Evaluation of image quality in knee X-ray comparing three different detectors

The X-ray projective imaging has been evolving rapidly over the last fifteen years, especially after the advent of digitized and digital imaging systems. These systems are constantly gaining ground over older film-screen systems, which tend to be eliminated from clinical environments. The advantages...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Παπαϊωάννου Νικολουλέα, Μαρία
Άλλοι συγγραφείς: Papaioannou Nikoloulea, Maria
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2022
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/16318
id nemertes-10889-16318
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Detectors
Knee X-ray
Image quality
Ανιχνευτές
Ακτινογραφία γόνατος
Ποιότητα εικόνας
spellingShingle Detectors
Knee X-ray
Image quality
Ανιχνευτές
Ακτινογραφία γόνατος
Ποιότητα εικόνας
Παπαϊωάννου Νικολουλέα, Μαρία
Evaluation of image quality in knee X-ray comparing three different detectors
description The X-ray projective imaging has been evolving rapidly over the last fifteen years, especially after the advent of digitized and digital imaging systems. These systems are constantly gaining ground over older film-screen systems, which tend to be eliminated from clinical environments. The advantages of digitized and digital systems include the speed of each examination, the wide range of exposure, the reduction of repetitions, the possibility of digital storage, archiving and sharing of the medical image, as well as the possibility of post-processing of the final digital X-ray. In addition, depending on the material of each detector, some image quality characteristics, such as spatial resolution, contrast, relative contrast, signal-to-noise ratio, have been significantly improved compared to analogue systems. The purpose of this study was to evaluate whether the type of detector can influence the image quality on knee X-rays. Three different detectors were compared: a Computed Radiography (CR) detective system, a Digital Radiography (DR) flat panel of caesium iodine scintillator and a Digital Radiography (DR) flat panel of gadolinium oxulfide. The study was performed on lateral knee X-rays and the same exposure factors (55kVp and 5mAs) were used in all radiographies. Fifteen patients were studied for each detective system (45 in total) and a quantitative analysis was performed. Regions of Interest (ROIs) were manually placed in specific anatomical structures (compact bone, bone marrow, sub-patellar/Hoffa’s fat, patellar ligament, noise in the air and the signal intensity was measured in every region. The statistical analysis was performed using the Analysis Of Variance (ANOVA) method and we compared the results of signal-to-noise ratio, contrast-to-noise ratio and relative contrast for lateral knee radiography. According to the above, we conclude that the DR flat panels and especially the DR of Gd2O2S were superior in SNR and CNR in comparison with the CR cassette. On the other hand, the CR cassette presented better ReCon values in comparison with DR flat panels regarding the tissue-pairs that include the compact bone. These results are due to the different k-edges of each material in the studied detectors, its productivity and its energy matching with the produced X-ray spectrum in that energy.
author2 Papaioannou Nikoloulea, Maria
author_facet Papaioannou Nikoloulea, Maria
Παπαϊωάννου Νικολουλέα, Μαρία
author Παπαϊωάννου Νικολουλέα, Μαρία
author_sort Παπαϊωάννου Νικολουλέα, Μαρία
title Evaluation of image quality in knee X-ray comparing three different detectors
title_short Evaluation of image quality in knee X-ray comparing three different detectors
title_full Evaluation of image quality in knee X-ray comparing three different detectors
title_fullStr Evaluation of image quality in knee X-ray comparing three different detectors
title_full_unstemmed Evaluation of image quality in knee X-ray comparing three different detectors
title_sort evaluation of image quality in knee x-ray comparing three different detectors
publishDate 2022
url http://hdl.handle.net/10889/16318
work_keys_str_mv AT papaïōannounikolouleamaria evaluationofimagequalityinkneexraycomparingthreedifferentdetectors
AT papaïōannounikolouleamaria axiologēsētēspoiotētaseikonasseaktinographiagonatossynkrinontastreisdiaphoretikousanichneutes
_version_ 1771297284217110529
spelling nemertes-10889-163182022-09-05T20:13:29Z Evaluation of image quality in knee X-ray comparing three different detectors Αξιολόγηση της ποιότητας εικόνας σε ακτινογραφία γόνατος συγκρίνοντας τρεις διαφορετικούς ανιχνευτές Παπαϊωάννου Νικολουλέα, Μαρία Papaioannou Nikoloulea, Maria Detectors Knee X-ray Image quality Ανιχνευτές Ακτινογραφία γόνατος Ποιότητα εικόνας The X-ray projective imaging has been evolving rapidly over the last fifteen years, especially after the advent of digitized and digital imaging systems. These systems are constantly gaining ground over older film-screen systems, which tend to be eliminated from clinical environments. The advantages of digitized and digital systems include the speed of each examination, the wide range of exposure, the reduction of repetitions, the possibility of digital storage, archiving and sharing of the medical image, as well as the possibility of post-processing of the final digital X-ray. In addition, depending on the material of each detector, some image quality characteristics, such as spatial resolution, contrast, relative contrast, signal-to-noise ratio, have been significantly improved compared to analogue systems. The purpose of this study was to evaluate whether the type of detector can influence the image quality on knee X-rays. Three different detectors were compared: a Computed Radiography (CR) detective system, a Digital Radiography (DR) flat panel of caesium iodine scintillator and a Digital Radiography (DR) flat panel of gadolinium oxulfide. The study was performed on lateral knee X-rays and the same exposure factors (55kVp and 5mAs) were used in all radiographies. Fifteen patients were studied for each detective system (45 in total) and a quantitative analysis was performed. Regions of Interest (ROIs) were manually placed in specific anatomical structures (compact bone, bone marrow, sub-patellar/Hoffa’s fat, patellar ligament, noise in the air and the signal intensity was measured in every region. The statistical analysis was performed using the Analysis Of Variance (ANOVA) method and we compared the results of signal-to-noise ratio, contrast-to-noise ratio and relative contrast for lateral knee radiography. According to the above, we conclude that the DR flat panels and especially the DR of Gd2O2S were superior in SNR and CNR in comparison with the CR cassette. On the other hand, the CR cassette presented better ReCon values in comparison with DR flat panels regarding the tissue-pairs that include the compact bone. These results are due to the different k-edges of each material in the studied detectors, its productivity and its energy matching with the produced X-ray spectrum in that energy. Η προβολική απεικόνιση με ακτίνες-Χ τα τελευταία δεκαπέντε χρόνια παρουσιάζει ραγδαία εξέλιξη, ιδιαίτερα μετά την εμφάνιση των ψηφιοποιημένων και ψηφιακών συστημάτων απεικόνισης. Τα συστήματα αυτά κερδίζουν συνεχώς έδαφος έναντι των παλαιότερων συστημάτων ενισχυτικής πινακίδας-φιλμ, τα οποία τείνουν να εξαλειφθούν από κλινικά περιβάλλοντα. Στα πλεονεκτήματα των ψηφιοποιημένων και ψηφιακών συστημάτων συμπεριλαμβάνονται η ταχύτητα της κάθε εξέτασης, το μεγάλο εύρος έκθεσης, η μείωση των επαναλήψεων, η δυνατότητα ψηφιακής αποθήκευσης, αρχειοθέτησης και διαμοιρασμού της ιατρικής εικόνας, καθώς και η δυνατότητα μετεπεξεργασίας της τελικής ψηφιακής ακτινογραφίας. Επιπρόσθετα, ανάλογα με το υλικό του κάθε ανιχνευτή, βασικά χαρακτηριστικά της ποιότητας εικόνας, όπως η χωρική διακριτική ικανότητα, η αντίθεση, η σχετική αντίθεση, ο λόγος σήματος προς θόρυβο, έχουν βελτιωθεί σημαντικά σε σύγκριση με αναλογικά συστήματα. Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν να αξιολογηθεί κατά πόσο το είδος του ανιχνευτή μπορεί να επηρεάσει την ποιότητα εικόνας σε ακτινογραφίες γόνατος. Συγκρίθηκαν τρεις διαφορετικοί ανιχνευτές, ένα ανιχνευτικό σύστημα ψηφιοποιημένης ακτινογραφίας αποθήκευσης φωσφόρου (Computed Radiography CR), ένα ψηφιακό ανιχνευτικό σύστημα οθόνης έμμεσης μετατροπής με σπινθηριστή ιωδιούχου καισίου (Digital Radiography flat panel of Cesium Iodide – CsI) και ένα ψηφιακό ανιχνευτικό σύστημα οθόνης έμμεσης μετατροπής με σπινθηριστή οξυσουλφιδίου γαδολινίου (Digital Radiography flat panel of Gd2O2S). Η μελέτη έγινε σε πλάγια ακτινογραφία γόνατος και χρησιμοποιήθηκαν οι ίδιοι παράγοντες έκθεσης (55kVp και 5mAs). Δεκαπέντε ασθενείς μελετήθηκαν για κάθε κατηγορία ανιχνευτή (συνολικά 45) και πραγματοποιήθηκε ποσοτική μελέτη. Τοποθετήθηκαν χειροκίνητα ελλειψοειδείς περιοχές ενδιαφέροντος (Regions of Interest – ROIs) σε συγκεκριμένες ανατομικές δομές (οστίτης ιστός, σπογγώδης ουσία, υπο-επιγονατιδικό λίπος, επιγονατιδικός σύνδεσμος και θόρυβος στον αέρα και μετρήθηκε η ένταση σήματος σε κάθε περιοχή. Ακολούθησε στατιστική μελέτη με την μέθοδο Analysis Of Variance (ANOVA) και συγκρίθηκαν τα αποτελέσματα λόγου σήματος προς θόρυβο, λόγου αντίθεσης προς θόρυβο και σχετικής αντίθεσης για την πλάγια ακτινογραφία γόνατος. Με βάση τα παραπάνω, καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι οι ψηφιακοί ανιχνευτές και ιδιαίτερα ο ψηφιακός ανιχνευτής Gd2O2S υπερέχει σε λόγο σήματος προς θόρυβο και λόγο αντίθεσης προς θόρυβο σε όλους τους ιστούς που μετρήθηκαν σε σχέση με τους δύο άλλους ανιχνευτές. Από την άλλη πλευρά, η κασέτα φωσφόρου (CR) υπερέχει σε τιμές σχετικής αντίθεσης (ReCon) σε όλα τα ζευγάρια των μελετώμενων ιστών που περιείχαν οστίτη ιστό σε σχέση με τους ψηφιακούς ανιχνευτές. Τα παραπάνω αποτελέσματα οφείλονται στις διαφορετικές Κ-αιχμές που έχει κάθε υλικό των ανιχνευτών που μελετήθηκαν, την διαφορετική τους αποδοτικότητα, καθώς και στην ενεργειακή σύζευξή τους με το φάσμα των ακτίνων-Χ που παράγεται στην συγκεκριμένη ενέργεια. 2022-06-29T06:15:23Z 2022-06-29T06:15:23Z 2022-06 http://hdl.handle.net/10889/16318 en application/pdf