Radiol Oncol 2001; 35(Suppl 1): S19-S25. Zagotavljanje kakovosti pri razvijanju mamogramov Lucijan Miklav.i. Ortopedska bolnica Valdoltra, Ankaran, Slovenija Ekipa, ki se ukvarja z zagotavljanjem kakovosti na podro.ju radiologije, posebno pa v mamografiji, mora dobro poznati uporabo senzitometra in denzitometra za spremljanje u.inkovitisti razvijanja filmov. Prispevek uvaja bralca v osnove, ki so nujne za razumevanje programa zagotavljanja kakovosti in spremljanja parametrov u.inkovitosti pri razvijanju mamografskih filmov. Klju.ne besede: mamografija; rentgenski film; kvaliteta, kontrola Uvod Zagotavljanje kakovosti je v radiologiji pomembno vendar velikokrat zanemarjeno podro .je. Posebnega pomena je zagotavljanje kakovosti pri razvijanju mamografskih filmov, ki je najpomembnejäi test s katerim preverimo delovanje avtomatske temnice. S tem strokovnim prispevkom ielim najprej predstaviti poenostavljen vendar popoln pregled teoreti.nih izhodiä. zagotavljanja razvijanja mamografskih filmov, saj so potrebna za izvajanje programa zagotavljanja kakovosti pri razvijanju mamogramov oziroma za optimizacijo mamografske tehnike. Teoreti.na izhodi ä.a kakränega koli merjenja parametrov so vezana na znanja matematike, fizike ter radiolo äke tehnologije. Povzemam postopek in Naslov avtorja: Lucijan Miklav.i., Ortopedska bolni änica Valdoltra, Jadranska cesta 31, 6280 Ankaran, Tel: +386 66 462100; Fax. +386 66 527185; E-mail: lucijan.miklavcic@ob-valdoltra.si prakti.ne napotke za izvajanje in analizo meritev, izra.un hitrosti in kontrastnosti razvitega filma kot meritev kakovosti pri razvijanju mamografskega filma in njene ponovljivosti. Z definiranjem vzrokov prekomernega odstopanja parametrov kakovosti, kot sta dnevna hitrost in kontrastnost filma, od primerjalne meritve bom utemeljil nujnost in namen posega v razvijalni aparat. Materiali in definicija spremenljivk Zagotavljanje kakovosti pri razvijanju mamografskih filmov je najpomembnejäi test s katerim preverimo delovanje avtomatske temnice, vendar ga ponavadi v naäih ustanovah ne izvajamo.1,2 Pred desetletjem ali ve. bi lahko pripisali neizvajanje ukrepov za zagotavljanja kakovosti slabi opremljenosti ali sploh neopremljenosti naäih diagnosti.nih enot, danes pa so vzroki drugje. V prispevku predstavljam poenostavljen, vendar popoln pregled teoreti.nih izhodiä. zagotavljanja kakovosti pri razvijanju mamo S20 Miklav.i. L / Zagotavljanje kakovosti pri razvijanju mamogramov grafskih filmov, ki so potrebna za izvajanje programa zagotavljanja kakovosti pri razvijanju mamogramov oziroma za optimizacijo mamografske tehnike.3 Zagotavljanje kakovosti praviloma dolo.a program zagotavljanja kakovosti v zakonskih predpisih (na primer MQSA, ki ga je predpisala FDA), tako da se prepre.ijo razlikovanja glede na dogovorjene minimalne kvalitetne standarde, medtem ko je optimizacija praviloma strokovno zahtevnejäa; njen namen je namre. izboljäati kvaliteto nasploh (na primer: Mammography optimization guide za sistem Kodak Min-R 2000 dostopno na spletnih stranehnaslov je: www.kodak.com/go/mammo).4,5 Mamografski film Sodoben mamografski film je enoslojen, ima eno emulzijo pribliino dvojne debeline na eni sami povräini baze filma. V procesu razvijanja (in podobno tudi fiksiranja) moramo zaradi tega zmanjäati hitrost premikanja filma, tako da je film za daljäi .as izpostavljen razvijalni kopeli. Razvijanje mora trajati tako dolgo, da je omogo.ena difuzija vseh kemi.nih sestavin razvijalne kopeli v najgloblje plasti zelo debele emulzije mamografskega filma. Najkrajäi potreben .as, da doseiemo razvijanje tudi v najglobljih slojih emulzije mamografskega filma je, pri razli.nih vrstah filmov lahko bistveno razli.en. V glavnem ga doseiemo ali pa preseiemo z avtomatskimi temnicami, ki so predvidene za mamografsko razvijanje, sicer moramo ustrezno modificirati .as razvijanja standardne temnice z 90 sekundnim ciklusom obdelave filmov, pri .e- mer moramo upoätevati navodila proizvajalca mamografskih filmov.6,7 ëe manjäa kemi.na degradacija in manjäa temperaturna razlikovanja razvijalne kopeli vplivajo na v .asu spreminjajo.o se kakovost pri razvijanju mamogramov. Te spremembe v kvaliteti razvijanja poruäijo ponovljivost testnih meritev razvijalnega procesa. V isti avtomatski temnici so lahko omenjena manjäa razlikovanja kemi.nih in fizikalnih spremenljivk razvijalne kopeli vzrok za poslabäanje kakovosti mamografske slike, .eprav je kvaliteta radiografske slike dvoslojnih filmov äe dobra. V skladu s tem moramo za program zagotavljanja kakovosti pri razvijanju mamogramov v testirani avtomatski temnici uporabiti izklju.no enake mamografske filme.1,8 Karakteristi.na krivulja filma: definicija Karakteristi.na krivulja filma nam grafi.no prikazuje .rnitev filma (odvisna spremenljivka) v odvisnosti od ekspozicije s svetlobo (neodvisna spremenljivka). To funkcijsko odvisnost poenostavljeno definiramo z dolo.enimi spremenljivkami posebnega pomena, ki so tudi parametri zagotavljanja kakovosti (osen, maksimalna .rnitev, hitrostna to.ka in povpre.ni gradient); njihov izra.un in pomen bom razloiil pozneje.3 Opti.na gostota (OD) Za kvantitativno prikazovanje .rnitve filma je bila izbrana opti.na gostota (OD), ki je relativna enota in je izraiena v naslednji obliki: OD = -logT = log(1/T) (1) kjer je T transparenca skozi razviti del filma. 3 Opti.no gostoto izmerimo s posebnim aparatom . opti.nim denzitometrom. Postopek umeritve denzitometra in zagotavljanje ponovljivosti denzitometri.nih meritev predpi äe proizvajalec naprave; naprava pa mora zagotavljati tudi od.itavanje opti.ne gostote vsaj do vrednosti 4. Iz navedene definicije opti.ne gostote in transparence, upoätevajo. zna.ilnosti logaritmi .nih izrazov, lahko dolo.imo nekatere pomembne to.ke na diagramu karakteristi.ne krivulje in nekatere zna.ilnosti logaritmi.ne lestvice. Tako ustreza vrednost OD = 0 transparenci 100 % (ali 1); OD = 1 pa transparenci 10 % (ali 0,1) itn., kakor je razvidno iz Tabele 1. Radiol Oncol 2001; 35(Suppl 1): S19-S25. Miklav.i. L / Zagotavljanje kakovosti pri razvijanju mamogramov S21 Tabela 1. Lestvica .rnitve v enotah OD ter vrednosti Logaritem relativne ekspozicije (log RE) transparence v odstotkih in frakciji prepuä.ene svetlobe Ponovljivo ekspozicijo mamografskega filma naredimo s posebno napravo imenovano sen- OD T% T zitometer. Vsebuje vir zelene in modre svetlo0,00 100,00 1 be, med katerima lahko komutiramo glede na 0,10 80,00 1/2 spektralno ob.utljivost filma. Vir svetlobe gre 0,20 64,00 1/ 1,6 skozi äiroko pravokotno polje, v katerem je 0,30 50,00 1/2 21 segmentov ozna.enih progresivno s ätevil0,40 40,00 1/ 2,5 kami od 1 do 21. Vsak naslednji segment pre0,50 32,00 1/ 3,2 puä.a za 0,15 log ve.jo intenzivnost svetlo0,60 25,00 1/4 bnega sevanja. Razmerja v intenzivnosti 0,70 20,00 1/5 svetlobnega sevanja dveh sosednjih polj so 0,80 16,00 1/ 6,4 enaka kvadratnemu korenu ätevila 2, to je v 0,90 12,50 1/8 pribliiku 1,4. Tabela 2 prikazuje logaritmi.ne 1,00 10,00 1/10 in numeri.ne vrednosti intenzivnosti svetlo1,10 8,00 1/ 12,5 bnega sevanja od polja 1 do 21.1 itd Tabela 2. Senzitometri.na lestvica z numeri.no ozna .enimi polji ter ustrezne vrednosti v log RE in v RE2,00 1,00 1/100 2,10 0,80 1/ 125 Polje LOG Pribl. Razmerje itd Razmerje 1 0,00 1 1,00 3,00 0,10 1/1.000 2 0,15 1,4 1,41 3,10 0,08 1/ 1.250 3 0,30 2 2,00 itd 4 0,45 2,8 2,82 5 0,60 4 3,98 4,00 0,01 1/10.000 6 0,75 5,6 5,62 4,10 0,01 1/12.500 7 0,90 8 7,94 itd 8 1,05 11,2 11,22 9 1,20 16 15,85 10 1,35 22,4 22,39 Za kvantitativni prikaz so razlike za 1 med 11 1,50 32 31,62 opti.nimi gostotami zelo velike; seznaniti pa 12 1,65 44,8 44,67 se moramo tudi z manjäimi koraki te enote. 13 1,80 64 63,10 Za naäe izra.une in za razlago poteka krivulj 14 1,95 90 89,13 .rnitve je pomembno upoätevati pribliiek: 15 2,10 128 125,89 0,3 » log 2 (2) 16 2,25 180 177,83 od tod pa äe lahko izpeljemo vrednosti le-17 2,40 256 251,19 stvice s tem korakom, kakor je razvidno iz Ta-18 2,55 360 354,81 bele 1. 19 2,70 512 501,19 Tudi korak 0,3 logaritmi.ne vrednosti je 20 2,85 700 707,95 razmeroma velik; primernejäi in zelo upora-21 3,00 1000 1000,00 ben je korak 0,1 logaritmi.ne vrednosti; v tabeli 1 so navede tudi logaritmi.ne in numeri. ne vrednosti tega zaporedja. Radiol Oncol 2001; 35(Suppl1): S19-S25. S22 Miklav.i. L / Zagotavljanje kakovosti pri razvijanju mamogramov Izvajanje ukrepov za zagotavljanje kakovosti pri izvajanju mamogramov Referen.no krivuljo in njene osnovne para- metre dobimo po servisnem pregledu razvijalne naprave ali po pranju avtomatske temnice. Pri tem moramo natan.no upoätevati navodila proizvajalca. Radioloäki inienir, ki je odgovoren za zagotavljanje kakovosti, mora skrbeti za dnevna testiranja zagotavljanja kakovosti pri razvijanju mamogramov med servisnim vzdrievanjem razvijalne naprave. Meritve za program zagotavljanja kakovosti moramo opraviti pred za.etkom dela, vendar mora biti razvijalna naprava ie pripravljena za obratovanje, tako da so kemi.ne kopeli v njej optimalno segrete.1,3 Inätrumenti in materiali, ki jih potrebujemo, so: senzitometer, denzitometer in mamografski film. Oba inätrumenta, senzitometer in denzitometer, moramo uporabljati v skladu z navodili proizvajalca, tako da zagotovimo dobro ponovljivost meritev. Denzitometer moramo pred vsako uporabo umeriti na vrednost 0,00; umerjanje je lahko avtomatsko ali ro.no. .eprav proizvajalec filmov zagotavlja enako kakovost proizvoda lahko obstajajo razlike med filmi enake kakovosti zaradi razlik v starosti, razmerah pri skladiä.enju itn. Zato filme, ki jih uporabljamo za meritev, vedno jemljemo iz iste äkatle, ki jo hranimo v ta namen za naslednje meritve.1,3 Testni film eksponiramo v popolni temi v temnici s senzitometrom in ga zatem razvijemo v razvijalni napravi in zatem preverimo kakovost razvijanja. Pred tem moramo na senzitometru preveriti ali smo pravilno izbrali barvo ekspozicijske svetlobe v skladu s spektralno ob.utljivostjo filma in pozicijo komutatorja za izbiro med enoslojnim in dvoslojnim filmom. Pri enoslojnih filmih moramo upoätevati, da postavimo emulzijo filma proti viru ekspozicijske svetlobe senzitometra; podobno kakor moramo emulzijo enoslojnega filma postaviti proti povräini oja.evalne folije v mamografski kaseti.1,3 Na razvitem filmu dobimo pravokotno polje sestavljeno iz 21 segmentov, ki so ozna.ena s ätevilkami od 1 do 21. Polja ozna.ena z najniijimi ätevilkami ne dosegajo .rnitev ali vsaj neke vidne .rnitve; polja, ozna.ena z viäjimi ätevilkami pa so progresivno .edalje temnejäa. Senzitometer ozna.i na testnem filmu tudi datum in uro, ko smo eksponirali film. .rnitev 21 polj izmerimo z denzitometrom, ki smo ga pred tem umerili na izhodi ä.no vrednost opti.ne gostote 0,00. V posebno tabelo (Tabela 3) in v diagram (Diagram 1) vnesemo podatke o filmu vklju.no s podatki o vrsti emulzije (na primer Kodak Min-R 2000 Film/4316) ter z vrednostmi dobljenih meritev opti.ne gostote za vsa senzitometri .na polja od 1 do 21. Za neodvisno spremenljivko lahko uporabimo lestvico z enotami v logaritmih relativne ekspozicije (od Tabela 3. át. polja . ätevilka, ki ozna.uje polje na senzitometru Log RE = (át. polja . 1) * 0,15; OD . izmerjena .rnitev na filmu át. polja Log RE OD 1 0 0,19 2 0,15 0,21 3 0,3 0,21 4 0,45 0,21 5 0,6 0,22 6 0,75 0,23 7 0,9 0,26 8 1,05 0,34 9 1,2 0,5 10 1,35 0,83 11 1,5 1,25 12 1,65 1,79 13 1,8 2,33 14 1,95 2,79 15 2,1 3,12 16 2,25 3,34 17 2,4 3,5 18 2,55 3,58 19 2,7 3,64 20 2,85 3,66 21 3 3,66 Radiol Oncol 2001; 35(Suppl 1): S19-S25. Miklav.i. L / Zagotavljanje kakovosti pri razvijanju mamogramov S23 Diagram 1. 0,00 do 3,00). Tako dolo.ene to.ke nam definirajo pribliien potek krivulje, ki ima tipi.no obliko (krivulja .rnitve filma ali krivulja HD). Prvi segment krivulje pri nizkih vrednostih logaritma relativne ekspozicije (kadar je .rnitev filma za naäe oko neopazna) poteka vodoravno in ima zelo nizke vrednosti opti.ne gostote (med 0,15 in 0,20). Take vrednosti opti.ne gostote dobimo tudi na povräini filma, ki ni bila eksponirana s senzitometrom, predstavljajo osen film. Kadar osen presega vrednost 0,20 gre zelo verjetno za okvaro sistema: razvijalnega aparata (oksidacija razvijalne kopeli, kontaminacija razvijalne kopeli s fiksirjem, previsoka temperatura razvijalne kopeli, predolg .as razvijanja, slabo fiksiranje itd.) ali filma (nepravilno skladiä.enje filma, osvetlitev filma s svetlobo ali iarki X, preseganje roka uporabnosti filmov, ki ga je ozna.ila tovarna itd.). Zadnji segment krivulje pri visokih vrednostih logaritma relativne ekspozicije (kadar je .rnitev filma za naäe oko najve.ja) poteka vodoravno in ima zelo visoke vrednosti opti.ne gostote (praviloma okoli 4,00). Take vrednosti opti.ne gostote dobimo na povräini filma, ki je bil izpostavljen dnevni svetlobi. Kadar najve. ja .rnitev filma ne dosega teh visokih vrednosti, je to najverjetneje znak za nepravilnost v razvijalnem aparatu (oksidacija razvijalne kopeli, kontaminacija razvijalne kopeli s fiksirjem, prenizka temperatura razvijalne kopeli, prekratek .as razvijanja itd.).3 Prvi in zadnji segment krivulje .rnitve filma kaieta, da film ne reagira na spremembo ekspozicije; v tem intervalu kljub spreminjanju ekspozicije ne doseiemo sprememb .rnitve filma. Osrednji segment krivulje .rnitve pa ima naraä.ajo., v pribliiku linearen potek opti.ne gostote. Potek osrednjega dela krivulje nam dolo.a zelo pomembna parametra .rnitve: povpre.ni gradient .rnitve filma in hitrostno to.ko sistema.3,6,7 Povpre.ni gradient filma merimo v linearnem delu poteka v intervalu ekspozicijskih vrednosti med 0,45 in 2,20 (razlika 1,75 log relativne ekspozicije); dolo.a nam odziv, torej porast .rnitve filma, v odvisnosti od svetlobne ekspozicije (Diagram 2). Mamografski filmi imajo povpre.ne gradiente blizu vrednosti 3, praviloma ga presegajo. Izmerjena vrednost je tipi.na za enak film (Diagram 3).3 Hitrostno to.ko dolo.a logaritmi.na vrednost relativne ekspozicije, s katero do- Diagram 2. Radiol Oncol 2001; 35(Suppl1): S19-S25. S24 Miklav.i. L / Zagotavljanje kakovosti pri razvijanju mamogramov Diagram 3. seiemo .rnitev filma 1,00 nad vrednostjo osena. Uporabljamo jo le za relativne meritve; razliko glede na primerjalni sistem izrazimo v log RE.3 Osrednji segment krivulje .rnitve ima naraä .ajo., v pribliiku linearen potek opti.ne gostote, s prvim in zadnjim segmentom povezuje spodnje in gornje koleno krivulje. Poteka teh dveh prehodnih segmentov krivulje .rnitve ne dolo.amo s posebnimi parametri .rnitve. Izra.un povpre.nega gradienta Povpre.ni gradient gama (g) po definiciji: g = 1,75/ (log RE2,20 . log RE0,45) (3) Izra.un hitrostne to.ke (S) Hitrostno to.ko dolo.imo v dobrem pribliiku z linearno interpolacijo dveh bliinjih vrednosti opti.ne gostote (ODL, ODH) k vrednosti opti.ne gostote ena nad osenom (ODS); vrednosti od.itamo na filmu, ki je bil eksponiran s senzitometrom. ODL to.ka bliinje meritve na karakteristi. ni krivulji na levi strani ob to.ki S ODH to.ka bliinje meritve na karakteristi. ni krivulji na desni strani ob to.ki S S = {L + [(ODS . ODL)/ /(ODH . ODL)] } * 0,15 (4) Razlikovanja pri vsakodnevno dolo.enih parametrih V naäi zakonodaji nimamo predpisov, ki bi nam dolo.ali najve.ja dopustna razlikovanja pri izvajanju programa zagotavljanja kakovosti pri razvijanju mamogramov (ali drugih medicinskih filmov). Za zagotavljanje kakovosti pri razvijanju lahko uporabljamo dopustna razlikovanja, ki jih je predpisal proizvajalec filma in opreme (posebej kadar gre za istega proizvajalca); sicer dolo.imo svoja dopustna razlikovanja izmerjene hitrosti filma od referen.ne hitrosti, na primer do ± 10 % (± 0,04 log RE). Razlikovanje hitrostne to.ke na krivulji .rnitve lahko prikaiemo grafi.no kot pomik krivulje .rnitve. Na primer pomik vsakodnevne krivulje v desno za ± 0,04 log RE pomeni, da se je hitrost sistema zmanjäala za ± 10 %. Razlikovanje vsakodnevne hitrosti za ± 12 % od referen.ne hitrosti je enako razlikovanju log RE za vrednost ± 0,05, medtem ko je razlikovanje vsakodnevne hitrosti za ± 25 % enako razlikovanju za ± 0,1 log RE. Pretvorbe v logaritmi.ne vrednosti so pomembne, saj je na mamografih elektronika nadzornega sistema za avtomatsko ekspozicijo sorazmerna logaritmi .nim vrednostim, tako da je ena enota na mamografu enaka logaritmi.nemu razlikovanju za ± 0,1. Druga.e re.eno, .e je razlikovanje vsakodnevne hitrosti äe v dopustnih okvirih, recimo za vrednost log RE ± 0,05, moramo uskladiti elektroniko za avtomatsko ekspozicijo mamografa, tako da jo spremenimo za vrednost ± 0,5. Pri rentgenskih aparatih, ki nimajo nadzornega sistema za avtomatsko espozicijo pa si pomagamo s spremembo ekspozicije v mAs za en preskok sti- Radiol Oncol 2001; 35(Suppl 1): S19-S25. Miklav.i. L / Zagotavljanje kakovosti pri razvijanju mamogramov S25 kala (.e je lestvica vrednosti v razmerju 0,1 log) pri spremembi hitrosti za ± 0,1 log RE. Najve.je dopustno razlikovanje vsakodnevnega povpre.nega gradienta .rnitve filma od referen.ne meritve je lahko do ± 5%. Povpre.ni gradient .rnitve filma vpliva na kontrastni prikaz slikanih tkiv na radiogramu, torej na kontrastno lo.ljivost normalnih tkiv in patoloäkih formacij v njej. Vzdrievanje enakega standarda kakovosti povpre.nega gradienta .rnitve filma pa je pomembno pri diagnosticiranju, saj vpliva na napake pri interpretiranju mamogramov. Najve.je dopustno razlikovanje osena je lahko do + 10 %; razlikovanje najve.je .rnitve filma od referen.nih meritev pa je lahko do ± 10 %. .e razlikovanja preseiejo dolo.ene okvire je po navadi vsaj eden izmed preostalih nadzornih parametrov zunaj dopustnih vrednosti. Nedopustna razlikovanja merjenih parametrov po navadi nastanejo zaradi napake v razvijalnem sistemu in zajemajo dokaj tipi.ne povezave. To nam bo v pomo. pri odstranjevanju napak. Tako je na primer pri oksidirani razvijalni kopeli osen poviäan, maksimalna .rnitev zniiana, povpre.ni gradient filma je zmanjäan, hitrost sistema pa je zmanjäana. Pri pove.ani temperaturi razvijalne kopeli pa je osen poviäan, maksimalna .rnitev ni spremenjena, povpre.ni gradient filma je zmanjäan, hitrost sistema pa je pove.ana. Pri razred.eni razvijalni kopeli je osen nespremenjen, maksimalna .rnitev je zniiana, povpre. ni gradient filma je zmanjäan, prav tako je zmanjäana hitrost sistema.1,6,8 Sklep Zagotavljanje kakovosti pri razvijanju mamogramov je pomembno za doseganje dobre in ponovljive kakovosti mamografske slike, to pa je pogoj za kvalitetno mamografsko diagnostiko. Za razvijanje enoslojnih mamografskih filmov moramo imeti primeren ali prirejen razvi jalni aparat. ëe manjäe spremembe v razvijalnem aparatu povzro.ijo, da je kakovost mamografske slike slaba, .eprav je kakovost radiografske slike dvoslojnih filmov äe dobra. Vzrok za nedopustna razlikovanja merjenih parametrov pri zagotavljanju kakovosti pri razvijanju so po navadi napake v razvijalnem sistemu in zajemajo dokaj tipi.ne povezave, ki jih moramo poznati in takoj odpraviti. Literatura 1. Nassivera E, Nardin L. Daily quality control programme in mammography. Br J Radiol 1996; 69: 148-52. 2. Nassivera E, Nardin L. Quality control programme in mammography: second level quality controls. Br J Radiol 1997; 70: 612-8. 3. Curry TS, Dowdey JE, Murry RC. Christensen's introduction to the physics of diagnostic radiology. 3th ed. Philadelphia: Lea & Febiger, 1984. 4. Eklund GW, Cardenosa G, Parsons W. Assessing adequacy of mammographic image quality. Radiology 1994; 190: 297-307. 5. Hill SJ, Faulkner K, Law J, Starritt HC. Film viewing conditions in mammography. Br J Radiol 1997; 70: 409-11. 6. Schueler BA, Gray JE, Gisvold JJ. A comparison of mammography screen-film combinations. Radiology 1992; 184: 629-34. 7. Wojtasek DA, Teixidor HS, Govoni AF, Gareen IF. Diagnostic quality of mammograms obtained with a new low-radiation-dose dual-screen and dual- emulsion film combination. Am J Roentgenol 1990; 154: 265-70. 8. Brink C, de Villiers JF, Lötter MG, van Zyl M. The influence of film processing temperature and time on mammographic image quality. Br J Radiol 1993; 66: 685-90. Radiol Oncol 2001; 35(Suppl1): S19-S25.