Comparison of image quality using a X-ray stereotactical whole-body system and a direct flat-panel X-ray device in examinations of the pelvis and knee

Abstract

Purpose: The novel biplanar X-ray unit “EOS”, EOS Imaging, allows to acquire simultaneously 2 perpendicular planes of full-length spine and limbs and to measure spatially correct angles based on the acquired image data sets. This is to be seen alongside with a low spatial resolution, high investment costs and high operating expenses. The use of the biplanar X-ray unit in morphology based scelettal radiography might improve the cost-benefit-relation. Thus, the purpose of this study was to compare image quality of the EOS-unit and the flat panel (FP)-technology as reference in a clinical setting.

Materials and Methods: All 114 patients of the Orthopedic Hospital Dept., who had a biplanar full-length lower limb radiograph and a FP-examination of the pelvis and/or the knee with maximum time interval of 3 months without changes in the clinical and radiological findings were included in the study. All X-ray examinations had been carried out due to clinical indications. Secondary captures comparable to the FP-images were extracted from the electronic EOS-image data sets. 4 radiologists independently from each other compared the visualization of normal anatomical structures of the pseudonymous EOS- and FP-images in a randomized order.

Results: In the overwiew of all readers and all sceletal regions image quality of the FP-images was considered being superior in a mean of 83 ± 13 % standard deviation of the pair comparisons (minimum 48 %, maximum 100 %). Image quality of the EOS-images was assessed as being superior in 2 ± 3 % of the cases (0 %, 10 %). Image quality of 0.8 ± 3 % of the FP-images (0 %, 17 %) and 30 ± 34 % (0 %, 100 %) of the EOS-images was estimated as diagnostically inadequate. 30 ± 33 % of the pair comparisons (0 %, 100 %) showed a diagnostically inadequate image quality of the EOS-images and a diagnostically good image quality of the FP-images.

Conclusion: Image quality of biplanar full-length lower limb X-ray examinations is not suitable to be used for the diagnostic assessment of the morphological bone structure using the currently available technological setting.

Key points:

• biplanar full-length lower limb X-ray examinations

• plat-panel radiography

• image quality

Citation Format:

• Krug KB, Weber C, Schwabe H et al. Comparison of image quality using a X-ray stereotactical whole-body system and a direct flat-panel X-ray device in examinations of the pelvis and knee. Fortschr Röntgenstr 2014; 186: 67 – 76

Zusammenfassung

Ziel: Das System „EOS“, EOS Imaging, ermöglicht erstmals die simultane Röntgenuntersuchung größerer Skelettabschnitte in 2 Ebenen und die Messung räumlich exakter Winkel anhand der beiden simultan erhobenen Bilddatensätze. Dem stehen eine niedrige Ortsauflösung und hohe Investitions- und Betriebskosten gegenüber. Eine Verbesserung der Kosten-Nutzen-Relation ist durch den zusätzlichen Einsatz des Verfahrens in der morphologischen Skelettdiagnostik denkbar. Daher sollte beantwortet werden, ob die Bildqualität der EOS-Technologie der der Flachdetektor(FD)-Technik als dem Referenzstandard in der klinischen Routinediagnostik vergleichbar ist.

Material und Methoden: In die Auswertung wurden alle 114 Patienten der Orthopädischen Klinik eingeschlossen, bei denen in einem maximalen Zeitabstand von 3 Monaten ohne klinisch-radiologische Befundänderung eine EOS-Ganzbeinuntersuchung und eine FD-Untersuchung des Beckens und/oder des Knies vorlagen. Aus den elektronischen Bilddatensätzen der sagittalen Ganzbeinaufnahmen wurden den FD-Aufnahmen entsprechende Bildausschnitte angefertigt. Die pseudonymisierten EOS- und FD-Bilder wurden bezüglich der Abbildungsgüte anatomischer Strukturen in randomisierter Reihenfolge durch 4 Radiologen unabhängig voneinander ausgewertet.

Ergebnisse: In der Zusammensicht aller Auswerter und Skelettregionen wurde die FD-Technologie im Mittel bei 83 ± 13 % Standardabweichung der Paarvergleiche (Minimum 48 %, Maximum 100 %) und die EOS-Bilder bei 2 ± 3 % Standardabweichung der Paarvergleiche (0 %, 10 %) als bildqualitativ überlegen eingestuft. 0,8 ± 3 % der FD-Bilder (0 %, 17 %) und 30 ± 34 % der EOS-Bilder (0 %, 100 %) wurden als diagnostisch ungenügend bewertet. 30 ± 33 % (0 %, 100 %) der Paarvergleiche ergaben eine diagnostisch unzureichende Einstufung der EOS-Bilder und eine diagnostisch adäquate Bewertung der FD-Aufnahmen.

Schlussfolgerung: Die Bildqualität der EOS-Ganzbeinaufnahmen ist mit der derzeit verfügbaren Detektortechnologie in Bezug auf die morphologische Diagnostik der Knochenstruktur im Vergleich zur FD-Technik unterlegen.

Key words

skeletal-axial - extremities - digital radiography - technology assessment

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