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Ziel: Die DR dient als Goldstandard in der Pneumonie-Diagnostik, als Querschnittsbildgebung wird hierbei die CT verwendet. Da beide Modalitäten mittels ionisierender Strahlung durchgeführt werden, war das Ziel dieser Arbeit herauszufinden, ob die MRT eine Alternative zur CT und zur DR bei der Pneumonie-Diagnostik darstellen kann. Methode: Zur Beantwortung der Forschungsfragen wurde eine gemischte Literaturrecherche vorwiegend in den Onlinedatenbanken Cochrane Library, PubMed, ScienceDirect und SpringerLink durchgeführt. Hierbei wurden ausschließlich Studien herangezogen, die im Zeitraum von 2015 bis 2020 publiziert wurden. Ferner wurden Fachbücher, sowie Artikel aus medizinischen Fachzeitschriften für allgemein technische oder medizinische Basisinformationen verwendet. Ergebnisse: Die Recherche für diese Bachelorarbeit hat gezeigt, dass die MRT eine Alternative zur DR und zur CT darstellen kann. Da mittels schneller Sequenzen, Atemgating, Half-Fourier-Acquisition und kurzer Echozeiten Artefakte aufgrund der Atmung, der Pulsation des Herzens und der Gefäße unterdrückt werden können. Die durchgeführten Sequenzen wiesen eine gute Übereinstimmung bei der Detektion von Noduli < 5 Millimeter (mm) mit der CT auf. Die Herausforderung der niedrigen Protonendichte der Lunge konnten ansatzweise gelöst werden. Aim: DR serves as the gold standard in pneumonia diagnosis, while CT is used as cross-sectional imaging. Since both modalities are performed using ionizing radiation, the aim of this work was to find out whether MRI can be an alternative to CT and DR in pneumonia diagnostics. Method: To answer the research questions, a mixed literature search was conducted primarily in the online databases Cochrane Library, PubMed, ScienceDirect, and SpringerLink. Only studies published between 2015 and 2020 were included. Furthermore, reference books as well as articles from medical journals were used for general technical or medical basic information. Results: Research for this bachelor thesis has shown that MRI can be an alternative to DR and CT. Since by means of fast sequences, breath gating, half-Fourier acquisition, and short echo times, artifacts due to respiration, pulsation of the heart, and vessels can be suppressed. The sequences performed showed good agreement in the detection of nodules < 5 millimeters (mm) with CT. The challenge of low proton density of the lung could be solved to some extent.

Digital radiography opens new ways in diagnostic radiography, thus for example the digital subtraction of two radiographs. For the integration of such technologies into daily medical routine, not only fast computers are needed, but also suitable graphical user interfaces. The aim of the thesis is to create a solution for digital image radiography-subtraction to reach a large number of medical personnel with variable knowledge and skill and therefore improve diagnostics on a daily basis without installing specialized and complex computer hardware. Created was a web-based interface for digital subtraction radiography (DSR-Web) with corresponding database for image storage and retrieval. The subtraction of two digital radiographs can be processed using a variety of different subtraction algorithms. By choosing the Hypertext Markup Language (HTML) it is guaranteed that the DSR-Web is displayed identical on different computer systems and operating systems, thus being independent of hard- and software. HTML is used on many internet pages and provides a standardized platform to display test and graphics. Typical HTML-elements are lists, tables, diagrams, symbols and free text. In addition to presenting pure data and facts great importance was drawn to the presentation of the structural components like graphics and colors, because these contribute crucially to the acceptance and operability of the graphical user interface. For the basic color, the color "green" was chosen, for its general meaning of being reassuring and anti-depressive. For contrast and attention, the color "red" was chosen. The color red is usually described as a signaling color. It communicates the necessity to do something or to pay attention to the actual step. Finally the graphical user interface was tested according to its usability to show that it was learnable and usable. Introduced was the DSR-Web on the 14th International Congress on Dentomaxillofacial Radiology in June 2003 and over 700 subtractions by users out of more than ten countries were registered. Log file analysis showed that the DSR-Web fits the needs of medical personnel and therefore is applicable in daily medical routine.

In einer initialen Studie verglichen wir das XQi Revolution, welches auf indirektem CsI (Cäsium Iodit) /a: Si (amorphes Silizium) basiert mit einem direkten Digitalröntgengerät a: SE (amorphes Selen) an einem CDRAD-Phantom bei vier unterschiedlichen Eintrittsdosen und an einem TRG-Phantom bei zwei unterschiedlichen Eintrittsdosen. Mittels des berechneten Bildqualitätsfaktors des CDRAD-Phantoms konnten wir zeigen, daß das indirekte im Vergleich zum direkten System bei niedrigeren Dosen eine bessere Detailerkennungsrate aufweist. Ein positiver Trend läßt sich auch beim TRG-Phantom darstellen. In einer weiteren Studie untersuchten wir anhand von Patientenbildern die Bildqualität des Dual Energy Systems bei zwei unterschiedlichen Dosisniveaus, der Standarddosis sowie einer doppelten Dosis, was einem Speed-Äquivalent von 400/1000 bzw. 200/500 entspricht. Bei hoher Dosis konnten wir eine signifikante Reduktion des Rauschens im Knochen- und Weichteilbild feststellen, gleichzeitig nahmen die Störungen durch Bewegungsartefakte signifikant zu. Im Anschluß verglichen wir die Erkennbarkeit verkalkter Lungenpathologien im Standard P/A Bild mit zusätzlichem Einsatz von Dual Energy. Als Goldstandard erfolgte der sichere Nachweis der Pathologien im CT. Bei zusätzlichem Einsatz von Dual Energy konnten wir eine signifikante Steigerung der Sensitivität erkennen. Dieses Ergebnis wurde durch den Qualitätsfaktor, der die Bildeigenschaften kumulativ beschreibt, bestätigt. Weiterhin untersuchten wir analog die Erkennbarkeit von nichtverkalkten Lungenrundherden. Auch bei diesen Pathologien ließ sich ein positiver Trend der Sensitivität und Spezifität bei zusätzlichem Einsatz von Dual Energy erkennen. Zusätzlich stieg die durchschnittliche Entscheidungssicherheit der Gutachter signifikant an. Damit bietet die Dual Energy Subtraktionstechnik eine wertvolle Ergänzung in der Diagnostik verkalkter und nichtverkalkter Lungenpathologien eine wertvolle Ergänzung zum Standardröntgen. First study assess and quantify the image quality at two dose levels for an amorphous Silicon (a:Si) Cesium Iodide (CsI) flat panel system compared with a direct amorphous Selenium (a:Se) digital radiography system. Image quality of a:Si flat panel digital radiography proved to be superior to a:Se drum digital radiography using low-dose settings. Second study assess the image quality of subtracted soft tissue and bone images of a CsIdetector-based dual-energy system for chest radiography at varying dose levels. Radiation dose did not significantly influence the perception of dual-energy image quality. Next study assess the value of dual-energy chest radiography obtained using a cesium iodide flat-panel detector in addition to standard posteroanterior chest radiography for the detection of calcified chest abnormalities. When dual-energy images were added, sensitivity increased significantly. Brunner and Langer’s test revealed a highly significant difference between posteroanterior chest radiography and dual-energy imaging in the detection of calcified chest abnormalities. Dual-energy images added to standard posteroanterior chest radiographs significantly improve the detection of calcified chest lesions. Last study compare the sensitivity and specificity of digital chest radiography alone with digital chest radiography combined with dual-energy chest radiography in the detection of small non-calcified pulmonary nodules. Standard and dual-energy radiographs were obtained with a flat-panel digital chest system. The increase of nodule detection overall as well as for different size categories was significant. The increase of the confidence level rating was also significant. Dual energy added to standard posteroanterior chest radiography significantly improves the sensitivity, specificity, and confidence in detection of small non-calcified pulmonary nodules. Dual-energy subtraction has the potential to become a future routine application in chest radiography.

Ziel: Eine Optimierung medizinischer Bilddatenkompression. Evaluation des Einflusses unterschiedlicher Filter auf die Bildqualität waveletkomprimierter Röntgenbilder. Material und Methode: Im Rahmen von Vorstudien Optimierung der digitalen Bildbefundung anhand von ROC-Analysen. Auswahl geeigneter Kompressionsverfahren durch methodischen und ROC-gestützten Vergleich von Wavelet- mit fraktaler und JPEG-Kompression. Im Rahmen der Hauptstudie ROC-basierter und statistischer Vergleich von 4 unterschiedlichen Waveletfiltern verschiedener Komplexität mittels Prüfkörper für niedrigfrequente, gemischt-frequente und hochfrequente Bildinformation im schwellenwertnahen Bereich. Ergebnisse: Durch Einsatz unterschiedlicher Filter insbesondere im Niedrigfrequenzbereich entstehen signifikante Unterschiede des Rekonstruktionsergebnisses der Röntgenbilder. Trotz eines partiell uneinheitlichen Ergebnisses der visuellen Analyse fanden sich Vorteile für komplexere Filter. Für Details im hochfrequenten Bereich finden sich kaum signifikante Unterschiede. Schlußfolgerungen: Die durch die ROC-Analyse erhobenen Ergebnisse korrelierten in keiner Weise mit den gleichzeitig mathematisch erhobenen PSNR-Werten. Ursache hierfür ist, daß die Reduktion des Bildrauschens durch die Waveletkompression in der PSNR als negative Einflußgröße abgebildet wird. Bei medizinischen Röntgenbildern führt jedoch die Minimierung des Bildrauschens zu einer erhöhten Erkennbarkeit von Details insbesondere im schwellenwertnahen Bereich. Entsprechend verbesserten sich die Ergebnisse der schwellenwertnah durchgeführten ROC-Analyse ungleichsinnig zu den PSNR-Werten. Eine detaillierte Beschreibung des Einflusses der Komplexität von Waveletfiltern auf die Rekonstruktionsqualität medizinsicher Bilder findet sich im Diskussionsteil der Studie., Aim: Optimisation of medical image compression. Evaluation of wavelet-filters for wavelet-compression. Materials and methods: Optimisation of image review applying ROC analysis. Analysis of medical image compression methods comparing wavelet-compression, fractal compression and JPEG by ROC analysis. Evaluation of 4 different wavelet-filters with different complexity applying phantoms for low frequency, high and mixed frequency information. Results: Application of filters with different complexity results in significant variations in the quality of image reconstruction after compression specifically in low frequency informatiin. Filters of high complexity proved to be advantagous despite of heterogenous results during visual analysis. For high frequency details, complexity of filters did not prove to be of significant impact on image quality after reconstruction. Conclusions: Results of ROC analysis did not correspond with PSNR values. Reduction of image noise in reconstructed images by wavelet-filtering is expressed negatively in PSNR values. In medical images, reduction of image noise enhances detection specifically of low contrast details. A detailed discussion of the influence of filter complexity on the reconstruction quality of medical images can be found in the discussion section of the study.

The computer-aided method presented is able to interpret and measure radiological structures automatically and reproducibly on a large number of randomly selected lateral head films of different film quality. For example the hard and soft tissue expression of the profile is used to discuss method, application and disadvantages. The performance of the system depends on image quality. The algorithm cannot be influenced by opacifications due to metal structure. In 90% of all cases the contours are identified correctly. Even if the image quality is poor, the recognition rate is about 84%. The selected cephalometric landmarks are placed in the right way in 85% of all cases. The constraint mathematical conditions and the high reproducibility improve the quality process of the cephalometric analysis. Recognition rates of 84% to 90% justify even nowadays the routine use of semi-automatic systems in PC-based analysis. With advancing digital radiography and improved computer performance, image interpreting systems will certainly become established.