Open Access

Christin Assmann

• Die vorliegende Arbeit thematisiert den Vergleich der Bildqualität von Liegend-Röntgen-Thorax-Aufnahmen von Patienten auf der Intensivstation des Universitätsklinikums Frankfurt unter Verwendung einerseits eines parallelen und andererseits eines virtuellen Streustrahlenrasters (=Bildverarbeitungssoftware). Es wurde untersucht, ob mit dem virtuellen Raster eine mindestens gleichwertige Bildqualität wie mit dem parallelen Raster erreicht und gleichzeitig Strahlendosis eingespart werden kann. Insgesamt wurden 378 Röntgen-Thorax-Aufnahmen von 126 Patienten, die jeweils einmal mit parallelem Raster, mit virtuellem Raster und mit dem gleichen virtuellen Raster mit Dosisreduktion durchgeführt wurden, in die Studie eingeschlossen. Das virtuelle Raster ahmt das parallele Raster in der Streustrahlenreduktion nach. Das Übergewicht der Patienten als Einschlusskriterium der Studie rechtfertigte den Einsatz des parallelen Rasters. Jeder Patient wurde nur nach klinischer Indikationsstellung geröntgt, sodass der zeitliche Abstand zwischen zwei Röntgen-Thorax-Aufnahmen unterschiedlicher Aufnahmetechniken desselben Patienten variierte. Für alle Röntgen-Thorax-Aufnahmen wurde derselbe indirekte Flachdetektor verwendet. Die Röhrenspannung betrug konstant 125 kV, das Strom-Zeit-Produkt 1,4 mAs (für das parallele und virtuelle Raster) bzw. 1,0 mAs (für das virtuelle Raster mit Dosisreduktion). Für jeden Röntgen-Thorax wurde das Dosisflächenprodukt bestimmt. Vier Radiologen evaluierten die Bildqualität hinsichtlich sechs Kriterien (Lungenparenchym, Weichteile, thorakale Wirbelsäule, Fremdkörper, Pathologien und Gesamtqualität) anhand einer 9-Punkte-Skala. Der Friedman-Test (p < 0,05: signifikant) wurde angewendet. Die Übereinstimmung der Radiologen wurde über Intraklassenkorrelationskoeffizienten berechnet. Das virtuelle Raster ohne/mit Dosisreduktion wurde insgesamt von allen vier Radiologen für die Weichteile, die thorakale Wirbelsäule, die Fremdkörper und die Gesamtbildqualität signifikant besser bewertet als das parallele Streustrahlenraster (p ≤ 0,018). Für das Lungenparenchym und die Pathologien resultierten sowohl signifikante als auch nicht-signifikante Ergebnisse, wobei bei signifikanten Ergebnissen ebenfalls das virtuelle Raster ohne/mit Dosisreduktion besser bewertet wurde als das parallele Streustrahlenraster (p ≤ 0,002). Einzige Ausnahme stellten die Evaluationen der Bildqualität bez. des Lungenparenchyms eines Radiologen dar, der das virtuelle Raster ohne/mit Dosisreduktion signifikant schlechter bewertete als das parallele Raster (p < 0,0001). Insgesamt wurde das virtuelle Raster mit Dosisreduktion für die folgenden Kriterien am besten in absteigender Reihenfolge im Vergleich zum parallelen Raster bewertet: Fremdkörper, thorakale Wirbelsäule, Weichteile, Gesamtbildqualität, Pathologien und Lungenparenchym. Die Übereinstimmung der vier Radiologen in ihren Bildqualitätsbewertungen war maximal gering. Mit dem virtuellen Raster wurde im Durchschnitt etwa 28,7% des Dosisflächenprodukts im Vergleich zum parallelen Streustrahlenraster eingespart (p < 0,0001). Bisher haben nur vier Studien Streustrahlenreduktionssoftwares an Liegend-Röntgen-Thorax-Aufnahmen untersucht, davon zwei an lebenden Menschen. Limitationen der vorliegenden Studie sind die Subjektivität der Bewertungen der Radiologen, die mögliche Identifizierung der Röntgen-Thorax-Aufnahmen, die mit dem parallelen Streustrahlenraster als gängige Aufnahmetechnik in der Radiologie des Universitätsklinikums Frankfurt durchgeführt wurden, die Konstanz der Expositionsparameter unabhängig des BMI der Patienten und die eingeschränkte Vergleichbarkeit der Röntgen-Thorax-Aufnahmen desselben Patienten aufgrund von Veränderungen der Pathologien, Fremdkörper, etc. bei (großem) zeitlichem Abstand zwischen den Röntgen-Thorax-Aufnahmen. Das virtuelle Raster erzielte teils eine gleichwertige, teils eine bessere Bildqualität wie/als das parallele Raster bei gleichzeitiger Dosisreduktion von 28,7% und kann es somit bei Liegend-Röntgen-Thorax-Aufnahmen ersetzen. Weitere Studien sollten den Einsatz des virtuellen Rasters bei Röntgenaufnahmen des Thorax (stehend und liegend) und anderer Körperpartien im Hinblick auf die Bildqualität, (höhere) Dosiseinsparungen und den Workflow untersuchen.
• Objectives: To assess the effects of a virtual anti-scatter grid (=image processing technology) on bedside chest radiography taken in the intensive care unit (=ICU) of the University Hospital Frankfurt/Main on image quality and radiation dose compared to a conventional anti-scatter grid. Materials and Methods: A total of 126 ICU patients underwent bedside chest radiography using three different acquisition techniques with the same flat-panel detector: the conventional grid, the virtual grid, which imitates the conventional grid in reducing scatter radiation, and the same virtual grid with additional dose reduction. The tube voltage was set at 125 kV throughout all examinations, the current-time-product at 1,4 mAs (for the conventional grid and virtual grid) or at 1,0 mAs (for the virtual grid with additional dose reduction). The main inclusion criterion was obesity, which authorized the use of the anti-scatter grid. The patients were only imaged according to the clinical indication. Therefore the time between two radiographs of different acquisition techniques of the same patient varied. Dose-area product was noted for each examination. Four radiologists evaluated image quality with respect to lung parenchyma, soft tissues, thoracic spine, foreign bodies, pathologies as well as overall image quality using a 9-point-scale. We applied the Friedman test (p < 0,05: significant) and calculated intraclass correlation coefficients to analyze interobserver agreement. Results: All four radiologists rated soft tissues, thoracic spine, foreign bodies and overall image quality of radiographs taken with the virtual grid without/and additional dose reduction significantly higher than of images taken with the conventional grid (p ≤ 0,018). The evaluations of lung parenchyma and pathologies showed significant results as well as non-significant results. In case of significant results the radiologists rated the virtual grid without/and additional dose reduction better than the conventional grid (p ≤ 0,002), except for ratings of lung parenchyma by one radiologist who evaluated the lung parenchyma on radiographs taken with the virtual grid without/and additional dose reduction significantly worse than on radiographs taken with the conventional grid (p < 0,0001). All in all, the virtual grid with additional dose reduction was rated best for the following six criteria in descending order in comparison with the conventional grid: foreign bodies, thoracic spine, soft tissues, overall image quality, pathologies and lung parenchyma. The interobserver agreement ranged from slight to poor for named criteria and acquisition techniques. On average 28,7% of the dose-area product was saved using the virtual grid and additional dose reduction compared to the conventional grid (p < 0,0001). Discussion: There are only four other studies which have examined software for anti-scatter grid substitution and only two of them were conducted on human subjects. The present study has several limitations: the subjectivity of the evaluations of the radiologists, the possibility that the rater recognized the radiographs being imaged with the conventional grid as a common acquisition technique in the department of Radiology of the University Hospital Frankfurt/Main, the constancy of the exposition parameters independent of the BMI of the patients and the limited comparability of the radiographs because of changes in diseases, support devices, etc. while passing much time between two radiographs of different acquisition techniques of the same patient. Conclusions: Bedside ICU chest radiography using a virtual grid resulted in a comparable or even better image quality like/than using the conventional grid under simultaneous dose reduction of 28,7%. Therefore the virtual grid can replace the conventional grid in bedside chest radiography. Further studies have to examine the virtual grid in radiographs of the chest (upright and supine) and other body parts with respect to the image quality, (higher) dose savings and the workflow.