Experimentelle Untersuchungen zur Dosisreduktion durch Optimierung der Strahlungsqualität bei digitaler Vollfeldmammografie mit einem Detektor auf Selenbasis

Zusammenfassung

Ziel: Reduktion der Strahlenexposition bei adäquater Bildqualität durch Optimierung der Strahlungsqualität für ein neues System zur digitalen Vollfeldmammografie mit einem digitalen Bildempfangssystem aus amorphem Selen (a-Se). Material und Methoden: Die Untersuchungen wurden an dem digitalen Mammografiesystem NovationDR (Siemens, Erlangen) durchgeführt. Das System besitzt eine Bimetallanode mit einer Molybdän- und einer Wolframbahn und kann wahlweise mit einem Molybdän- oder einem Rhodiumfilter betrieben werden. Als Testobjekt diente das Wisconsin Mammographic Random Phantom Modell 152A (Radiation Measurements Inc.), von dem Aufnahmen in digitaler Technik mit Wolframanode und Rhodiumfilter bei unterschiedlichen Röhrenspannungen (26 - 35 kV) und Röhrenstrom-Zeit-Produkten (40 - 100 mAs) angefertigt und mit Aufnahmen in Molybdän/Molybdän-Technik verglichen wurden. Zur Quantifizierung der Bildqualität wurde die Detektionsrate der im Phantom eingebetteten simulierten Läsionen eingesetzt. Ergebnisse: Bei zunehmender Röhrenspannung nimmt die mittlere Parenchymdosis beim Arbeiten mit Belichtungsautomatik, d. h. bei gleich bleibender Detektordosis signifikant ab. Gleichzeitig geht jedoch auch die Bildqualität, d. h. die Detektionsrate deutlich zurück (26 kV, 1 mGy, 95,1 % ; 35 kV, 0,7 mGy, 82,7 %). Als guter Kompromiss aus diagnostisch erforderlicher Bildqualität und geringstmöglicher Strahlenexposition wurden 28 kV und 60 mAs für eine Bildgebung mit Wolfram/Rhodium-Anoden/Filter-Kombination ausgewählt. Eine weitere Veränderung des Röhrenstrom-Zeit-Produktes erwies sich als nicht sinnvoll, da bereits eine 10 %ige Verringerung einen signifikanten Rückgang in der Detektionsrate zur Folge hatte. Andererseits bewirkte selbst eine ca. 65 %ige Erhöhung der Strahlenexposition nur eine ca. 2 %ige Verbesserung der Detektionsrate. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse dieser Phantomstudie deuten an, dass durch den regelhaften Einsatz der Wolframanode in Kombination mit einem Rhodiumfilter bei der digitalen Vollfeldmammografie mit einem a-Se-Detektor gegenüber der Molybdän/Molybdän-Anoden/Filter-Kombination eine Reduktion der mittleren Parenchymdosis von bis zu 30 % ohne Verlust der diagnostischen Bildqualität zu erreichen ist.

Abstract

Purpose: Reduction of radiation exposure at an adequate image quality by optimizing the radiation quality for a new system of full-field digital mammography using a digital detector (a-Se). Materials and Methods: The investigations were performed using a digital mammography system Novation™ (Siemens, Erlangen). The system was constructed with a bimetal anode (molybdenum and tungsten) and the possibility of changing the filter (molybdenum/rhodium). The test object was the Wisconsin Mammography Random Phantom Model 152 A (Radiation Measurements Inc.) of which images were acquired using the digital technique with the tungsten anode and rhodium filter at different tube voltages (26 - 35 kV) and tube loads (40 - 100 mAs) and compared to images in the molybdan/molybdan molybdenum/molybdenum technique. To quantify the image quality, we used the detection rate of the simulated lesions in the phantom. Results: Increasing the tube voltage significantly decreases the average glandular dose when using AEC (Automatic Exposure Control), i. e., constant detector dose. At the same time, the image quality decreases significantly with respect to the detection rate (26 kV, 1 mGy, 95.1 %; 35 kV, 0.7 mGy, 82.7 %). As a good compromise between the necessary diagnostic image quality and the lowest dose exposition, 28 kV and 60 mAs were selected for imaging with the tungsten/rhodium anode/filter combination. A further change to the tube load did not make sense because a decrease of 10 % resulted in a significant decrease in the detection rate while only a 2 % increase in detection rate was achieved for a 65 % increase in radiation exposure. Conclusion: The results of this phantom study demonstrate that the routine use of the tungsten anode in combination with a rhodium filter for full-field digital mammography with an a-Se detector in contrast to a molybdan/molybdan molybdenum/molybdenum anode/filter combination results in a reduction of the average glandular dose of up to 30 % without loss of diagnostic image quality.

Key words

breast - breast radiography - radiography, digital - radiation exposure - radiation quality

Literatur

• 1 Schulz-Wendtland R, Hermann K P, Lell M. et al . Phantomstudie zur Detektion simulierter Läsionen an fünf verschiedenen digitalen und einem konventionellen Mammographiesystem.  Fortschr Röntgenstr. 2004;  176 1127-1132
• 2 Diekmann F, Diekmann S, Bick U. et al . Reduced-dose digital mammography of skin calcifications.  Am J Roentgenol. 2002;  178 473-474
• 3 Gennaro G, Maggio di C, Bellan E. Full-field digital mammography and patient dose reduction.  Eur Radiol. 2002;  12 (S) 163
• 4 Hermann K P, Obenauer S, Marten K. et al . Average glandular dose with amorphous silicon full-field digital mammography - Clinical results.  Fortschr Röntgenstr. 2002;  174 696-699
• 5 Küchler M, Friedrich M. Fortschritte in der Mammographietechnik: Bimetall-Anodenröhre und selektive Filtertechnik.  Fortschr Röntgenstr. 1993;  159 91-106
• 6 Aichinger H, Dierker J, Säbel M. et al . Image quality and dose in mammography.  Electromedica. 1994;  62 7-11
• 7 Funke M, Hermann K P, Breiter N. et al . Bimetallanode mit Wolfram oder Rhodium? Vergleichende Untersuchungen zur Bildqualität und zum Dosisbedarf in der Mammographie.  Fortschr Röntgenstr. 1995;  163 20-26
• 8 Hermann K P, Obenauer S, Grabbe E. Radiation exposure in full-field digital mammography with a flat-panel X-ray detector based on amorphous silicon in comparison with conventional screen-film mammography.  Fortschr Röntgenstr. 2000;  172 940-945
• 9 Obenauer S, Hermann K P, Grabbe E. Dose reduction in full-field digital mammography: an anthropomorphic breast phantom study.  Br J Radiol. 2003;  76 478-482
• 10 Mertelmeier T, Bernhardt P, Hoheisel M. et al . Dose reduction by technique optimization for FFDM based on an amorphous selenium detector.  Eur Radiol. 2005;  15 (S1) 256 (Abstract)
• 11 Gosch D, Jendraß S, Scholz M. et al . Strahlenexposition bei der digitalen Vollfeldmammografie mit einem Selen-Flachdektektor.  Fortschr Röntgenstr. 2006;  178 693-697