Expoziční index (1)

U dřívějších analogových technologií, tj. u kombinací film-fólie, bylo zřejmé, že existuje vztah mezi dávkou dopadající na film a vzhledem radiogramu (optickým zčernáním, denzitou), viz obr. 1. Čím menší dávka dopadla na danou oblast filmu, tím světlejší místo v obrazu vzniklo, takže histogram byl posunut vlevo k nižším hodnotám. Nicméně tento vztah pozbývá platnosti pro digitální modality.

Obr. 1: Ukázka radiogramů film-fólie s různými histogramy optických hustot [1]

Poznámka: Při porovnání s digitálními technologiemi se dnes používá negativ. Dříve platilo, že když oblast např. za kostí obdržela nižší dávku, byla na filmu světlá. Dnes oblast s nižší dávkou má nižší signál, v obrazu by správně byla tmavší, ale používá se negativ, aby to bylo v souladu s filmy, tj. kost je stále světlá.

Digitální receptory obrazu (CR, DR) mají každý jinou citlivost na ozáření, různý dynamický rozsah a různé vnitřní škálování (konverze signálu na stupeň šedi, viz obr. 2), takže ani ze samotného histogramu není zřejmé, jaká je kvalita původních dat. Pak se může stát, že přeexponované radiogramy projdou nepovšimnuty (vysoké SNR), u významně podexponovaných radiogramů (nízké SNR) se může projevit vyšší šum, ale v mnoha případech radiogram také projde nepovšimnut. Proto bylo potřeba zavést nějaký index, který by popsal kvalitu obrazu z hlediska signálu a šumu. A tím je expoziční index.

Obr. 2: Ukázka digitálních radiogramů s různými histogramy signálů [1]

Mějme radiogram, který je uvedený na obr. 3. Jeho histogram je uvedený na obr. 4. Šedý histogram je pro celý radiogram, černý histogram je pouze pro červeně vymezenou oblast radiogramu, která představuje skutečnou oblast zájmu.

Obr. 3: Radiogram [1]

Obr. 4: Šedý histogram pro celý radiogram z obr. 3, černý histogram pro červeně vymezenou oblast radiogramu obr. 3

Na základě histogramu hodnot v obrazu a v závislosti na dávce a kalibraci se stanovil expoziční index EI (říkejme tomu expoziční index, i když to každý výrobce nazývá jinak). Ten se však lišil v závislosti na zvolené oblasti zájmu (neboli části histogramu), ze které se EI stanovoval. Některý výrobce bere celý radiogram tj. oblast, které odpovídá na obr. 4 šedý histogram, jiný výrobce bere pouze oblast zájmu, tj. oblast, které odpovídá na obr. 4 černý histogram (červeně vymezená oblast na obr. 3). Navíc EI si každý výrobce definoval jinak, takže ani ze dvou totožných histogramů nebude u dvou výrobců shodný EI. Definice EI pro různé výrobce je uvedená v tab. 1 společně s dalšími informacemi o kalibračních podmínkách a jednotkách. Navíc je velmi matoucí, že i závislosti EI na dávce není pro všechny výrobce podobná. Např. pro výrobce Fujifilm je S hodnota nepřímo úměrná dávce, tj. čím větší dávka, tím nižší hodnota EI, zatímco pro většinu výrobců je hodnota EI přímo úměrná dávce, tj. čím větší dávka na detektoru, tím vyšší hodnota EI. Závislost EI na dávce pro několik výrobců je uvedena v tab. 2.

Manufacturer Indicator Name Symbol Units Exposure Dependence Calibration Conditions
Fujifilm S Value S Unitless 200/S µ X (mR) 80 kVp, 3 mm Al “total filtration”
 S=200 @ 1 mR
Kodak Exposure Index EI mbels EI + 300 = 2X 80 kVp+1.0 mm Al+0.5 mm Cu
EI = 2000 @ 1 mR
Agfa Log of Median of histogram lgM bels lgM + 0.3 = 2X 400 Speed Class, 75 kVp + 1.5 mm Cu lgM=1.96 at 2.5 µGy
Konica Sensitivity Number S Unitless for QR = k,       200/S µ X (mR) QR=200, 80 kV S=200 @ 1 mR
Canon Reached Exposure Value REX Unitless Brightness = c1, Contrast = c2, REXµ X1 Brightness = 16, Contrast = 10,
REX ≈ 106 @ 1 mR
Canon EXP EXP Unitless EXP µ X 80 kVp, 26 mm Al, HVL = 8.2 mm Al   DFEI = 1.5    EXP =  2000 @ 1 mR
GE Uncompensated Detector Exposure UDExp mGy Air KERMA UDExp µ X (μGy) 80 kVp, standard filtration,
no grid
GE Compensated Detector Exposure CDExp mGy Air KERMA CDExp µ X (μGy)
GE Detector Exposure Index DEI Unitless DEI ≈ 2.4X (mR)  Not available
Swissray Dose Indicator  DI Unitless Not available  Not available
Imaging Dynamics Accutech  f # Unitless 2f#=X(mR)/Xtgt(mR) 80 kVp + 1 mm Cu
Philips Exposure Index EI Unitless 100/S µ X (mR) RQA5, 70 kV, +21 mm Al, HVL=7.1 mm Al
Siemens Medical Exposure Index EXI mGy Air KERMA X(mGy)=EI/100 RQA5, 70 kV +0.6 mm Cu, HVL=6.8 mm Al
Alara CR Exposure Indicator Value EIV mbels EIV + 300 = 2X 1 mR at RQA5, 70 kV, +21 mm Al, HVL=7.1 mm Al => EIV=2000
iCRco Exposure Index none Unitless Exposure Index 1 mR at 80 kVp + 1.5 mm Cu => =0
µ log [X (mR)]

Tab. 1: Expoziční index pro různé výrobce, včetně jednotek, podmínek kalibrace a závislosti na expozici [1]

Manufacturer Symbol 5 µGy 10 µGy 20 µGy
Canon REX 50 100 200
Imaging Dynamics (ST = 200) F# -1 0 1
Philips (CR-Fuji) EI 200 100 50
Philips (DR) EI 200 400 800
Fuji S 400 200 100
Carestream EI 1700 2000 2300
Siemens EI 500 1000 2000

Tab. 2: Závislost EI na dávce [1]

EI je specifický pro každého výrobce, což znepříjemňuje situaci na pracovištích, kde se využívají rtg systémy více výrobců. Pak i hodnoty EI požadované pro daný typ vyšetření na různých rtg systémech se od sebe liší, což komplikuje situaci radiologickým asistentům, jejichž snahou by mělo být získat radiogram odpovídající kvality za určité dávky neboli radiogram s hodnotou EI v doporučeném rozmezí. Avšak toto rozmezí se liší pro každého výrobce a každou anatomickou oblast.

Přestože v 90. letech minulého století došlo k zavedení EI, který kvantifikuje ozáření digitálního receptoru obrazu vzhledem k získanému signálu, chyběla zde jakákoliv standardizace. Se standardizací přišla norma IEC 62494-1:2008 Medical electrical equipment – Exposure index of digital X-ray imaging systems – Part 1: Definitions and requirements for general radiography, o které si řekneme v příštím článku, včetně toho, jaké indexy zavádí (nejde pouze o EI).

Použitá literatura
[1] Seibert JA. Implementation of the IEC 62494-1 Exposure Index Standard for Digital Radiography. World Congress on Medical Physics & Biomedical Engineering, 3.-8. června 2018, Praha.
[2] IEC 62494-1:2008 – Medical electrical equipment – Exposure index of digital X-ray imaging systems – Part 1: Definitions and requirements for general radiography. 2008.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *