ΨΗΦΙΑΚΟΙ ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ (FLAT PANELS) Βασικές Αρχές Τεχνολογία Εναλλακτικές τεχνολογίες

ΨΗΦΙΑΚΟΙ ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ - ΕΠΑΝΑΣΤΑΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΨΗΦΙΑΚΟΙ ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ - ΕΠΑΝΑΣΤΑΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Ακτινολογικό μηχάνημα με φιλμ Οθόνη Φιλμ Ψηφιοποίηση Φιλμ X-Ray Light Tube Μηχάνημα με ενισχυτή εικόνας Ενισχυτής Εικόνας Αναλογικός-Ψηφιακός Διαμορφωτής X-Ray Tube Light Network TV camera Electron Ψηφιακός Ανιχνευτής Tube X-Ray Ψηφιακοί Ανιχνευτές Advantages of film based systems are large field, no distortion and high resolution, but require development, no real time and additional step to get it in the digital world. Same situation with CR, except the output is directly digital. Advantages of II systems are real-time imaging and low dose, but many sources of distortion, poor resolution and limited field size. Direct digital systems brings all the best at once. Drawbacks are today the price of such items and temperature constraints requiring temperature control. Πλεονεκτήματα Μεγάλο πεδίο θέασης χωρίς παραμορφώσεις σε σχέση με το φιλμ Μικροί χρόνοι εξέτασης και μειωμένη δόση στον εξεταζόμενο Kαλύτερη ποιότητα εικόνας και άμεση λήψη ψηφιακών δεδομένων

ΨΗΦΙΑΚΟΙ ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ ΣΙΛΙΚΟΝΗΣ- ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΨΗΦΙΑΚΟΙ ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ ΣΙΛΙΚΟΝΗΣ- ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ Slot Scan. Πολλαπλοί CCD Οπτικοί Οδηγοί Πολλαπλοί Μονοί Οπτικοί Φακοί Πολλαπλοί Σελήνιο Πολλαπλών στοιχείων Άμορφη Σιλικόνη Basic photo-detectors are CCD or Amorphous Silicon. CCD technology does not allow such large implementation, several CCD chips must be used jointly and different ways have been implemented to cover the full surface Only Amorphous silicone technology, today, allows large coverage. Even then, producing it in a single piece is quite a technological challenge. Some manufacturers group several smaller pieces (tiled technology) to cover the full surface with obvious image degradation and mechanical constraints. Only GE, up to now, has succeeded to produce a single piece detector Lanex Πολλαπλών στοιχείων Πολλαπλών στοιχείων Ιωδιούχο Καίσιο Single Piece Εφαρμογή στο Flat Panel Ευαγγελισμού

Σελήνιο ή Σιλικόνη: Θέμα συζήτησης Διαθέσιμες τεχνολογίες ψηφιακών ανιχνευτών Slot Scan. Multiple Fischer CCD Οπτικοί Οδηγοί Stitched Lorad- Abandoned ! Single Only for RAD Οπτικοί Φακοί Multiple Only for RAD Hologic, Siemens, Kodak, Instrumentarium, Giotto, Agfa Σελήνιο single Άμορφη Σιλικόνη Only for RAD Lanex Tiled Tiled Only for RAD Ιωδιούχο Καίσιο GE Medical systems Μονός Sectra Slot Scan. Μονός CR Fuji, Agfa, Kodak Cassette Επεξεργαστής

Τεχνολογική πρόκληση το μεγάλο εξεταστικό πεδίο: G.E. ΨΗΦΙΑΚΟΙ ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ - ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ X-ray δέσμη φωτονίων Ένα εικονο-στοιχείο (pixel) (e.g. 200mm) Μετατροπή σε φωτόνια Σπινθηρισμός Μετατροπή σε ηλεκτρικό σήμα (φωτοηλεκτρικό φαινόμενο) Φωτοκύτταρο Elementary technology is known since many years (CT solid state detectors) The challenge is to get large field matrix up to 2k x 2k, 40cm x 40 cm. This detector is called “Digital” because there is one distinct detector for each pixel of the image matrix. Ενισχυτής Μέτρηση ρεύματος Μετατροπή σε ψηφιακό σήμα Ψηφιακή καταγραφή Τεχνολογική πρόκληση το μεγάλο εξεταστικό πεδίο: 40cm x 40cm, 2k x 2k

(Φωτοδίοδο/Transistor Array) (Φωτοδίοδο/Transistor Array) FLAT PANEL Τεχνολογία Φωτόνια Ιωδιούχο Καίσιο - σπινθηριστής απορρόφησης X-Ray φωτονίων ακτίνων x και μετατροπής σε φωτόνια Ιωδιούχο Καίσιο (CsI) Ιωδιούχο Καίσιο (CsI) Light Συστοιχία φωτο-διόδων χαμηλού θορύβου οι οποίες απορροφούν τα φωτόνια και τα μετατρέπουν σε ηλεκτρικό φορτίο... Κάθε φωτοδίοδος αντιστοιχεί σε ένα εικονοστοιχείο ή στοιχείο της εικόνας ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ Άμορφη Σιλικόνη Panel (Φωτοδίοδο/Transistor Array) Ηλεκτρόνια Άμορφη Σιλικόνη Panel (Φωτοδίοδο/Transistor Array) Ηλεκτρόνια Ψηφιακά δεδομένα Ηλεκτρονικό σύστημα καταγραφής Το φορτίο σε κάθε εικονοστοιχείο – pixel διαβάζεται από ηλεκτρονικά χαμηλού θορύβου και μετατρέπεται σε ψηφιακά δεδομένα που στέλνονται στον επεξεργαστή εικόνας 10242 to 20482 14 Bits Δυναμικό Εύρος CsΙ+ASi συνδυασμός ο οποίος παρέχει εικόνες με χαμηλό θόρυβο και υψηλή ποιότητα.

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ FLAT PANEL Σπινθηριστής Φωτοδίοδος (Ευαίσθητη Περιοχή) Υπόστρωμα από γυαλί Στρώμα Άμορφης Σιλικόνης Σπινθηριστής (CsI) Οδηγοί Επαφής Ηλεκτρονικού Συστήματος Καταγραφής (Pixel) Υπόστρωμα από γυαλί Epoxy Seal Σπινθηριστής (CsI) Στρώμα Άμορφης Σιλικόνης Opticlad Κάλυμμα Γραφίτη

οδηγούμενα από βελόνες CsI ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ – ΣΠΙΝΘΗΡΙΣΤΗΣ X Φωτόνια Ανακλαστήρας Φωτόνια οδηγούμενα από βελόνες CsI (10µm διάμετρος) The scintillator is made out of Cesium Iodide needles which guide the light to the photocell elements, like optical fibers.

ΑΜΟΡΦΗ ΣΙΛΙΚΟΝΗ – ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Φωτόνια Χρησιμοποιώντας Σελήνιο Σελήνιο Συνδυασμός Σεληνίου/Άμορφης Σιλικόνης λειτουργεί ως πυκνωτής, οποίος μετατρέπει φωτόνια X-Ray απευθείας σε ηλεκτρικό φορτίο. Άμορφη Σιλικόνη Panel ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ Ηλεκτρόνια This technique employs flat-panel selenium detectors that absorb x-rays directly, and convert them into electrical charges at pixel level. Selenium presents some operational challenges with regard to fluoroscopy, permissible operating temperature and a lower DQE that impacts image quality. Ηλεκτρονικό Σύστημα Καταγραφής Καταγραφή δεδομένων Απευθείας μετατροπή σε υψηλή τιμή MTF... Ψηφιακά δεδομένα …αλλά χαμηλότερη τιμή DQE

Άμορφης Σιλικόνης Panel (Φωτοδίοδος/Transistor Array) ΑΜΟΡΦΗ ΣΙΛΙΚΟΝΗ – ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Φωτόνια ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ LANEX Lanex ή άλλο υλικό φωσφόρου απορροφά φωτόνια X-Ray και τα μετατρέπει σε ορατά φωτόνια Lanex Φως ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ Άμορφης Σιλικόνης Panel (Φωτοδίοδος/Transistor Array) Ηλεκτρόνια Μειωμένα κόστη υλικού Δεν έχει δυνατότητα ακτινοσκόπησης Χαμηλότερη τιμή DQE Lanex is a scintillator made from rare earth material, similar to that found in standard film cassettes. These absorb x-rays directly, and convert them into light. Such scintillators cannot be used for fluoroscopy and they have a lower DQE that impacts image quality. They are also less costly to manufacture. Σύστημα καταγραφής δεδομένων Ψηφιακά Δεδομένα

Άμεση ή Έμμεση ? Ποια είναι η διαφορά ? e- X-rays X-rays Σελήνιο Ηλεκτρόνια e- 2 500 V Σελήνιο Ιωδιούχο Καίσιο (CsI) Φωτόνια Φωτοδίοδος Πυκνωτής Ηλεκτρικό Φορτίο Ηλεκτρικό Σήμα Ηλεκτρικό Σήμα Σύστημα Καταγραφής Δεδομένων Σύστημα Καταγραφής Δεδομένων Αναλογικό-Ψηφιακός Διαμορφωτής Αναλογικό-Ψηφιακός Διαμορφωτής Ψηφιακά Δεδομένα Ψηφιακά Δεδομένα Ποια είναι η διαφορά ?

ΨΗΦΙΑΚΟΣ ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ - FLAT PANEL The first GE implementation for Chest application 41 x 41 cm, 2k x 2k, ενιαίο κομμάτι, A-Si / Cs-I

Πλεονεκτήματα Ψηφιακής Τεχνολογίας Δυναμικό Εύρος Χαρακτηριστική Καμπύλη : Οθόνη - Film Αέρας Μαλακοί ιστοί Κόκκαλο Information about the chest wall and the skin line is present, but it is hard to extract from the image. Κλίμακα Δυναμικού Εύρους ~ 25 – 100 : 1

Πλεονεκτήματα Ψηφιακής Τεχνολογίας Δυναμικό Εύρος Χαρακτηριστική Καμπύλη Ψηφιακού Ανιχνευτή Αέρας Μαλακοί ιστοί Κόκκαλο Electronic Dynamic Range ~ 3000 – 10,000 : 1 Exposure Dynamic Range > 200 : 1

Επαύξηση Αντίθεσης Διαφοροποίηση Παραθύρου/Επιπέδου Επαύξηση Αντίθεσης Διαφοροποίηση Παραθύρου/Επιπέδου Αντίθεση Αντικειμένου = 5% Background = 100 Αντικείμενο= 105 Παράθυρο/Επίπεδο 255 / 0 50 / 75 5 / 100

Μετρήσεις Ποιότητας Εικόνας Όρια θορύβου Λόγος Σήματος προς Θόρυβο 5 : 1 2 : 1 1 : 1 Αντίθεση Αντικειμένου = 5% Background = 100 Αντικείμενο= 105 Win / Lev = 11/97

MTF and Θόρυβος MTF: Υψηλό Μεσαίο Χαμηλό SNR = 1 Window / Level: 11 / 96 MTF Υψηλό Μεσαίο Low Υψηλότερη διακριτική ικανότητα μικρότερων pixels δεν δίνει καλύτερη ανιχνευσιμότητα σε εικόνες με πολύ θόρυβο

Το επίπεδο του θορύβου είναι περιοριστικός παράγοντας Η επίδραση του θορύβου Η μείωση του επιπέδου του θορύβου και η βελτίωση στη διακριτική ικανότητα αντίθεσης είναι και οι δύο απαραίτητες για να αυξηθεί η ικανότητα της ανίχνευσης του συστήματος. Αντίθεση Άυξηση στην αντίθεση ή τη χωρική διακριτική ικανότητα δεν παρέχουν απαραίτητα καλύτερη ποιότητα εικόνας. Μείωση θορύβου Το επίπεδο του θορύβου είναι περιοριστικός παράγοντας

Μετρήσεις Ποιότητας Εικόνας DQE Είναι ο λόγος σήματος προς θόρυβο των φωτονίων που απορροφώνται και απεικονίζονται από το σύστημα και αποδίδονται στην έξοδό του υπο μορφή ορατής πληροφορίας (ορατή εικόνα) SNR2 στην έξοδο του ανιχνευτή DQE = SNR2 στην είσοδο του ανιχνευτή SNR = signal-to-noise ratio

Μετρήσεις στην Ποιότητα Εικόνας DQE Ανιχνευτική Ικανότητα για ανίχνευση. Ικανότητα να βρίσκει σήμα στην έξοδο. Κβαντική Τα βασικά στοιχεία τα οποία χρησιμοποιούνται για να δημιουργήσουν εικόνες - φωτόνια, ηλεκτρόνια. Αποδοτικότητα effectiveness of use.

Μετρήσεις στην Ποιότητα Εικόνας DQE 1.0 Όσο υψηλότερη τιμή DQE, Τόσο υψηλότερη τιμή SNR, Και μεγαλύτερη ικανότητα για ανίχνευση. Ψηφιακή Απεικόνιση DQE Film-Οθόνη Χωρική διακριτική ικανότητα (cycles/mm) Υψηλό DQE σε χαμηλές έως μεσαίες συχνότητες βοηθά στην ανίχνευση. Υψηλό DQE στις υψηλές συχνότητες βοηθά στο χαρακτηρισμό. Αλλά δεν μπορείς να χαρακτηρίσεις αυτό που δε μπορείς να βρείς.

DQE και Θόρυβος “Αντικείμενο” “Βελτιωμένο” DQE = 0.5 “Standard” Καλύτερη εικόνα, Ίδια δόση Ίδια εικόνα, Μισή δόση SNR = 5 SNR = 3.5 SNR = 2.5

DQE και Θόρυβος Περιορίζεις το θόρυβο με το να: Αυξάνοντας τις x-rays που φτάνουν στον ανιχνευτή Αποδοτική ανίχνευση των x-rays από τον ανιχνευτή Αποδοτική σύζευξη μεταξύ σπινθηριστή και φωτοανιχνευτή Χαμηλό ηλεκτρονικό θόρυβο

SNR and DQE Περιοριστικός παράγοντας στην επεξεργασία εικόνας είναι ο θόρυβος. Ο λόγος του σήματος προς θόρυβο (SNR) και Ανιχνευτική Κβαντική Αποδοτικότητα (DQE) είναι οι παράγοντες που πρέπει να παρακολουθούνται.

Τεχνολογία Ψηφιακού Ανιχνευτή Ποιότητα Εικόνας Η ποιότητα εικόνας ενός συστήματος flat panel καθορίζεται απ’ τις ακόλουθες παραμέτρους : DQE (Ανιχνευτική Κβαντική Αποδοτικότητα) SNR (Λόγος Σήματος προς Θόρυβο) Δυναμικό Εύρος Ανίχνευση Αντίθεσης και Λεπτομέρειας Πιο σημαντική είναι η DQE, γιατί περιγράφει την ολική απόδοση του συστήματος. Η τιμή DQE περιγράφει τον αριθμό των X-ray φωτονίων που το σύστημα δύναται να χρησιμοποιήσει για να παράγει σήμα. Όταν χρησιμοποιείται υψηλότερος αριθμός φωτονίων από το σύστημα, τότε καταλήγει σε υψηλότερο σήμα και μικρότερο θόρυβο. Εφόσον ο θόρυβος περιορίζει την ορατότητα δομών με χαμηλή αντίθεση στην εικόνα, το Revolution XR/d σχεδιάστηκε για να έχει υψηλό DQE (χαμηλής συχνότητας θόρυβος). 1000 φωτόνια 1000 φωτόνια Revoltion DQE 68% Film-Screen DQE 34% 680 φωτόνια χρησιμοποιούνται για να παράγουν σήμα 340 φωτόνια χρησιμοποιούνται για να παράγουν σήμα

Είναι το μέγεθος του pixel η σχετική μέτρηση? Πως αντιλαμβανόμαστε το μέγεθος του pixel Επίδραση στη παραγωγικότητα Βέλτιστο IQ IQ περιορίζεται από τη χωρική διακριτική ικανότητα IQ περιορίζεται απ’ το θόρυβο Ποιότητα Εικόνας If pixel is too big we lose on IQ because spatial resolution is not good enough When pixel is too small, we loose on the IQ because noise level is too high (previous slide) The trade of is in between and clinical studies have demonstrated this results. In addition we have to consider the impact on productivity. The pixel size impact dramatically the transfert time, processing time, archiving time and cost, and challenges the display Μέγεθος Pixel Μείωση του μεγέθους του pixel οδηγεί σε : αύξηση της θεωρητικής χωρικής διακριτικής ικανότητας αύξηση του επιπέδου θορύβου

Ποιότητα Εικόνας Ποιότητα εικόνας καθορίζεται μέσω του συνδυασμού τριών παραμέτρων: DQE MTF + χωρική διακριτική ικανότητα Χωρική διακριτική ικανότητα Χαρακτηριστική καμπύλη Αντίθεση Φάσμα θορύβου Θόρυβος DQE = Ανιχνευτική Κβαντική Αποδοτικότητα

Το ψηφιακό ανιχνεύει 45% περισσότερα Aντικείμενα απ’ το Αναλογικό Film Σύγκριση - Film & Πλήρες ψηφιακό πεδίο (Full Field Digital) Film Digital Detector Το ψηφιακό ανιχνεύει 45% περισσότερα Aντικείμενα απ’ το Αναλογικό Film

Καλύτερη Ποιότητα Εικόνας με λιγότερη Διαφοροποίηση Flat Panel Γ.Ν.Α. «Ευαγγελισμός» Innova 2000 Πρώτη Ελληνική Εγκατάσταση Το Innova 2000 χρησιμοποιεί έναν πρωτοποριακό ανιχνευτή Ψηφιοποιητής Video Camera Οπτικά Ενισχυτής Εικόνας Ψηφιακός Ανιχνευτής Ασθεηνής Ασθενής X-Ray Καθοδικός Σωλήνας X-Ray Καθοδικός Σωλήνας Ενισχυτής Εικόνας Αλυσίδα Εικόνας Ψηφιακός Ανιχνευτής Καλύτερη Ποιότητα Εικόνας με λιγότερη Διαφοροποίηση

Απόδοση Ποιότητας Εικόνας Απεικόνιση Πυέλου με Σύστημα Μεγάλου Ψηφιακού Flat Panel Χωρίς αφαιρετική τεχνική Αφαιρετική τεχνική (DSA)

Tissue equalization Ειδικός αλγόριθμος ανασύνθεσης με την οποία επιτυγχάνεται η βέλτιστη απεικόνιση ιστών χαμηλής και πολύ υψηλής πυκνότητας. Dense Breast Skin Line Typical Breast Mass Image Brightness X-ray Detected Dense Breast Skin Line Typical Breast Mass The dynamic range is so much greater than film, it actually contains more information than can be displayed on a monitor at one time. You can pan through the dense and fatty areas to see it all, or use GE’s exclusive Tissue Equalization software. This software processes the image in such a way as to display BOTH the dense and fatty tissue in one view of the image. This also the doctor to quickly see all the information at once. Αλγόριθμοι Βελτιστοποίησης Tissue Equalization Απεικόνιση ολόκληρου του στήθους

Εξελιγμένη Επεξεργασία Εικόνας Tissue Equalization Mag Glass Αναστροφή Έικόνας Zoom & Roam The Review Workstation offers new tools in image review. (This section simulates RWS operation with pictures) Νέα εργαλεία για βελτιστοποίηση της Ανίχνευσης

Αφαιρετική Τεχνική Διπλής ενέργειας (DR) Vision - Ακτινογράφηση Αφαιρετική Τεχνική Διπλής ενέργειας (DR) Soft-Tissue Image Αποκτά “υψηλής” και “χαμηλής” ενέργειας εικόνες – με 200 ms χρόνο καθυστέρησης Μετακινεί τα πλευρά τα οποία μπορεί να περιέχουν πνευμονικά οζίδια Απεικονίζει αθηροματικές πλάκες στην απεικόνιση κοκκάλου Καλύτερη ποιότητα εικόνας απ’το CR διπλής ενέργειας Bone Image The GE detector supports fast framing with the full resolution of the detector, enabling us to acquire a low and high energy image separated by only 200 ms. Therefore, our dual energy application (that is FDA cleared) features high energy separation and the images exhibit low noise because of the high DQE of the flat-panel. Dual energy allows the bones to be removed from the soft-tissue image and the soft-tissue to be removed from the bone image. Providing an unobstructed view of the lung fields and an lesion calcification information is visible in the bone image – reducing the need for a follow-up CT. Soft-tissue image Increase nodule conspicuity Better visualization of tracheobronchial abnormalities Better visualization of pulmonary vascular diseases Increase sensitivity Bone image Shows calcifications to distinguish between benign/malignant nodules Better visualization of rib lesions Increase specificity Would you like to take a closer look at a few cases? Click on Case #1 or Case #2 and/or send them to the booth. FDA Approved Product 1

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η Τεχνολογία Ψηφιακού Ανιχνευτή φέρνει ριζικές αλλαγές στην απεικόνιση X-ray Αντικατάσταση Film : Όχι αναλώσιμα (films, chemicals) Όχι αποθήκευση κασσετών Όχι χρόνος επεξεργασίας Ίδια ή καλύτερη ποιότητα σε λίγα δευτερόλεπτα Αντικατάσταση Ενισχυτή Εικόνας: Όχι παραποίηση Μεγάλο Πεδίο Περισσότερο Συμπαγές Ο συνδυασμός CsΙ και ASi αποδίδει Χαμηλό Θόρυβο, Υψηλή Ποιότητα Εικόνας και Δυνατότητες Ακτινοσκόπησης