Influence of Grid Control and Object Detection on Radiation Exposure and Image Quality using Mobile C-Arms - First Results

Zusammenfassung

Ziel: Ziel der Studie war, zu untersuchen, inwieweit eine neuartige Dosisleistungsregelung (Gridregelung) die Bildqualität von mobilen C-Bogen verbessern kann. Außerdem sollte die mögliche Dosisreduktion durch automatische Regelung der Pulsfrequenz bei gepulster Durchleuchtung mit 25 Pulsen pro Sekunde durch Objekterkennung ermittelt werden. Material und Methoden: Bei der Gridregelung wird im Gegensatz zu den üblichen Dosisleistungsregelungen, bei denen ein zentrales kreisförmiges Messfeld verwendet wird, ein enges Gitter quadratischer Zellen über das gesamte Röntgenbild gelegt. Das Belichtungssystem nutzt nur die Zellen für die Belichtungssteuerung, die vom abzubildenden Objekt abgedeckt werden. Damit soll unabhängig von Größe, Form und Lage des abzubildenden Objektes eine optimale Belichtung erreicht werden. Das System erkennt auch automatisch Objektbewegungen. Wenn eine Pulsfrequenz von 25 Pulsen pro Sekunde angewählt ist und keine Veränderungen im Bild registriert werden, wird die Pulsfrequenz der gepulsten Durchleuchtung schrittweise reduziert. Damit kann die Strahlenexposition verringert werden. Der Einfluss der Gridregelung auf die Bildqualität wurde mithilfe eines anthropomorphen Phantoms untersucht. Die Dosisreduktion durch Objekterkennung wurde durch Auswerten von Untersuchungsdaten von 146 Patienten aus 5 Ländern ermittelt. Ergebnisse: Die Bilder des statischen Phantoms waren mit Gridregelung unabhängig von der Position des darzustellenden Objektes immer optimal belichtet. Die durchschnittliche Dosisreduktion bei 25 Pulsen pro Sekunde durch Objekterkennung und automatische Pulsregelung betrug 21 %, die maximale Dosiseinsparung lag bei 60 %. Schlussfolgerung: Durch die Gridregelung wird die Bedienung der C-Bogengeräte vereinfacht, da unabhängig von der Objektpositionierung eine optimale Belichtung erreicht wird. Die Objekterkennung kann zu einer Reduktion der Strahlenexposition von Patient und Untersuchungspersonal führen.

Abstract

Purpose: The objective of this study was to examine the extent to which the image quality on mobile C-arms can be improved by an innovative exposure rate control system (grid control). In addition, the possible dose reduction in the pulsed fluoroscopy mode using 25 pulses/sec produced by automatic adjustment of the pulse rate through motion detection was to be determined. Materials and Methods: As opposed to conventional exposure rate control systems, which use a measuring circle in the center of the field of view, grid control is based on a fine mesh of square cells which are overlaid on the entire fluoroscopic image. The system uses only those cells for exposure control that are covered by the object to be visualized. This is intended to ensure optimally exposed images, regardless of the size, shape and position of the object to be visualized. The system also automatically detects any motion of the object. If a pulse rate of 25 pulses/sec is selected and no changes in the image are observed, the pulse rate used for pulsed fluoroscopy is gradually reduced. This may decrease the radiation exposure. The influence of grid control on image quality was examined using an anthropomorphic phantom. The dose reduction achieved with the help of object detection was determined by evaluating the examination data of 146 patients from 5 different countries. Results: The image of the static phantom made with grid control was always optimally exposed, regardless of the position of the object to be visualized. The average dose reduction when using 25 pulses/sec resulting from object detection and automatic down-pulsing was 21 %, and the maximum dose reduction was 60 %. Conclusion: Grid control facilitates C-arm operation, since optimum image exposure can be obtained independently of object positioning. Object detection may lead to a reduction in radiation exposure for the patient and operating staff.

Key words

C-arm - dose reduction - pulsed fluoroscopy

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