Abstract:

The imaging performance of metal plate/phosphor screens which are used for the creation of portal images in radiotherapy is investigated by using Monte Carlo simulations. To this end the modulation transfer function, the noise power spectrum and the detective quantum efficiency [DQE(f)] are calculated for different metals and phosphors and different thicknesses of metal and phosphor for a range of spatial resolutions. The interaction of x-rays with the metal plate/phosphor screen is modeled with the EGS4 electron gamma shower code. Optical transport in the phosphor is modeled by simulating scattering and reabsorption events of individual optical photons. It is shown that metals with a high atomic number perform better than lighter metals in maximizing the DQE(f). It is furthermore shown that the DQE(f) for the metal plate/phosphor screen alone is nearly x-ray quantum absorption limited up to spatial frequencies of 0.4 cycles/mm. In addition, it is argued that the secondary quantum sink of optical photons imposed by the optical chain (mirror, lenses and video camera) leads to a significant degradation of the signal-to-noise ratio at spatial frequencies which are most important for successful registration of portal images. Therefore, the conclusion is that a replacement of the optical chain by a flat array of photodiodes placed directly under the phosphor will lead to a substantial improvement in image quality of portal images.

Abstract:

In radiotherapy, portal images are used to ensure a correct patient position during every radiation session. A reliable on-line verification is of clinical interest to interrupt the radiation in time in case the patient is not at the right position. A great problem for successful image registration is the poor image quality of portal images. They are corrupted by noise and of very low contrast. A method directly based on the grey levels is not sufficient. Therefore a structure-based method was developed which is almost insensitive to distrubances (air bubbles, noise, slowly varying grey levels). In most cases the selection of a region of interest (ROI) can be omitted. Besides the automatical segmentation of the radiation field, only the structures relevant for matching the anatomy are enhanced by using a bandpass filter. It is possible to detect the maximum correlation between different image modalities reliably (simulator image, digitally reconstructed radiograph, portal image). By using Fast Fourier Transformation (FFT), the calculation time is smaller than five seconds, which enables a clinical on-line verification. We have matched 1139 pairs of images of different modalities and various regions of the body (pelvis, nasopharyngeal space, head, lung). The success rate is greater than 95%.

Abstract:

Ziel: Die Messung des aktuellen intravasalen Volumens mit Hilfe der Indikator-Verdünnungsmethode ist sowohl von klini-schem als auch von wissenschaftlichem Interesse. Bei der Ver-wendung des rasch eliminierten Farbstoffes Indocyanin-Grün (ICG) sind wiederholte Messungen und damit Verlaufskontrollen möglich. In der vorliegenden Studie sollten folgende Fragen geprüft werden: 1. Stimmen die von uns mit der ICG-Methode bei gesunden Probanden bestimmten Werte mit den in der Literatur angegebenen Kontrollwerten überein, und ist somit die Grundlage für die Durchführung weiterer klinischer Studien gegeben, und 2. Stimmen die Differenzen der vor und nach Eigenblutentnahme bzw. Retransfusion bestimmten Werte für das Plasmavolumen mit den tatsächlich entnommenen bzw. retransfundierten Volumina überein? Design: Prospektive Studie (an je 20 gesunden weiblichen bzw. männlichen Probanden). Rahmen: Forschungslabor einer anästhesiologischen Universitätsklinik. Teilnehmer: Je 20 gesunde weibliche bzw. männliche Probanden. Interventionen: Plasmavolumenbestimmung mit ICG vor und nach Entnahme von 10% des ge-schätzten Blutvolumens und nach Retransfusion. Ergebnisse: In der Gruppe der Frauen betrug das Plasmavolumen pro Körperoberfläche (PV/KO) 1639 ± 198 und bei den Männern 1687 ± 224 ml/m2 (Mittelwert ± SD). Durch die Eigenblutspende wurde den Frauen 188 ± 23 und den Männern 149 ± 26 ml/m2 PV entzogen. Die PV-Messung mit ICG ergab für diesen Ent-zug einen Wert von 198 ± 174 bzw. 171 ± 158 ml/m2 und für die Retransfusion 190 ± 169 bzw. 142 ± 154 ml/m2. Schluβfolgerungen: Die Kontrollwerte liegen in dem in der Literatur be-schriebenen Normbereich. Die gemessenen Differenzen der Plasmavolumina vor und nach Eigenblutspende bzw. nach Retransfusion stimmen mit den tatsächlich entnommenen Plasmavolumina im Mittel gut überein. Bei der klinischen Beurteilung im Einzelfall ist die methodisch bedingte hohe Standardabweichung zu berücksichtigen.