Monitore und Qualitätssicherung
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Monitore und Qualitätssicherung
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<strong>Monitore</strong> <strong>und</strong> <strong>Qualitätssicherung</strong><br />
Thomas Hertlein<br />
Klinikum Nürnberg<br />
Institut für Medizinische Physik
Inhalt<br />
• Monitortechnik<br />
• Kenngrößen <strong>und</strong> Systemaspekte<br />
• Gesetze <strong>und</strong> Verordnungen<br />
• Abnahme- <strong>und</strong> Konstanzprüfungen
Monitortechnik
Röhrenmonitore, Kathodenstrahlröhre<br />
(CRT)
Farb-Röhrenmonitore<br />
1. Glühkathoden<br />
2. Elektronenstrahlen<br />
3. Bündelungsspulen<br />
4. Ablenkspulen<br />
5. Anodenanschluss<br />
6. Lochmaske<br />
7. Fluoreszenzschicht<br />
mit roten, grünen<br />
<strong>und</strong> blauen<br />
Subpixeln<br />
8. Nahansicht der<br />
Fluoreszenzschicht
Farb-Röhrenmonitore<br />
Quelle: ZVEI „<strong>Qualitätssicherung</strong> an Bildwiedergabegeräten“<br />
Farbdarstellung durch additive<br />
Farbmischung
LCD / TFT-<strong>Monitore</strong><br />
Quelle: ZVEI „<strong>Qualitätssicherung</strong> an Bildwiedergabegeräten“
Farb-LCDs / Farb-TFTs<br />
Durch Farbfolien in den<br />
Gr<strong>und</strong>farben R,G,B<br />
entsteht ein<br />
Farbbildschirm<br />
Quelle: ZVEI „<strong>Qualitätssicherung</strong> an Bildwiedergabegeräten“
Vergleich TFT/LCD - CRT<br />
CRT Kriterien für Bildqualität TFT-LCD<br />
Anisotrop Ortsauflösung isotrop<br />
Sehr ausgeprägt<br />
Kontrast<br />
(Veiling Glare)<br />
Sehr gering<br />
unabhängig Betrachtungswinkel abhängig<br />
„Flimmern“<br />
Ermüdung des<br />
Bef<strong>und</strong>ers<br />
Frequenz<br />
wesentlich<br />
geringer
Kenngrößen <strong>und</strong> Systemaspekte
Abbildungskette eines medizinischen<br />
Bildgebungssystems<br />
Umwelt<br />
Bildgebungssystem <strong>und</strong> Bildwiedergabegerät<br />
Datenakquisition<br />
Bildverarbeitung<br />
Bildwiedergabe<br />
Sehsystem<br />
(des Arztes)<br />
Die Umwelt ist Teil des Gesamtsystems <strong>und</strong><br />
beeinflusst die Diagnose
Leuchtdichte / Beleuchtungsstärke<br />
• Leuchtdichte = Lichtstärke pro Fläche<br />
– Die wahrgenommene Helligkeit einer Lichtquelle<br />
– Einheit cd/m²<br />
• Beleuchtungsstärke = Lichtverhältnis<br />
– Helligkeit einer „angestrahlte“ Fläche<br />
– Einheit lux (lm/m²)
Leuchtdichte / Beleuchtungsstärke<br />
Beispiele<br />
Lichtverhältnis<br />
Beleuchtungsstärke<br />
Lichtquelle<br />
Leuchtdichte<br />
Mittagssonnenlicht im Sommer 100.000 Lux Sonne am Mittag 1.600.000.000 cd/m²<br />
Bedeckter Himmel im Sommer 10.000 Lux<br />
Regenwetter mit dunklen<br />
Gewitterwolken<br />
Bürobeleuchtung 500 Lux<br />
100 W Glühlampe<br />
klar<br />
10.000.000 cd/m²<br />
1000 Lux Sonne am Horizont 5.000.000 cd/m²<br />
100 W Glühlampe<br />
matt<br />
200.000 cd/m²<br />
Wohnzimmerbeleuchtung 200 Lux Blauer Himmel 10.000 cd/m²<br />
Treppenhausbeleuchtung 100 Lux Kerzenflamme 5.000 cd/m²<br />
Mitternacht bei Vollmond 0,2 Lux Nachthimmel 0,001 cd/m²<br />
Mondloser Sternenhimmel bei<br />
Nacht<br />
0,0005 Lux
Schädigung<br />
der Retina<br />
Leuchtdichtebereich<br />
Regelbereich<br />
Monitorbef<strong>und</strong>ung<br />
Filmbetrachtungsgeräte<br />
Filmbef<strong>und</strong>ung<br />
Stäbchensehen<br />
(skotopisch)<br />
Zapfensehen<br />
(photopisch)<br />
10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 1 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7<br />
Leuchtdichte in cd/m²
Ortsfrequenz<br />
Häufig als<br />
Linienpaare/Millimeter<br />
(lp/mm) angegeben<br />
Zunehmende vertikale Ortsfrequenz<br />
Copyright (c) Heiner Otterstedt
Kontrast<br />
Kontrast = Verhältnis der Leuchtdichten zweier<br />
beliebiger Stellen
Dynamikumfang<br />
Wahrnehmbarkeit von Graustufen<br />
• Unter optimalen Bedingungen<br />
ca. 500 Graustufen<br />
• Unter realistischen Bedingungen<br />
mit Umgebungslicht<br />
weit unter 100 Stufen<br />
Anpassung der Wiedergabekennlinie<br />
an das Sehsystem<br />
Beispiel mit 256 verschieden<br />
Grautönen von schwarz bis weiß
Wiedergabecharakteristik
Gesetze, Verordnungen, Normen <strong>und</strong><br />
Leitlinien
Gesetze, Verordnungen, Normen <strong>und</strong><br />
Leitlinien<br />
• Ärztliche Leitlinien<br />
– legen Mindestanforderungen für BWG fest<br />
• QS-RL <strong>und</strong> SV-RL<br />
– Konkretisierung der RöV<br />
– Maßnahmen zur <strong>Qualitätssicherung</strong><br />
– Verweis auf DIN-Normen<br />
• Normenreihe DIN 6868 (Herausgeber: NAR)<br />
– Abnahmeprüfungen BWG DIN V 6868-57<br />
– Konstanzprüfungen BWG IEC 61223-2-5 (!)<br />
– DIN EN 61223-2-5<br />
– QS-RL
Anforderungen an BWGs in der<br />
digitalen Radiographie nach Ärztl. Leitl.<br />
technische Parameter<br />
2 3 4 5 6 7<br />
Körperregion/<br />
Methoden<br />
Anwendung<br />
s-<br />
kategorie<br />
Max.<br />
Leuchtdichte<br />
(cd/m³)<br />
²<br />
Maximal-<br />
Kontrast<br />
Matrix<br />
des<br />
Bildschirmes<br />
(Richtwerte)¹<br />
Diagonale des<br />
Sichtbaren<br />
Bereiches des<br />
BWG (cm)<br />
Diagonale des<br />
BWG nach<br />
Herstellerangabe<br />
(Zoll)<br />
CRT LCD<br />
Thorax A > 200 > 100 ≥ 2000 x ≥ 2000 ≥ 49 ≥ 21 ≥ 19<br />
Extremitäten A > 200 > 100 ≥ 1000 x ≥ 1000 ≥ 43 ≥ 19 ≥ 17<br />
Schädel (Feinstruktur) A > 200 > 100 ≥ 2000 x ≥2000 ≥ 43 ≥ 19 ≥ 17<br />
HWS, BWS, LWS,<br />
A > 200 > 100 ≥ 1000 x ≥ 1000 ≥ 43 ≥ 19 ≥ 17<br />
Becken<br />
Abdomen, Harntrakt A > 200 > 100 ≥ 1000 x ≥1000 ≥ 43 ≥ 19 ≥ 17<br />
Mammographie A > 250 > 100 ≥ 2000 x ≥2500 ≥ 49 ≥ 21 ≥ 19<br />
Kardiographie B > 120 > 40 ≥ 500 x ≥ 500 ≥ 34 ≥ 15 ≥ 13,5<br />
Mammographie 250 ≥ 250 > 2000 x 2500 ≥ 21" ≥ 19"<br />
Angiograpie B > 120 > 40 ≥ 1000 x ≥ 1000 ≥ 43 ≥ 19 ≥ 17<br />
mit L min<br />
≥ 1 cd/m²<br />
siehe Magen, PAS 1054 Darm B > 120 > 40 ≥ 1000 x ≥1000 ≥ 43 ≥ 19 ≥ 17<br />
Digitale<br />
B > 120 > 40 ≥ 1000 x ≥ 1000 43 19 17<br />
Durchleuchtung
Gesetze, Verordnungen, Normen <strong>und</strong><br />
Leitlinien<br />
• Ärztliche Leitlinien<br />
– legen Mindestanforderungen für BWG fest<br />
• QS-RL <strong>und</strong> SV-RL<br />
– Konkretisierung der RöV<br />
– Maßnahmen zur <strong>Qualitätssicherung</strong><br />
– Verweis auf DIN-Normen<br />
• Normenreihe DIN 6868 (Herausgeber: NAR)<br />
– Abnahmeprüfungen BWG DIN V 6868-57<br />
– Konstanzprüfungen BWG IEC 61223-2-5 (!)<br />
– DIN EN 61223-2-5<br />
– QS-RL
Prüfungen zur <strong>Qualitätssicherung</strong> nach<br />
Richtlinien<br />
• Abnahmeprüfung vom Hersteller/Lieferanten<br />
• Regelmäßige Konstanzprüfungen durch den<br />
Betreiber<br />
• Überprüfung von Technik, Sicherheit <strong>und</strong><br />
Strahlenschutz durch Sachverständigen (5 Jahre)<br />
• Kontrolle der Bildqualität von den Ärztl. Stellen<br />
• Weitere techn. Überprüfungen nach Vorgabe<br />
des Herstellers
Gesetze, Verordnungen, Normen <strong>und</strong><br />
Leitlinien<br />
• Ärztliche Leitlinien<br />
– legen Mindestanforderungen für BWG fest<br />
• QS-RL <strong>und</strong> SV-RL<br />
– Konkretisierung der RöV<br />
– Maßnahmen zur <strong>Qualitätssicherung</strong><br />
– Verweis auf DIN-Normen<br />
• Normenreihe DIN 6868 (Herausgeber: NAR)<br />
– Abnahmeprüfungen BWG DIN V 6868-57<br />
– Konstanzprüfungen BWG IEC 61223-2-5 (!)<br />
– DIN EN 61223-2-5<br />
– QS-RL
Abnahme- <strong>und</strong> Konstanzprüfung
Voraussetzungen<br />
• Umgebungs- <strong>und</strong> Betrachtungsbedingungen<br />
• Verhältnis Weißleuchtdichte zur<br />
Schleierleuchtdichte:<br />
– Anwendungskategorie A: > 100<br />
– Anwendungskategorie B: > 40<br />
• Magnetische <strong>und</strong> elektrische Felder<br />
• Bildabgleich (PACS Zwei-Monitorsystem)<br />
• Justage des BWGs / Wiedergabecharakteristik<br />
• Reinigung der Frontscheibe
Anwendungskategorien von BWGs<br />
technische Parameter<br />
Körperregion/<br />
Methoden<br />
Anwendungskategorie<br />
Max.<br />
Leuchtdichte<br />
(cd/m³)²<br />
Maximal-<br />
Kontrast<br />
Matrix<br />
des<br />
Bildschirmes<br />
(Richtwerte)¹<br />
Diagonale des<br />
Sichtbaren<br />
Bereiches des<br />
BWG (cm)<br />
Diagonale des<br />
BWG nach<br />
Herstellerangabe<br />
(Zoll)<br />
CRT LCD<br />
Thorax A > 200 > 100 ≥ 2000 x ≥ 2000 ≥ 49 ≥ 21 ≥ 19<br />
Extremitäten A > 200 > 100 ≥ 1000 x ≥ 1000 ≥ 43 ≥ 19 ≥ 17<br />
Schädel (Feinstruktur) A > 200 > 100 ≥ 2000 x ≥2000 ≥ 43 ≥ 19 ≥ 17<br />
HWS, BWS, LWS, Becken A > 200 > 100 ≥ 1000 x ≥ 1000 ≥ 43 ≥ 19 ≥ 17<br />
Abdomen, Harntrakt A > 200 > 100 ≥ 1000 x ≥1000 ≥ 43 ≥ 19 ≥ 17<br />
Mammographie A > 250 > 100 ≥ 2000 x ≥2500 ≥ 49 ≥ 21 ≥ 19<br />
Kardiographie B > 120 > 40 ≥ 500 x ≥ 500 ≥ 34 ≥ 15 ≥ 13,5<br />
Angiograpie B > 120 > 40 ≥ 1000 x ≥ 1000 ≥ 43 ≥ 19 ≥ 17<br />
Magen, Darm B > 120 > 40 ≥ 1000 x ≥1000 ≥ 43 ≥ 19 ≥ 17<br />
Digitale DL B > 120 > 40 ≥ 1000 x ≥ 1000 43 19 17<br />
CT (allgemein) B > 120 > 40 ≥ 1000 x ≥ 1000 34 17 15<br />
Zahnheilk<strong>und</strong>e B > 120 > 40 ≥ 1000 x ≥ 768 38 17 15
Prüfmittel <strong>und</strong> technische Bilder<br />
Technische Testbilder<br />
SMPTE<br />
IEC
Prüfmittel <strong>und</strong> technische Bilder<br />
• Leuchtdichtemessgerät der Klasse B<br />
(nach DIN 5032-7)<br />
• Messbereich: 0,05 cd/m² - 1000 cd/m²<br />
• Spektrale Empfindlichkeit für photopisches<br />
Sehen<br />
Das Leuchtdichtemessgerät ersetzt<br />
das „objektive Betrachterauge“
Auswahl der Leuchtdichtemessgeräte
Prüfumfang<br />
• Grauwertwiedergabe<br />
• Maximalkontrast<br />
• Geometrische Bildeigenschaften<br />
• Orts- <strong>und</strong> Kontrastauflösung<br />
• Homogenität<br />
• Artefakte/Bildinstabilitäten
Grauwertwiedergabe<br />
SMPTE<br />
• Gleichabständigkeit<br />
aller Kontraststufen<br />
5% <strong>und</strong> 95%-Felder<br />
müssen deutlich<br />
sichtbar sein
Grauwertwiedergabe<br />
IEC
Maximalkontrast<br />
SMPTE<br />
• Messung von<br />
min. Grauwert (Lmin)<br />
<strong>und</strong><br />
max. Grauwert (Lmax)<br />
L<br />
L<br />
L<br />
L<br />
max<br />
min<br />
max<br />
min<br />
100<br />
40<br />
Kat: A<br />
Kat: B
Maximalkontrast<br />
TG18 <strong>und</strong> IEC
Geometrische Bildeigenschaften<br />
SMPTE<br />
• Begrenzungsmuster<br />
vorhanden?<br />
• Bildverschiebungen<br />
oder Bilddrehungen?<br />
• Bild komplett<br />
sichtbar?
Geometrische Bildeigenschaften<br />
IEC
Orts- <strong>und</strong> Kontrastauflösung<br />
SMPTE<br />
M3 M5 M100
Homogenität<br />
SMPTE<br />
E1<br />
M1<br />
E2<br />
• Messung der<br />
Leuchtdichte nahe des<br />
Zentrums <strong>und</strong> in den<br />
vier Ecken (E1 - E4)<br />
Toleranzen (TFT):<br />
+- 15 % von M1 Kat: A<br />
E3<br />
E4<br />
+- 20 % von M1 Kat: B<br />
Max. -+ 10 % zwischen<br />
zwei <strong>Monitore</strong>n
Homogenität<br />
IEC
Weitere visuelle Prüfungen<br />
• Artefakte<br />
– Fehlstellen<br />
– Geisterbilder<br />
– Helle oder dunkle Flecken<br />
• Bildinstabilitäten<br />
– Flimmern des dargestellten Bildes<br />
– Horizontale/Vertikale Bewegungen des Bildes<br />
– Zeitweise geometrische Verzerrungen
Prüfintervalle<br />
Quelle: ZVEI „<strong>Qualitätssicherung</strong> an Bildwiedergabegeräten“
TG18 - Testbilder<br />
TG18-CT für die LEUCHTDICHTE-<br />
Antwort<br />
ANG für den Blickwinkel<br />
GD für geometrische<br />
Eigenschaften<br />
TG18-UNL80 für die<br />
Gleichmäßigkeit der<br />
LEUCHTDICHTE<br />
TG18-CH, -KN, -MM2, -MM1<br />
Dieses Bild muss<br />
formatfüllend angezeigt<br />
werden, darf also auf die<br />
tatsächlichen<br />
Bildabmessungen<br />
gedehnt werden (auch<br />
unterschiedlich in x- <strong>und</strong><br />
y-Richtung
TG18 - Testbilder<br />
OIQ zur Gesamtprüfung<br />
TG18-MP für die<br />
LEUCHTDICHTE-Auflösung<br />
TG18-LN8-01 für die<br />
LEUCHTDICHTE<br />
TG18-LN8-18 für die<br />
LEUCHTDICHTE<br />
TG18-UN10 für die<br />
visuelle Beurteilung der<br />
Gleichmäßigkeit der<br />
TG18-UN80 für die visuelle<br />
Beurteilung der Gleichmäßigkeit<br />
der LEUCHTDICHTE
Nützliche Quellen<br />
• http://www.aapm.org/<br />
– Testbilder<br />
• DIN V 6868-57<br />
• ZVEI „<strong>Qualitätssicherung</strong> an BWG“
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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