Untersuchungen zur Bildqualität von Röntgenaufnahmen von Klein- und Heimtieren in der tierärztlichen Praxis

Das Ziel dieser Untersuchung ist es, Aspekte der Strukturqualität (technische Untersuchungs- und Bildqualität), Prozessqualität (Angemessenheit der Indikation) und der Ergebnisqualität (Richtigkeit der Befunderhebungen) von Röntgenaufnahmen aus der tierärztlichen Praxis zu erörtern und häufige Fehlerquellen festzustellen. Dazu werden alle Röntgenaufnahmen von Kleintieren, die im Zeitraum von Anfang Dezember 2003 bis Ende Dezember 2004 als Original in die Klinik für Kleintiere der Universität Leipzig gelangen auf praxisrelevante Merkmale der Struktur-, Prozess- und Ergebnisqualität hin untersucht. Die Ermittlung der Daten erfolgt auf subjektiver Grundlage anhand eines Befundbogens durch Konsensbeurteilung von zwei Unter-suchern. Zur Auswertung gelangen 1259 Röntgenaufnahmen aus 600 verschiedenen Untersuchungen. Diese Aufnahmen stammen zu 86,9 % aus den Bundesländern Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen von 216 verschiedenen Tierarztpraxen. 80,3 % der untersuchten Tiere sind Hunde, 18,9 % Katzen. In der Gesamtbeurteilung der Bildqualität erweisen sich 48,7 % der Aufnahmen ohne Bean-standung. 29,2 % zeigen geringfügige Mängel, 16,0 % sind bedingt diagnostisch geeignet und 6,1 % sind unzureichend. 22,1 % der ausgewerteten Aufnahmen sind somit mangelhaft. Sie weisen Defizite in der diagnostischen Eignung auf oder sind hierfür ungeeignet. Die wichtigsten Fehlerquellen der Strukturqualität sind Mängel der Lagerung und Projektion, des Bildkontrastes und der Bildschärfe. Abweichungen der Lagerung und Projektion, meist durch nicht winkelgerechte Lagerung des Patienten im Direktstrahl verursacht, sind mit 11,4 % aller Aufnahmen im Vergleich zu anderen Fehlerquellen relativ selten. Die Auswirkungen auf die diagnostische Eignung sind jedoch oft schwerwiegend: 69,9 % der von Mängeln in der Lagerung betroffenen Aufnahmen zeigen Einschränkungen hinsichtlich der diagnostischen Eignung. 33,3 % aller Aufnahmen weisen Abweichungen des Bildkontrastes auf. Die häufigste Ursache dafür ist der Umgang mit verbrauchter Entwicklerlösung, gefolgt von Unter- und Überbelichtung. Betrachtet man die Gesamtheit der Kontrastabweichungen kann festgestellt werden, dass 47,7 % auf Fehler in der Filmentwicklung zurückzuführen sind. Auswirkungen auf die Eignung zur Diagnosestellung sind weniger gravierend als bei Mängeln der Lagerung und Projektion: 35,1 % der von Kontrastabweichungen betroffenen Aufnahmen zeigen Einschränkungen des diagnosti-schen Nutzens. 23,0 % der Aufnahmen sind durch Abweichungen der Bildschärfe gekennzeichnet. Am häufigs-ten ist Bewegungsunschärfe (67,7 % der betroffenen Aufnahmen) zu ermitteln. Weiterhin wer-den oft Materialunschärfe und Unschärfe durch Streustrahlung beobachtet, die auf den falschen Umgang mit dem Streustrahlenraster und der Film-Folien-Kombination zurückzuführen sind. Die Auswirkungen auf die diagnostische Eignung zeigen, dass 29,6 % der Röntgenaufnahmen mit Abweichungen der Bildschärfe Einschränkungen des diagnostischen Nutzens nach sich ziehen. Artefakte, vor allem verursacht durch Kratzer, Risse oder Brüche in Film oder Folie sowie durch Verunreinigungen durch Entwickler-, Fixierlösung oder Wasser, sind bei 20,7 % aller Röntgen-aufnahmen zu finden. Einschränkungen der diagnostischen Eignung ergeben sich dadurch bei 1,2 % der analysierten Aufnahmen. Zur Untersuchung der Prozessqualität wird die Angemessenheit der Indikation ermittelt, die nach RöV § 2a für jede Röntgenaufnahme gegeben sein muss (ANON. 2003a). Eine absolute Indikation kann bei 94,7 % der ausgewerteten Aufnahmen festgestellt werden. Bei knapp der Hälfte aller Aufnahmen dieser Arbeit kann die Ergebnisqualität erörtert werden. Die gestellte radiologische Verdachtsdiagnose ist bei 85,5 % dieser Fälle medizinisch nachvoll-ziehbar. Aus den Ergebnissen dieser Arbeit lässt sich ableiten, dass ein wesentlicher Teil der vorkom-menden Mängel der Bildqualität auf ungenügende Sorgfalt bei der Anfertigung und Verarbeitung der Röntgenaufnahme zurückzuführen ist. Allerdings liegen auch Defizite bei der Interpretation der gewonnenen Information durch die Röntgenuntersuchung vor. Da jeder Anwender ionisierender Strahlen verpflichtet ist, jede unnötige Strahlenexposition von Mensch und Umwelt zu vermeiden, müssen bestehende Defizite in Bezug auf die Anwendung der Projektionsradio-grafie abgebaut werden und die Vermittlung von Wissen und praktischen Fertigkeiten auf diesem Gebiet während der tierärztlichen Ausbildung verbessert werden. Ebenso sollte eine Feh-lerbeseitigung durch Ausnutzung oder Verbesserung der technischen Möglichkeiten erfolgen. Eine erneute Untersuchung zur Qualität von Röntgenaufnahmen in der tierärztlichen Praxis auf der Grundlage dieser Studie erscheint zur Überprüfung der getroffenen Maßnahmen zur Ver-besserung der Bildqualität sinnvoll.:ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS IV 1 EINLEITUNG 1 2 LITERATURÜBERSICHT 4 2.1 Strahlenschutz 4 2.1.1 Strahlenbiologische Grundlagen 4 2.1.2 Rechtliche Grundlagen 5 2.1.2.1 Anwendung von Röntgenstrahlen 5 2.1.2.2 Indikationsstellung 6 2.1.3 Technischer und praktischer Strahlenschutz 6 2.2 Bildqualität 8 2.2.1 Ermittlung der Kenngrößen eines Röntgenbildes 8 2.2.1.1 Optische Dichte 9 2.2.1.1.1 Definition der optischen Dichte 9 2.2.1.1.2 Ermittlung der optischen Dichte 10 2.2.1.2 Unschärfe 10 2.2.1.2.1 Definition der Unschärfe 10 2.2.1.2.2 Ermittlung der Unschärfe 12 2.2.1.3 Kontrast 12 2.2.1.3.1 Definition des Kontrastes 12 2.2.1.3.2 Ermittlung des Kontrastes 15 2.2.1.4 Bildrauschen 15 2.2.1.4.1 Definition des Bildrauschens 15 2.2.1.4.2 Ermittlung des Bildrauschens 16 2.2.2 Einflussfaktoren auf die Bildqualität 17 2.2.2.1 Allgemeine Fehlerquellen 17 2.2.2.2 Einfluss von Spannung und Stromstärke 17 2.2.2.3 Einfluss der Streustrahlung 18 2.2.2.4 Rastereinsatz 20 2.2.2.5 Einfluss des Objektes 21 2.2.2.6 Einfluss der Geometrie 22 2.2.2.7 Einfluss von Film und Folie 22 2.2.2.7.1 Röntgenfilm 23 2.2.2.7.2 Verstärkerfolie 24 2.2.2.8 Einfluss der Filmverarbeitung 25 2.2.2.9 Dunkelkammerarbeit 26 2.2.2.10 Artefakte 26 3 TIERE, MATERIAL UND METHODEN 28 3.1 Tiere und Material 28 3.2 Methoden 28 3.2.1 Datenerfassung und Archivierung 28 3.2.2 Befundbogen 28 3.2.2.1 Epidemiologische Daten 29 3.2.2.2 Strukturqualität 29 3.2.2.2.1 Technische Untersuchungsqualität 29 3.2.2.2.2 Technische Bildqualität 30 3.2.2.3 Prozessqualität 31 3.2.2.4 Ergebnisqualität 31 3.2.2.5 Zusammenfassende Beurteilung der Bildqualität 37 3.2.3 Datenauswertung 38 4 ERGEBNISSE 39 4.1 Epidemiologische Daten 39 4.2 Strukturqualität 42 4.2.1 Häufigkeitsanalyse 42 4.2.1.1 Zusammenfassende Beurteilung der Bildqualität 42 4.2.1.2 Technische Untersuchungsqualität 44 4.2.1.2.1 Vollständigkeit der Untersuchung 44 4.2.1.2.2 Art der Entwicklung 44 4.2.1.2.3 Streustrahlenrastereinsatz 45 4.2.1.2.4 Praktischer Strahlenschutz 46 4.2.1.2.5 Vollständige Abbildung der Region 46 4.2.1.2.6 Identifikation der Aufnahme 46 4.2.1.2.7 Kontrastmitteleinsatz 47 4.2.1.3 Technische Bildqualität 48 4.2.1.3.1 Artefakte 48 4.2.1.3.2 Lagerung und Projektion 49 4.2.1.3.3 Bildkontrast 52 4.2.1.3.4 Bildschärfe 54 4.2.2 Fehleranalyse 57 4.2.2.1 Artefakte vs. Art der Entwicklung 57 4.2.2.2 Lagerung und Projektion vs. Projektionsebene 57 4.2.2.3 Lagerung und Projektion vs. Körperregion und Projektionsebene 58 4.2.2.4 Bildschärfe vs. Körperregion und Projektionsebene 59 4.2.2.5 Bildschärfe vs. Rastereinsatz 60 4.2.2.6 Bildkontrast vs. Projektionsebene 62 4.2.2.7 Bildkontrast vs. Rastereinsatz 62 4.2.2.8 Bildkontrast vs. Art der Entwicklung 63 4.3 Strukturqualität – Konstanzanalyse der Tierarztpraxen 63 4.4 Prozessqualität 67 4.5 Ergebnisqualität 67 5 DISKUSSION 69 5.1 Methode der Beurteilung der Bildqualität 69 5.2 Zusammenfassende Beurteilung der Bildqualität 69 5.3 Vollständigkeit der Untersuchung 70 5.4 Art der Entwicklung 71 5.5 Rastereinsatz 72 5.6 Praktischer Strahlenschutz 73 5.7 Artefakte 75 5.8 Lagerung und Projektion 77 5.9 Bildschärfe 78 5.10 Bildkontrast 80 5.11 Kontrastmitteleinsatz 83 5.12 Konstanz innerhalb der Tierarztpraxen 84 5.13 Prozessqualität 85 5.14 Ergebnisqualität 86 5.15 Zusammenfassung der Diskussion und Schlussfolgerung 87 6 ZUSAMMENFASSUNG 90 7 SUMMARY 92 8 LITERATURVERZEICHNIS 94The aim of this study is to evaluate aspects of structural quality (technical examination and im-age quality), quality of the process (adequacy of indication) and the outcome (correctness of findings) of radiographs from the veterinary practice and to indentify frequent radiographic er-rors. For this purpose all radiographs of small animals that are received at the Department of Small Animal Medicine of the University of Leipzig between December 1st 2003 and December 31th 2004 as an original are examined for relevant features of structural quality, process quality and outcome. The data collection is done subjectively based on the consensus examination of the radiographs by two independent examiners. The evaluation includes 1259 radiographs from 600 different examinations. 86.9 % of these images come from the federal states of Germany Saxony, Saxony-Anhalt and Thuringia from 216 different veterinary practices. 80.3 % of the examined animals are dogs, 18.9 % are cats. Concerning the over-all evaluation of the image quality, 48.7 % of the radiographs are without restrictions. Minor faults are detected in 29.2 % of the radiographs, 16.0 % are diagnostically compromised and 6.1 % are insufficient. Thus, 22.1 % of the examined radiographs are unsatis-factory. They show either deficits in their diagnostic suitability or are completely useless. The most important sources of errors are faults in positioning of the patient and the following projec-tion, of image contrast and sharpness. Deviations in positioning and projection, mostly caused by a suboptimal angle in the position of the patient in the x-ray, are with 11.4 % of all radiographs in comparison to other errors relatively rare. However the effect on the diagnostic use is severe: 69.9 % of the images with positioning faults show deficits with regard to the diagnostic suitability. Regarding the contrast of the image, 33.3 % of all radiographs display deficits. The most com-mon cause is the use of exhausted developer, followed by under- and overexposure. Consider-ing the overall deviations of image contrast, 47.7 % are attributed to errors during the x-ray film development. Consequences for the diagnostic use are less serious compared to errors in posi-tioning and projection: 35.1 % of the images with contrast deviations are of limited diagnostic use. 23.0 % of the radiographs are characterized by deviations in the sharpness: motion haziness occurs most frequently (in 67.7 %) of the images concerned. Receptor unsharpness and scat-tered radiation are often observed, caused by improper use of radiographic grids and film-screen combinations. The effects on the diagnostic suitability show that 29.6 % of the radiographs with deviations in the sharpness are of limited diagnostic use. Artifacts, most frequently caused by scratches, tears and breaks of the film or the intensifying screen as well as by splashes of the developing resp. fixation reagent or water, are found on 20.7 % of all radiographs. As a result of artifacts 1.2 % of the radiographs examined show defi-cits in their diagnostic suitability. To evaluate the quality of the process the adequacy of indication is determined, which is required for every radiographic examination according to RöV § 2a (ANON. 2003a). An absolute indication can be found in 94.7 % of all images. The quality of the outcome can be discussed in almost halve of all radiographs. The referral diagnosis is medically plausible in 85.5 % of these cases. The results of this study reveal that a considerable portion of the occurring errors in the image quality are caused by a lack of care during taking and processing of the radiographic images. Deficits in the interpretation of the gained information from the radiographic examination occur as well. Since avoidance of unnecessary exposure of humans and the environment to radiation is a major obligation of every user of ionizing radiation, existing deficits regarding the use of projection radiography should be reduced and the transfer of knowledge and practical capabili-ties in this area during the veterinary training should be improved. Furthermore, the elimination of errors by use or improvement of the technical possibilities is important. A new evaluation of the quality of radiographic images from the veterinary practice on the basis of this study seems useful to examine the effects of the steps taken to improve the image quality.:ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS IV 1 EINLEITUNG 1 2 LITERATURÜBERSICHT 4 2.1 Strahlenschutz 4 2.1.1 Strahlenbiologische Grundlagen 4 2.1.2 Rechtliche Grundlagen 5 2.1.2.1 Anwendung von Röntgenstrahlen 5 2.1.2.2 Indikationsstellung 6 2.1.3 Technischer und praktischer Strahlenschutz 6 2.2 Bildqualität 8 2.2.1 Ermittlung der Kenngrößen eines Röntgenbildes 8 2.2.1.1 Optische Dichte 9 2.2.1.1.1 Definition der optischen Dichte 9 2.2.1.1.2 Ermittlung der optischen Dichte 10 2.2.1.2 Unschärfe 10 2.2.1.2.1 Definition der Unschärfe 10 2.2.1.2.2 Ermittlung der Unschärfe 12 2.2.1.3 Kontrast 12 2.2.1.3.1 Definition des Kontrastes 12 2.2.1.3.2 Ermittlung des Kontrastes 15 2.2.1.4 Bildrauschen 15 2.2.1.4.1 Definition des Bildrauschens 15 2.2.1.4.2 Ermittlung des Bildrauschens 16 2.2.2 Einflussfaktoren auf die Bildqualität 17 2.2.2.1 Allgemeine Fehlerquellen 17 2.2.2.2 Einfluss von Spannung und Stromstärke 17 2.2.2.3 Einfluss der Streustrahlung 18 2.2.2.4 Rastereinsatz 20 2.2.2.5 Einfluss des Objektes 21 2.2.2.6 Einfluss der Geometrie 22 2.2.2.7 Einfluss von Film und Folie 22 2.2.2.7.1 Röntgenfilm 23 2.2.2.7.2 Verstärkerfolie 24 2.2.2.8 Einfluss der Filmverarbeitung 25 2.2.2.9 Dunkelkammerarbeit 26 2.2.2.10 Artefakte 26 3 TIERE, MATERIAL UND METHODEN 28 3.1 Tiere und Material 28 3.2 Methoden 28 3.2.1 Datenerfassung und Archivierung 28 3.2.2 Befundbogen 28 3.2.2.1 Epidemiologische Daten 29 3.2.2.2 Strukturqualität 29 3.2.2.2.1 Technische Untersuchungsqualität 29 3.2.2.2.2 Technische Bildqualität 30 3.2.2.3 Prozessqualität 31 3.2.2.4 Ergebnisqualität 31 3.2.2.5 Zusammenfassende Beurteilung der Bildqualität 37 3.2.3 Datenauswertung 38 4 ERGEBNISSE 39 4.1 Epidemiologische Daten 39 4.2 Strukturqualität 42 4.2.1 Häufigkeitsanalyse 42 4.2.1.1 Zusammenfassende Beurteilung der Bildqualität 42 4.2.1.2 Technische Untersuchungsqualität 44 4.2.1.2.1 Vollständigkeit der Untersuchung 44 4.2.1.2.2 Art der Entwicklung 44 4.2.1.2.3 Streustrahlenrastereinsatz 45 4.2.1.2.4 Praktischer Strahlenschutz 46 4.2.1.2.5 Vollständige Abbildung der Region 46 4.2.1.2.6 Identifikation der Aufnahme 46 4.2.1.2.7 Kontrastmitteleinsatz 47 4.2.1.3 Technische Bildqualität 48 4.2.1.3.1 Artefakte 48 4.2.1.3.2 Lagerung und Projektion 49 4.2.1.3.3 Bildkontrast 52 4.2.1.3.4 Bildschärfe 54 4.2.2 Fehleranalyse 57 4.2.2.1 Artefakte vs. Art der Entwicklung 57 4.2.2.2 Lagerung und Projektion vs. Projektionsebene 57 4.2.2.3 Lagerung und Projektion vs. Körperregion und Projektionsebene 58 4.2.2.4 Bildschärfe vs. Körperregion und Projektionsebene 59 4.2.2.5 Bildschärfe vs. Rastereinsatz 60 4.2.2.6 Bildkontrast vs. Projektionsebene 62 4.2.2.7 Bildkontrast vs. Rastereinsatz 62 4.2.2.8 Bildkontrast vs. Art der Entwicklung 63 4.3 Strukturqualität – Konstanzanalyse der Tierarztpraxen 63 4.4 Prozessqualität 67 4.5 Ergebnisqualität 67 5 DISKUSSION 69 5.1 Methode der Beurteilung der Bildqualität 69 5.2 Zusammenfassende Beurteilung der Bildqualität 69 5.3 Vollständigkeit der Untersuchung 70 5.4 Art der Entwicklung 71 5.5 Rastereinsatz 72 5.6 Praktischer Strahlenschutz 73 5.7 Artefakte 75 5.8 Lagerung und Projektion 77 5.9 Bildschärfe 78 5.10 Bildkontrast 80 5.11 Kontrastmitteleinsatz 83 5.12 Konstanz innerhalb der Tierarztpraxen 84 5.13 Prozessqualität 85 5.14 Ergebnisqualität 86 5.15 Zusammenfassung der Diskussion und Schlussfolgerung 87 6 ZUSAMMENFASSUNG 90 7 SUMMARY 92 8 LITERATURVERZEICHNIS 9