Доза рентгеновского излучения с нищетой на основе адаптивного выдержки в рентгеноскопии изображений
Summary
Мы разрабатываем динамический адаптивный метод воздействия с помощью нашего сканирующий луч цифровой рентгеновской системы. Вместо того, подвергая объекта равномерно, экспозиция адаптированы в зависимости от прозрачности объекта. Здесь мы показываем, эксперимент по антропоморфным фантом, в результате дозы экономия 30%.
Abstract
Рентгеновской рентгеноскопии широко используется для изображения руководство во время сердечного вмешательства. Однако, доза облучения в этих процедурах может быть высокой, и это вызывает серьезную обеспокоенность, особенно в педиатрической приложений. Педиатрия процедур в целом гораздо более сложными, чем те, что выполняются на взрослых и, таким образом, в среднем четыре-восемь раз больше 1. Кроме того, дети могут пройти до 10 процедур рентгеноскопии возрасте 10 лет, и было показано, что в три раза более высокий риск развития смертельного рака на протяжении всей их жизни, чем население в целом 2,3.
Мы показали, что доза облучения может быть значительно снижено у взрослого сердечные процедуры, используя наш сканирующий луч цифрового рентгеновского (SBDX) системы 4 – рентгеноскопии системы визуализации, которые работают обратной геометрии изображения 5,6 (рис. 1, фильм 1 и Рисунок 2). Вместо одного фокусного пятна и расширенные детектор, используемый в обычных системах, наш подход использует расширенные рентгеновский источник с несколькими фокальных пятен сосредоточено на небольшой детектор. Наш источник рентгеновского излучения состоит из сканирующего электронного пучка последовательно освещает до 9000 координационного позиций месте. Каждый фокусного пятна проектов небольшую часть изображения объема на детектор. В отличие от обычной системы, где финальное изображение прямо проецируется на детектор, SBDX использует специальный алгоритм для реконструкции окончательное изображение из 9000 изображений детектора.
Для педиатрического применения, дозы сбережения с системой SBDX как ожидается, будут меньше, чем у взрослых процедур. Тем не менее, система SBDX позволяет дополнительно экономить дозу путем внедрения электронных адаптивный метод воздействия. Ключ к этому методу является многолучевой технология сканирования системы SBDX: вместо того, подвергая каждую часть изображения в той же дозе излучения, может динамически изменяться в зависимости от воздействия непрозрачность региона подвержены. Таким образом, можно значительно уменьшить воздействие в рентгенопрозрачная областях и поддерживать экспозиции более непрозрачных областей. В нашей текущей реализации адаптивного воздействия требует взаимодействия с пользователем (рис. 3). Однако в будущем, адаптивные экспозиции будет в реальном времени и полностью автоматический.
Мы провели эксперименты с антропоморфными фантома и по сравнению измеряется доза облучения с учетом и без адаптивной экспозицию с использованием продукта дозы область (DAP) метра. В эксперименте, представленные здесь, мы находим снижение дозы на 30%.
Protocol
Discussion
Показано, что доза сбережения возможны с использованием выравнивания техники. В этой статье мы только показать, как наша методика применяется, не обсуждая последствия для качества изображения. Тем не менее, важно отметить, что нашей целью является сохранение целевого сигнала к шуму в уравниваются изображений. Основное предположение состоит в том, что в не-уравниваются изображения, соотношение сигнал-шум весьма неоднородно. В частности, в светлых областях, как легкое поле выставку выше сигнал шум, чем это необходимо для выполнения диагностических задач. Равных позволяет снизить отношение сигнал-шум в этих областях и поддерживать сигнал шум в темных областях изображения. В настоящий момент проводится исследования измерения уровня шума для подтверждения нашего подхода. Предварительные результаты показывают, что экономия на дозу порядка 30% могут быть достигнуты при эквивалентной отношение сигнал-шум в темных областях изображения 7, 8.
Потенциал выравнивания фильтрации была признана в научной литературе в течение многих лет. Однако до сих пор все опубликованные реализации участвуют механические жалюзи или фильтров, что значительно препятствует полезность такого подхода 9,10. Здесь мы показываем, что выравнивание может быть основана на полностью электронный подход, преодоление проблем с механической реализации.
В клинических системы SBDX, большинство из шагов, представленных здесь будет реализован на аппаратном уровне и будет выполняться в режиме реального времени во время сбора данных. Выравнивание алгоритм будет работать в режиме реального времени, и отображается изображение будет выравниваться по умолчанию. Алгоритм динамической адаптации его параметров в соответствии с предметом отображаемого, движение предмета, и изменения портальных позиции. Мы продолжаем совершенствовать наш алгоритм, и дальнейшее развитие нашего метода будет необходимо в целях содействия в режиме реального времени реализации.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы хотели бы поблагодарить Энн Sandman, Кит Нишихара, и Брайан Wilfley от Тройной Технологии кольцо за их вклад в этот проект. Эта работа финансируется за счет гранта NIH вызов 5RC1HL100436-0.
References
- Martinez, L. C., Vano, E., Gutierrez, F., Rodriguez, C., Gilarranz, R., Manzanas, M. J. Patient doses from fluoroscopically guided cardiac procedures in pediatrics. Phys Med Biol. 52, 4749-4759 (2007).
- Strauss, K. J. Pediatric interventional radiography equipment: safety considerations. Pediatr Radiol. 36, 126-135 (2006).
- Preston, D. L., Cullings, H., Suyama, A., Funamoto, S., Nishi, N., Soda, M. Solid cancer incidence in atomic bomb survivors exposed in utero or as young children. J Natl Cancer Inst. 100, 428-436 (2008).
- Wolff, M., Keevil, J., Speidel, M., Wilfey, M., Wilfley, B., Star-Lack, J. Pilot study with a scanning-beam digital x-ray system. Am J Cardiol. 94, (2004).
- Speidel, M. A., Wilfley, B. P., Star-Lack, J. M., Heanue, J. A., Betts, T. D., VanLysel, M. S. Comparison of entrance exposure and signal-to-noise ratio between an SBDX prototype and a wide-beam cardiac angiographic system. Med Phys. 33, 2728-2743 (2006).
- Speidel, M. A., Wilfley, B. P., Star-Lack, J. M., Heanue, J. A., VanLysel, M. S. Scanning-beam digital x-ray (SBDX) technology for interventional and diagnostic cardiac angiography. Med Phys. 33, 2714-2727 (2006).
- Funk, T., Burion, S., Bechtel, K. L., Solomon, E. G. . X-ray dose reduction by adaptive source equalization and electronic region-of-interest control. , (2011).
- Burion, S., Bechtel, K. L., Lowell, A. P., Heanue, J. A., Solomon, E. G., Funk, T. Real-time equalization filtration: dose savings with region-based exposure control using a scanning-beam X-ray source. , (2010).
- Boone, J. M., Duryea, J., Moore, E. H. Filter wheel equalization in chest radiography: demonstration with a prototype system. Radiology. 196, 845-850 (1995).
- Vlasbloem, H., Kool, L. J. AMBER: a scanning multiple-beam equalization system for chest radiography. Radiology. 169, 29-34 (1988).
