变的幻影研究为了仅仅想象不同的设备技术对图像质量的影响。然而,它必须考虑到在病人检查,胸部压缩的程度通常诊断乳房x光检查和x射线立体定向视图之间采取不同的干预计划。独立技术的使用,更低的压缩等级与图像质量低劣由于几个因素如高散射辐射,一个更大的object-to-detector结构远离探测器表面的距离和低能分数的总吸收的辐射光谱,否则他们将参与图像对比。

结果表明,x射线立体定向点的图像模拟的微钙化物质,100 - 199米直径通过CCD技术,特别是512年数据采集矩阵被选中,往往不如直接数字平板探测器技术。直到直径400年m是两种成像技术诊断等同的探测模拟微钙化物质。

乳腺成像系统的质量是由它的能力将乳房背后的辐射模式转化为监视器或电影图像尽可能高的精度。空间分辨率、对比度和信噪比是影响图像质量的关键参数,空间分辨率和对比度是彼此相互依赖。提高空间分辨率,同时保持照射剂量相同的减少导致接收到的光子在收购的一个像素矩阵,从而减少对比度分辨率,反之亦然。数字的概念,介绍了量子效率(DQE)来解释这种模式。DQE表明光子撞击探测器的比例转换成图像数据。大多数制造商列表50% -90%的DQE数字成像系统。它决定通过比较过滤器背后的局部剂量的照射剂量和代表所有步骤的x射线辐射的辐射模式被探测器接收。DQE,然而,不考虑后续处理步骤(模拟数字转换、技术噪声形式的图像数据处理,等等),以及成像系统的质量。

平板探测器乳房x光检查,直接产生更好的图像模拟微钙化物质200年米直径可以解释的高对比分辨率数字平板探测器和高空间分辨率的查看监控。在这里,130年的直径m - 200米被视为的下限模拟微钙化物质可以在体外条件下成像<一个href="#B13">13- - - - - -<一个href="#B15">15]。同样的设计范围内的体外研究中,Suryanarayanan等人证明high-spatial-resolution原型的性能数字成像像素大小39 - 78之间不等m是优越的检测微钙化物质相比,临床细致的数字成像系统,产生了100m像素大小(<一个href="#B16">16]。在感知研究中,荣等人相比不同的数字技术检测模拟微钙化物质在112 - 160之间米直径的空间分辨率和对比度的监控是影响成像质量的关键因素<一个href="#B14">14]。

一般来说,幻影研究只能给出一个简化的,或多或少的一维模拟医学现实的复杂性。这样的实验很难繁殖过多的技术、生理、病理生理以及pathological-anatomical因素影响诊断准确性以及它们的相互交互。而体外研究不能肯定地预测精度,在临床检查诊断成像技术将产生幻影研究确实允许评估期间将获得病人的诊断准确性考试。可以认为,尽管解剖叠加,微钙化物质作为幽灵也会复制在可视化成像研究的病人。同样,微钙化物质,检测不到理想的实验条件下可能会不会检测到常规临床设置。

总之,x射线立体定向点的图像模拟的微钙化物质,100 - 199米直径通过CCD技术,特别是512年数据采集矩阵被选中,往往不如直接数字平板探测器技术。直到直径400年米做了两个成像技术在检测模拟微钙化物质产生可比的准确性。因此,鉴于越来越多的可疑恶性,小额microcalcified焦点在乳房x光检查筛查,发现x射线立体定向活检设备的物理和技术质量应该适应适应各自的诊断数字x光检测系统。

确认

作者要感谢Carsten Pietsch博士monitor-displayed评价数字图像。以前,医学博士也由于杰拉尔德Haupt泌尿外科诊所和门诊部的科隆大学泌尿外科的目前,圣Vincentius医院,德国尔精心计算模拟微钙化物质的数量在每个象限。

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