Η παρούσα εργασία χωρίζεται σε δύο μέρη. Το πρώτο έχει ως κύριο σκοπό τον υπολογισμό του ποσοστού νεφοκάλυψης στην περιοχή του τηλεσκοπίου Αρίσταρχος για την βελτιστοποίηση της ποιότητας εικόνας. Στο πρώτο κεφάλαιο δίνεται μια συνοπτική περιγραφή του νέου ελληνικού τηλεσκοπίου Αρίσταρχος και των οργάνων που αυτό χρησιμοποιεί. Στη συνέχεια, στο δεύτερο κεφάλαιο, περιγράφεται ο τρόπος που πραγματοποιούνται οι αστρονομικές παρατηρήσεις και οι δυσκολίες που παρουσιάζονται σε αυτές. Το κύριο βάρος δίνεται στις ατμοσφαιρικές διαταραχές λόγω της τύρβης της ατμόσφαιρας και της διαφορετικής πυκνότητας που αυτή παρουσιάζει στα διάφορα στρώματά της. Στις τελευταίες παραγράφους του κεφαλαίου υπάρχει μια συνοπτική εικόντα του τρόπου με τον οποίο πραγματοποιούνται οι φωτομετρικές μετρήσεις καθώς και η χρησιμότητά τους. Στο τρίτο κεφάλαιο υπάρχει αναλυτική παρουσίαση των δεδομένων που λήφθησαν με τη βοήθεια του δορυφόρου MeteoSAT 7. Στους πίνακες που περιέχει παρατίθεται αναλυτικά η νεφοκάλυψη για τις περιοχές του Αρίσταρχου και της Πεντέλης. Τα δεδομένα αναφέρονται στα έτη 2004 έως και 2007 ανά μήνα και ανά έξι ώρες, στις 00:00 UTC, στις 06:00 UTC και στις 18:00 UTC. Στο τέταρτο κεφάλαιο υπάρχει αναλυτική μελέτη των δεδομένων του τρίτου κεφαλαίου και υπολογισμός του ποσοστού νεφοκάλυψης για τις περιοχές του Αρίσταρχου και της Πεντέλης, ανά ώρα, ανά μήνα, ανά έτος και συνολικά. Στο τέλος του κεφαλαίου υπάρχουν και οι αντίστοιχες γραφικές παραστάσεις με τις οποίες γίνεται πιο σαφής η εικόνα της μελέτης. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας αναφέρεται σε μία από τις κυριότερες εφαρμογές του τηλεσκοπίου Αρίσταρχος: στη μελέτη των ενεργών γαλαξιακών πυρήνων. Έτσι, παρουσιάζονται αναλυτικά οι ιδιότητες τόσο των κανονικών όσο και των ενεργών γαλαξιών. Στη συνέχεια αναφέρεται εκτενώς η θεωρία περί ύπαρξης γιγάντιων μελανών οπών στους πυρήνες των ενεργών γαλαξιών, οι οποίες πιθανότατα αποτελούν τον κύριο μηχανισμό παραγωγής των τεράστιων ποσών ενέργειας που αυτοί εκπέμπουν, καθώς και οι προσπάθειες που γίνονται για ανίχνευσή τους. Στο τέλος, υπάρχει αναφορά στα γαλαξιακά σμήνη και στις συγκρούσεις μεταξύ των γαλαξιών, οι οποίες πιθανότατα ευθύνονται για την τροφοδοσία των ανενεργών γιγάντιων μελανών οπών με νέα καύσιμη ύλη καθιστώντας τις και πάλι ενεργές. / This work is seperated in two parts. At the first one, the main goal is to determine the cloudiness fraction at the area of Aristarchos telescope for the optimizing of the image quality. At the first chapter we give a compendiously description of the New Greek Telescope Aristarchos and its instruments. At the second chapter, there is an outline of the most usual astronomical measurments and of the difficulties that an astronomer confront. Also, there is a detailed analysis of the atmospheric ert purbations at the image quality, because of the turbulence and the different densities between the layers of the atmosphere. At the third chapter there is a deteiled presentation of the data that obtained from meteorogical setellite MeteoSAT 7. At the existing tables there is a detailed presentation of the cloudiness at the Aristarchos and Penteli observatories. This h data refers to the period between 2004 and 2007 and for every 6 ours (00:00 UTC, 06:00 UTC, 12:00 UTC and 18:00 UTC). At the forth chapter the is a detailed analysis of the obtained data and the calculation of the cloudiness fraction for the Aristarchos and Penteli observato‐ ries. This analysis splits in three diferrent parts, for each hour, for each month and for each year. At the second part of this work is dedicated at the probably most important application of the Aristarchios telescope: the study of the active galactic nucleis. There is a presentation of the properties of the galaxies. Next, we refer at the theory of massive black holes at the center of active galaxies, which represents the main mechanism of power supply for the AGNs.

The dominant powder scintillator in most medical imaging modalities for decades is Gd2O2S:Tb due to the very good intrinsic properties and overall efficiency. Except for Gd2O2S:Tb there are alternative powder phosphor scintillators like Lu2SiO5:Ce and Gd2O2S:Eu that has been suggested for use in various medical imaging modalities. Gd2O2S:Eu emits red light and can be combined mainly with digital imaging devices like CCDs and CMOS based detectors. The purposes of the present thesis, is to investigate the fundamental imaging performance of a high resolution CMOS based imaging sensor combined with custom made Europium (Eu3+) activated Gd2O2S screens in terms of Modulation Transfer Function (MTF), Normalized Noise Power Spectrum (NNPS), Detective Quantum Efficiency (DQE), Noise Equivalent Quanta (NEQ) and Information Capacity (IC) covering the mammography and general radiography energy ranges. The CMOS sensor was coupled to two Gd2O2S:Eu scintillator screens with coating thicknesses of 33.3 and 65.1 mg/cm2, respectively, which were placed in direct contact with the photodiode array. The CMOS photodiode array, featuring 1200x1600 pixels with a pixel pitch of 22.5 m , was used as an optical photon detector. In addition to frequency dependent parameters (MTF, NPS, DQE) characterizing image quality, image information content was assessed through the application of information capacity (IC). The MTF was measured using the slanted-edge method to avoid aliasing while the Normalized NPS (NNPS) was determined by two-dimensional (2D) Fourier transforming of uniformly exposed images. Both parameters were assessed by irradiation under the RQA-5 protocol (70kVp digital-radiography) recommended by the International Electrotechnical Commission Reports 62220-1 and the W/Rh, W/Ag beam qualities (28kVp digital-mammography). The DQE was assessed from the measured MTF, NNPS and the direct entrance surface air-Kerma (ESAK) obtained from X-ray spectra measurement with a portable cadmium telluride (CdTe) detector. The spectral matching factor between the optical spectra emitted by the Gd2O2S:Eu and the Gd2O2S:Tb screens and the CMOS optical sensor, evaluated in the present study, was 1 and 0.95 respectively. The ESAK values ranged between 11.2-87.5 Gy , for RQA-5, and between 65.8-334 Gy , for W/Rh, W/Ag beam qualities. It was found that the detector response function was linear for the exposure ranges under investigation. Under radiographic conditions the MTF of the present system was found higher than previously published MTF data for a 48 m CMOS sensor, in the low up to medium frequency ranges. DQE was found comparable, while the NNPS appeared to be higher in the frequency range under investigation (0–10 cycles/mm). NEQ reached a maximum (73563 mm-2) in the low frequency range (1.8 cycles/mm), under the RQA 5 (ESAK: 11.2 Gy ) conditions. IC values were found to range between 1730-1851 bits/mm2. Under mammographic conditions MTF, NNPS and NEQ were found comparable to data previously published for the 48 m CMOS sensor while the DQE was found lower. The corresponding IC values were found ranging between 2475 and 2821 bits/mm2. The imaging performance of europium (Eu3+) activated Gd2O2S screens in combination to the CMOS sensor, investigated in the present study, was found comparable to those of Terbium (Tb) activated Gd2O2S screens (combined with the CMOS sensor). It can be thus claimed that red emitting phosphors could be suitably used in digital imaging systems, where the Silicon (Si) based photodetectors are more sensitive to longer wavelength ranges, and particularly in the red wavelength range. / -

Η υπολογιστική τομογραφία διπλής ενέργειας είναι μια σύγχρονη και συνεχώς εξελισσόμενη τεχνική, η οποία ενισχύει την διαφοροποίηση υλικών, βασιζόμενη στις φασματικές τους ιδιότητες. Φασματική απεικόνιση στην υπολογιστική τομογραφία απαιτεί τη χρήση δυο διαφορετικών ενεργειακών φασμάτων, και μπορεί να διαχωρίσει υλικά τα οποία διαφέρουν σημαντικά στον ατομικό τους αριθμό. Για το λόγο αυτό το ιώδιο (Ζ=53), το οποίο χρησιμοποιείται ως σκιαγραφική ουσία, καθώς και το οστό και οι ασβεστώσεις, τα οποία περιέχουν ασβέστιο (Ζ=20) σε μεγάλο ποσοστό, μπορούν να είναι διακριτά από τα υπόλοιπα στοιχεία τα οποία αποτελούν το ανθρώπινο σώμα, όπως υδρογόνο (Ζ=1), οξυγόνο (Ζ=8), άνθρακα (Ζ=6) και άζωτο (Ζ=7), τα οποία είναι υλικά χαμηλού ατομικού αριθμού. Αυτή τη στιγμή υπάρχουν τρεις διαφορετικές τεχνολογίες υπολογιστικής τομογραφίας διπλής ενεργείας. Ο τομογράφος με ανιχνευτή δυο στρωμάτων, ο οποίος χρησιμοποίει μια λυχνία ακτίνων Χ και ένα ανιχνευτή με δύο στρώματα σπινθηρισμού τοποθετημένα το ένα πάνω στο άλλο. Το πάνω στρώμα απορροφά τα μεγαλύτερο μέρος φωτονίων χαμηλής ενέργειας, ενώ το κάτω τα εναπομείναντα φωτόνια υψηλής ενέργειας, κάνοντας λήψη δυο σειρών δεδομένων διαφορετικών ενεργειών ταυτόχρονα. Η δεύτερη τεχνολογική προσέγγιση είναι μέσω ταχύτατης εναλλαγής της τάσης της λυχνίας. Με αυτό τον τρόπο γίνεται λήψη δυο σειρών δεδομένων διαφορετικών ενεργειών, μεταβάλλοντας τη τάση της λυχνίας από χαμηλή σε υψηλή μέσα σε μια μόνο περιστροφή. Τέλος ο τρίτος υπολογιστικός τομογράφος διπλής ενεργείας, ο οποίος χρησιμοποιείται και σε αυτή τη μελέτη, είναι ο τομογράφος δύο λυχνιών, οποίος αποτελείται από δυο λυχνίες ακτίνων Χ και δυο ανιχνευτές. Οι δύο λυχνίες μπορούν να λειτουργήσουν σε διαφορετικά kV ανεξάρτητα η μία από την άλλη, λαμβάνοντας δύο σειρές δεδομένων διαφορετικών ενεργειών ταυτόχρονα. Όταν ο υπολογιστικός τομογράφος δυο λυχνιών χρησιμοποιείται για λήψη εικόνων διπλής ενέργειας, η μια λυχνία λειτουργεί στα 80 kV και η άλλη στα 140 kV. Σε αυτή τη μελέτη εξετάστηκε η συμπεριφορά σε δύο ενέργειες μέσω μια σειράς πειραμάτων, υλικών όπως, πολυμερών ισοδύναμων με μαλακούς ιστούς και οστό, καθώς επίσης, συγκεντρώσεων ιωδίου και ασβεστίου. Χρησιμοποιήθηκαν δυο πρωτόκολλα λήψεων, ένα μιας ενέργειας με λήψεις στα 80, 100, 120, και 140 kV, καθώς και ένα πρωτόκολλο διπλής ενέργειας. Στα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν μετρήθηκαν οι αριθμοί CT των υλικών, ο θόρυβος, η αντίθεση και ο λόγος αντίθεσης προς θόρυβο. Επίσης έγινε σύγκριση ως προς τα παραπάνω χαρακτηριστικά ποιότητα εικόνας με βάση τους παραπάνω δείκτες μεταξύ της συμβατικής 120 kV εικόνας και της ανακατασκευασμένης διπλής ενέργειας “virtual 120” kV. Η λεγόμενη “virtual 120” kV, μια αναμεμιγμένη εικόνα, κατασκευασμένη από δυο σειρές δεδομένων διαφορετικών ενεργειών, με γραμμικό συνδυασμό . Επιπλέον διερευνήθηκαν και συγκρίθηκαν ως προς τη ποιότητα εικόνας όλοι οι πιθανοί συνδυασμοί των δυο σειρών δεδομένων ενέργειας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι μόνο υλικά υψηλού ενεργού ατομικού αριθμού, όπως το οστό και οι υψηλές συγκεντρώσεις ιωδίου 17, 25 και 35 mg/ml, καθώς και ασβεστίου 200, 250 και 300 mg/ml, είχαν ενισχυμένη αντίθεση στα 80 kV. Αξίζει να σημειωθεί ότι για μικρές συγκεντρώσεις ,όπως 1.25, 2.5, 3.5 mg/ml και 45, 83 mg/ml ιωδίου και ασβεστίου αντιστοίχως, η αντίθεση έχει συμπεριφορά μαλακού ιστού. Αντίθετα η τιμή του λόγου αντίθεσης προς θόρυβο δεν είναι όσο υψηλή είναι η τιμή της αντίθεσης. Τα επίπεδα θορύβου της εικόνας στα 80 kV είναι τόσο υψηλά, με αποτέλεσμα οι τιμές του λόγου αντίθεσης προς θόρυβο για όλα τα υλικά υψηλού ατομικού αριθμού να είναι χαμηλότερες στα 80 kV, συγκρινόμενες με τις αντίστοιχες τιμές στις υπόλοιπες τάσεις, παρά το γεγονός ότι η τιμή της αντίθεσης είναι πολύ υψηλή στα 80 kV. Όσο αναφορά τη σύγκριση της 120 kV εικόνας με την λεγόμενη “virtual 120” kV, τα αποτελέσματα των πειραμάτων έδειξαν ότι οι τιμές αντίθεσης του οστού, καθώς επίσης και των συγκεντρώσεων ιωδίου και ασβεστίου, ήταν ισοδύναμες, αλλά η τιμή του λόγου αντίθεσης προς θόρυβο της “virtual 120” kV εικόνας ήταν αρκετά χαμηλότερη σε σχέση με την 120 kV εικόνα. Τέλος το τρίτο πείραμα έδειξε ότι η τιμή της αντίθεσης αυξάνεται όσο αυξάνεται το ποσοστό της 80 kV πληροφορίας στη μεικτή εικόνα, ενώ ο λόγος αντίθεσης προς θόρυβο έχει ένα εύρος συνδυασμών που είναι υψηλός. Συγκεκραμένα οι γραμμικοί συνδυασμοί οι όποιοι είχαν τη μεγαλύτερη τιμή αντιθέσεις προς θόρυβο ήταν οι συντελεστές της 80 kV πληροφορίας από 0.4 έως 0.7. / Dual Energy Computed Tomography (DECT) is an evolving technique, which enhances material differentiation benefiting from the spectral properties of the materials. Spectral CT imaging requires the use of two different energy spectra, and it can distinguish elements, which differ considerably in atomic number. Therefore iodine (Z=53) which is used as contrast agent in CT scans, bone and plaque calcifications which contain calcium (Z=20), can be distinguished from other elements of which the human body consists, such as hydrogen (Z=1), oxygen (Z=8), carbon (Z=6) and nitrogen (Z=7), which are low atomic number elements. Currently there are three technical approaches of dual energy computed tomography. The dual layer detector system, which uses a single x-ray source and a detector with two scintillation layers one on top of one another. The top layer absorbs most of the low energy photons, while the bottom one the remaining high energy photons, acquiring two energy datasets simultaneously. The second technology of dual energy imaging is via fast kVp switching, which acquires two different energy spectra, alternating on a view by view basis between low and high kVp in a single rotation. Finally the third dual energy imaging technique, used in this study, is via the dual source CT system, which contains two x-ray tubes and two detectors. The two tubes can be operated independently at different kV. The dual source CT when it is used for dual energy scan is operated 80 kV/140 kV. Thus two dual energy datasets are acquired simultaneously. In this study the dual energy behavior of soft tissue equivalent materials, bone, iodine and calcium water solutions are examined through a series of experiments. Two acquisition protocols are used, a single energy at 80, 100, 120 and 140 kV, and a dual energy protocol. The CT numbers of these materials, as well as image noise, contrast and contrast to noise ratio are measured. Moreover comparison of these image quality features for standard single energy 120 kV image, which is the convention CT scan, and the “virtual 120” kV image is presented. The “virtual 120” kV is a blended image, reconstructed by the two dual energy datasets in a linear combination of In addition examination of all the possible linear combinations of the two dual energy datasets, and comparison in image quality, is presented. The results showed that only high Zeff materials had enhanced contrast at 80 kV, like bone, and the high iodine and calcium concentrations, such as 17, 25, and 35 mg/ml and 200, 250, and 300 mg/ml respectively. It is noteworthy that for small concentrations, such as 1.25, 2.5, 3.5 mg/ml and 45, 83 mg/ml of iodine and calcium respectively, contrast behavior is like the one of a soft tissue. Contrarily contrast to noise ratio is not as high as contrast at 80 kV. Image noise values at 80 kV are so high that CNR values for all high atomic number materials are lower at 80 kV compared to the ones of other voltages, despite the fact that contrast is very high at 80 kV. As it concerns the comparison of the single energy 120 kV image and the “virtual 120” kV, the results of the experiments showed that contrast values of bone, iodine and calcium concentrations, were equal, but contrast to noise ratio of the “virtual 120” was quite lower compared to the single energy 120 kV. Finally the third experiment showed that contrast values increase as the percentage of the 80 kV datasets increases in the blended image, while contrast to noise ratio has a range in which is higher. Specifically the linear combinations which had the highest CNR values were the ones with weighting factor of the 80 kV starting from 0.4 to 0.7.

Indirect detection digital imaging systems used in medical imaging, compromises powder phosphor scintillators as X-ray to light converters. Powder phosphors should combine image quality and light output parameters in order to produce high quality diagnostic images, with the parallel dose reduction to the patient. Additionally, they must be characterized by short decay times in order to be used in digital breast tomosynthesis (DBT) and dual energy imaging (DE). The aim of the present PhD thesis is the investigation of the optimum powder phosphor scintillator for use in a CMOS based digital imaging system and the investigation of the combination of the digital imaging system with the optimum scintillator for low energy medical applications, like DBT. Scintillating screens, were prepared using the method of sedimentation, by Lu2SiO5:Ce, Gd2O2S:Eu and Gd2O2S:Tb powder phosphors. Their properties were evaluated by experimentally determining parameters related to optical signal intensity and distribution at the scintillator exit surface, characterizing medical image quality and the patient’s dose. By comparing the luminescence efficiency and image quality properties of Lu2SiO5:Ce, Gd2O2S:Eu and Gd2O2S:Tb, the scintillating screen with the optimum characteristics was defined and placed, in close contact with the CMOS photodiode. MTF and DQE of our CMOS sensor were found better at the whole spatial frequency range with previously published data for a passive CMOS sensor, while NNPS was comparable. The evaluated CMOS sensor is characterized by high spatial resolution and detection efficiency properties that make it suitable for DBT. Additionally, image quality is acceptable at low exposure levels, which is crucial in DBT and DE applications where high patient’s dose is a drawback for the establishment of these methods. / Τα ψηφιακά συστήματα ιατρικής απεικόνισης, έμμεσης ανίχνευσης, χρησιμοποιούν φωσφόρους σπινθηριστές ως μετατροπείς της ακτινοβολίας-Χ σε ορατό φως. Οι φώσφοροι σπινθηριστές πρέπει να συνδυάζουν χαρακτηριστικά ποιότητας εικόνας και απόδοσης σε φωταύγεια προκειμένου να παράγουν εικόνες υψηλής διαγνωστικής αξίας με τη παράλληλη ελάττωση της δόσης στον εξεταζόμενο. Επιπλέον πρέπει να έχουν μικρούς χρόνους απόσβεσης για χρήση σε συστήματα ψηφιακής τομοσύνθεσης (DBT) και απεικόνισης διπλής ενέργειας (DE). Σκοπός της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής ήταν η διερεύνηση των βέλτιστων υλικών φωσφόρων σπινθηριστών για χρήση σε ολοκληρωμένο ψηφιακό απεικονιστικό σύστημα τύπου CMOS καθώς και η διερεύνηση των χαρακτηριστικών του συστήματος ψηφιακού ανιχνευτή/ βέλτιστου σπινθηριστή για ιατρικές εφαρμογές χαμηλών ενεργειών, όπως η DBT. Παρασκευάστηκαν, με τη μέθοδο της καθίζησης, φθορίζουσες οθόνες από υλικά σπινθηριστών όπως τα Lu2SiO5:Ce, Gd2O2S:Eu και Gd2O2S:Tb. Οι ιδιότητες τους μελετήθηκαν αξιολογώντας πειραματικά παραμέτρους οι οποίες εκφράζουν την ένταση και την κατανομή του παραγόμενου σήματος στην έξοδο του ανιχνευτή και σχετίζονται άμεσα με την ποιότητα της ιατρικής εικόνας αλλά και με τη δόση στον εξεταζόμενο. Στον ανιχνευτή τοποθετήθηκε, σε άμεση επαφή με τις φωτοδιόδους CMOS, φθορίζουσα οθόνη Gd2O2S:Tb, η οποία προσδιορίστηκε μέσω της σύγκρισης των ανωτέρω υλικών σε απόδοση φωταύγειας και ποιότητα εικόνας. Η απόδοση του CMOS ήταν καλύτερη εν συγκρίσει με δημοσιευμένα αποτελέσματα για αισθητήρα PPS CMOS, σε όλο το εύρος των χωρικών συχνοτήτων. Τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ότι ο υπό εξέταση ανιχνευτής τύπου CMOS έχει υψηλή διακριτική ικανότητα και ανιχνευτική αποδοτικότητα, κρατώντας παράλληλα χαμηλά επίπεδα θορύβου καθιστώντας τoν κατάλληλο για χρήση σε πρότυπο σύστημα (DBT). Επιπλέον βρέθηκε ότι η ποιότητα εικόνας δεν υποβαθμίζεται σε χαμηλά επίπεδα έκθεσης, στοιχείο που είναι σημαντικό για εφαρμογές (DBT) και (DE), όπου η αυξημένη δόση στον εξεταζόμενο είναι ανασταλτικός παράγοντας για τη καθιέρωση και ευρεία αποδοχή των συγκεκριμένων μεθόδων.

Mammography, either for screening or for the examination of a woman who displays symptoms of breast cancer, must be capable of revealing subtle differences in density and composition of breast parenchymal tissue, as well as the presence of any abnormalities. This is a challenging imaging task since connective tissue, glandular tissue, skin and fat must be simultaneously visualized and differentiated, while having very similar attenuation coefficients and thus low subject contrast. The detection of small low-contrast lesions is essential for screening mammography. Because the mammogram is a projected image of superimposed breast structures, it is generally more difficult to detect cancer in a dense breast pattern. This is attributed to minor differences in x-ray attenuation between lesions and the surrounding parenchymal. The visibility of small structures on a mammogram is restricted by the compromise between the image quality and the absorbed dose. This leads to a continuous drive for improved techniques, mainly with respect to improving the low contrast character of the technique. In the framework of this master thesis, the imaging performance of a wide range of mammographic spectra has been evaluated and their influence on imaging of inhomogeneities was studied. These spectra correspond to several combinations of anode (Mo, Rh, W) and filter (Mo, Rh, Nb, Zr Al, and Pd) materials and diameters (90–250 μm), and tube voltages (26-30 kVp), with 1 mm Be-window inherent filtration. A properly designed mathematical breast phantom was utilized, simulating water, containing two identical spherical inhomogeneities of air of various diameters. An earlier developed and validated Monte Carlo model (MASTOS), was utilized for the simulation studies. Utilizing the developed model, the influence of the factors affecting the x-ray spectrum (tube voltage, anode material, filter material) on the detectability of small low contrast lesions was investigated in terms of Contrast to Noise Ratio (CNR) and Contrast-Detail (CD) analysis. Results demonstrate that spectra mainly produced from W anodes and filtered with k-edge filters (Mo, Rh, Nb, Pd and Zr) provide improved imaging characteristics that is similar and in some cases better compared to commonly used Mo and Rh anodes filtered with k-edge filters, especially for inhomogeneities of larger diameters. However, in the case of inhomogeneities of smaller diameter softer spectra mainly produced from Mo anodes and spectra filtered with k-edge filters of low energy k-absorption edge provide better CNR. As far as the filter material is concerned, k-edge filters demonstrate improved imaging performance compared to Al filter. This is the reason that justifies the use of these filters in clinical mammographic procedure. Tube voltage has a limited effect on CNR for all inhomogeneity sizes. As a conclusion, the discriminability of low contrast details, in terms of CNR, depends on all the parameters affecting the x-ray spectrum, but especially on the combination of the anode material and filter. / Η μαστογραφία, είτε για απεικόνιση είτε για εξέταση γυναικών που παρουσιάζουν συμπτώματα καρκίνου του μαστού, πρέπει να είναι ικανή να αποκαλύπτει τόσο πολύ μικρές διαφορές στην πυκνότητα και σύσταση του μαστογραφικού παρεγχύματος, όσο και την παρουσία ανωμαλιών. Αυτή είναι μια αντικρουόμενη διαδικασία καθώς ο συνδετικός ιστός, ο αδενικός ιστός, το δέρμα και το λίπος πρέπει ταυτοχρόνως να απεικονιστούν και να διαφοροποιηθούν ενώ έχουν πολύ μικρές διαφορές στους συντελεστές εξασθένισης και γι’αυτό το λόγο χαμηλή αντίθεση θέματος. Η ανίχνευση μικρών χαμηλής αντίθεσης αλλοιώσεων είναι απαραίτητη για την απεικονιστική μαστογραφία. Επειδή το μαστογράφημα είναι μια προβολική εικόνα των δομών του μαστού, είναι γενικά πολύ δύσκολο να ανιχνευθεί ο καρκίνος σε ένα πυκνό μαστογραφικό παρέγχυμα. Αυτό αποδίδεται στις ασήμαντες διαφορές στην εξασθένιση των ακτινών χ μεταξύ των αλλοιώσεων και του περιβάλλοντος παρεγχύματος του μαστού. Η ανιχνευσιμότητα των μικρών δομών σε μια μαστογραφία περιορίζεται από τον συμβιβασμό ανάμεσα στην ποιότητας εικόνας και την απορροφούμενη δόση. Αυτό οδηγεί σε μια συνεχή προσπάθεια για βελτιωμένες τεχνικές, λαμβάνοντας υπόψη τα χαμηλής αντίθεσης χαρακτηριστικά της μαστογραφικής διαδικασίας. Στο πλαίσιο της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας αποτιμήθηκε η απεικονιστική ικανότητα ενός μεγάλου εύρους μαστογραφικών φασμάτων και μελετήθηκε η επίδρασή τους στην ανιχνευσιμότητα ανομοιογενειών. Τα φάσματα αυτά αντιστοιχούν σε διάφορους συνδυασμούς υλικών ανόδων (Mo, Rh, W), φίλτρων (Mo, Rh, Nb, Zr Al, and Pd) και υψηλών τάσεων με έμφυτο φιλτράρισμα 1mm παράθυρο Βe. Χρησιμοποιήθηκε ένα κατάλληλα σχεδιασμένο μαθηματικό ομοίωμα μαστού από νερό που περιέχει δύο πανομοιότυπες ανομοιογένειες αέρα διαφόρων διαμέτρων. Για τις μελέτες προσομοίωσης χρησιμοποιήθηκε ένα νωρίτερα ανεπτυγμένο και επικυρωμένο μοντέλο Monte Carlo, το MASTOS. Χρησιμοποιώντας το μοντέλο, διερευνήθηκε η επίδραση των παραγόντων που επηρεάζουν το μαστογραφικό φάσμα (υλικό ανόδου, υλικό φίλτρου, υψηλή τάση), στην ανιχνευσιμότητα μικρών χαμηλής αντίθεσης λεπτομερειών σε όρους αντίθεσης προς θόρυβο (CNR). Τα αποτελέσματα αποδεικνύουν ότι τα φάσματα που παράγονται από ανόδους W και φιλτράρονται με φίλτρα κ-αιχμής (Mo, Rh, Nb, Pd, Zr) δίνουν βελτιωμένα απεικονιστικά χαρακτηριστικά τα οποία είναι παρόμοια και σε μερικές περιπτώσεις καλύτερα συγκρινόμενα με φάσματα από ανόδους Mo και Rh φιλτραρισμένα με φίλτρα κ-αιχμής, ειδικά για τις μεγαλύτερες ανομοιογένειες. Παρολ’αυτά, στην περίπτωση των μικρότερων ανομοιογενειών τα μαλακά φάσματα που παράγονται από ανόδους Mo και φιλτράρονται με φίλτρα κ-αιχμής, με αιχμή απορρόφησης χαμηλής ενέργειας παρέχουν καλύτερο λόγο αντίθεσης προς θόρυβο (CNR). Λαμβάνοντας υπόψη το υλικό του φίλτρου, τα φίλτρα κ-αιχμής προσφέρουν καλύτερη απεικόνιση συγκρινόμενα με τα φίλτρα αλουμινίου (Al). Αυτός είναι ο λόγος που δικαιολογεί τη χρήση αυτών των φίλτρων στην κλινική μαστογραφική διαδικασία. Η υψηλή τάση έχει περιορισμένη επίδραση στον λόγο αντίθεσης προς θόρυβο για όλα τα μεγέθη ανομοιογενειών. Γενικά ως συμπέρασμα, η ανιχνευσιμότητα των χαμηλής αντίθεσης λεπτομερειών σε όρους αντίθεσης προς θόρυβο, εξαρτάται από όλους τους παράγοντες που επηρεάζουν το μαστογραφικό φάσμα, αλλά κυρίως από το υλικό της ανόδου και το υλικό του φίλτρου.

Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να εξετάσουμε πως οι παράμετροι σάρωσης και ανακατασκευής επηρεάζουν την ποιότητα της εικόνας. Καθόσον, ορισμένες από τις παραμέτρους, αυξάνουν την δόση στον εξεταζόμενο, μελετήσαμε σε ποιες περιπτώσεις θα πρέπει να τις τροποποιήσουμε, άλλοτε για λόγους ακτινοπροστασίας και άλλοτε για την βελτιστοποίηση της ποιότητα της εικόνας. Υλικό και μέθοδος : Το πείραμα μας έγινε σε ελικοειδή Υ .Τ (Philips 5000SR), χρησιμοποιώντας πρόγραμμα συμβατικής σάρωσης (τομής-τομής) και ελικοειδούς σάρωσης σε ομοίωμα που χρησιμοποιείται για τον ποιοτικό έλεγχο. Σαρώσαμε τα διαφορετικά τμήματα του ομοιώματος, εφαρμόζοντας όλους τους δυνατούς συνδυασμούς των παραμέτρων σάρωσης και ανακατασκευής. Μετρήσαμε σε όλες τις εικόνες τον θόρυβο, την χωρική διακριτική ικανότητα (Χ.Δ.Ι ) και την αντιθετική διακριτική ικανότητα. Αποτελέσματα: Η Χ.Δ.Ι μεταβάλλεται περισσότερο από το πάχος τομής και τον αλγόριθμο ανακατασκευής, ενώ οι παράμετροι έκθεσης την επηρεάζουν λιγότερο σε εξεταζομένους με φυσιολογικές διαπλάσεις. Ο θόρυβος της εικόνας είναι μεγαλύτερος στο κέντρο της εικόνας και αυξάνει περισσότερο όταν μειώνουμε τους παράγοντες έκθεσης. Η αντιθετική διακριτική ικανότητα βελτιώνεται με αύξηση των παραμέτρων έκθεσης και με εφαρμογή κατάλληλου αλγόριθμου ανακατασκευής. Συμπέρασμα: Η σωστή επιλογή των παραμέτρων σάρωσης και ανακατασκευής μπορεί να οδηγήσει στην βελτίωση της ποιότητας της εικόνας ή στην βέλτιστη εικόνα με την λιγότερη δυνατή δόση στον εξεταζόμενο. / The purpose of the present study is to examine how the scanning and reconstruction parameters effect the quality imaging. While, some of the parameters increase the dose to the patient, we studied in which cases we have to modify them either for the benefit of the radiation protection or for the optimization of the quality imaging. Material and method. Our experiment was put into practice in conventional spiral CT (Philips 5000SR), using conventional scanning software ( slice-slice) and helical scanning at a phantom situable for quality control. We scanned the different parts of the phantom, by appling all the various combinations of the scanning and reconstruction parameters. We measured in all the images the noise, the spacial resolution and the low contrast resolution. Results. The spacial resolution is mainly influenced by the slice thickness and the reconstuction algorithm, while is less affected by the exposure parameters as far as it concerns patients with normal body mass. The noise of the image is greater at the center of the image and increases mostly when the exposure parameters are reduced. The low contrast resolution is improved by the increase of the exposure parameters and by the application of the suitable reconstruction algorithm. Conclusion. The reasonable choice of the scanning and reconstruction parameters results in the optimization of the quality imaging or in the best image with the less possible dose for the patient.

Diagnostic radiology plays an important role in the assessment and treatment of neonates, mainly premature, requiring intensive care in the Special Baby Care Unit (SBCU), because they have highly mitotic state of their cells and thus they are more radiosensitive. It is often necessary to perform a large number of X-ray examinations depending upon the infant's birth-weight, gestational age and respiratory problems. It is therefore important to ensure that radiation doses from radiographic examinations carried out in neo-natal units are kept to a minimum while maintaining the quality of radiographic images in a high level. An optimization study on radiation dose and image quality in neonatal radiography is presented. Our sample consists of 135 neonatal radiographic examinations, which performed on 54 neonates. All examinations were performed using the same mobile unit and under manual exposure control. Neonates were categorized into four groups depending on birth-weight. ESD was estimated from the exposure parameters (kVp, mAs) and tube output and also with using of Dose-Area Product (DAP). For the evaluation of image quality, our sample consists of 195 images (75 screen film images, 60 CR images in printed form and 60 CR images in electronic form) were assessed by two observers and were based on the visibility of certain anatomical features using a five-grade scale. ESDoutput values increased with increasing weight and ranged from 16.8 μGy to 64.7 μGy, with a mean value of 36 μGy for all radiographs. Similarly, ESDDAP values ranged from 14.8 μGy to 48.5 μGy with a mean of 29 μGy. Analyzing, the mean ESD for CR images was found 34.8 μGy and for screen film images 36.9 μGy. ESD values for CR images have the same behavior as ESD values for SF images. However, the majority of the acquired values are lower than the proposed Dose Reference Levels by Commission of European Communities (CEC: 80 μGy) and National Radiological Protection Board (NRPB: 50 μGy). Image quality evaluation revealed the feasibility of achieving a diagnostically satisfactory image using both low and high tube voltage techniques, with the latter resulting in reduced ESDs. The results suggest that the use of high tube voltage techniques could result in further reductions in neonatal dose, without image quality degradation, underlying the requirement for establishing standard examination protocols for neonatal radiography with respect to neonatal weight. / Η Διαγνωστική ακτινολογία παίζει σημαντικό ρόλο στην αξιολόγηση και τη θεραπεία των νεογνών, κυρίως των πρόωρων, καθώς απαιτείται η εντατική φροντίδα τους στην Ειδική Μονάδα Φροντίδας Νεογνών, λόγω της μεγάλης μιτωτικής δραστηριότητας των κυττάρων τους και κατα συνέπεια της ακτινοευαισθησίας τους. Είναι συχνά απαραίτητο να πραγματοποιηθεί ένας μεγάλος αριθμός ακτινογραφικών εξετάσεων που εξαρτώνται από το βάρος γέννησης, την περίοδο κύησης και τα αναπνευστικά προβλήματα. Επομένως, είναι σημαντικό να εξασφαλιστεί ότι οι δόσεις ακτινοβολίας από ακτινογραφικές εξετάσεις που πραγματοποιούνται σε μονάδες νεογνών περιορίζονται στο ελάχιστο, ενώ η ποιότητα των ακτινογραφικών εικόνων διατηρείται σε υψηλά επίπεδα. Μια μελέτη για τη βελτιστοποίηση της δόσης της ακτινοβολίας και της ποιότητας της εικόνας σε ακτινογραφίες νεογνών παρουσιάζεται παρακάτω. Το δείγμα μας αποτελείται από 135 ακτινογραφικές εξετάσεις νεογνών, οι οποίες πραγματοποιήθηκαν σε 54 νεογνά. Όλες οι εξετάσεις πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας την ίδια φορητή ακτινογραφική μονάδα και με χειροκίνητο έλεγχο έκθεσης. Τα νεογνά ταξινομήθηκαν σε τέσσερις ομάδες ανάλογα με το βάρος γέννησης. Η Επιφανειακή δόση (ESD) εκτιμήθηκε από τις παραμέτρους της έκθεσης (kVp, mΑs), αλλά και με τη χρήση του DAP. Για την αξιολόγηση της ποιότητας της εικόνας, το δείγμα αποτελούνταν από 195 εικόνες (75 συμβατικές, 60 ψηφιακές (CR) σε έντυπη μορφή και 60 ψηφιακές εικόνες (CR) σε ηλεκτρονική μορφή) οι οποίες αξιολογήθηκαν από δύο παρατηρητές και βασίστηκαν στην ορατότητα ορισμένων ανατομικών χαρακτηριστικών χρησιμοποιώντας μια πενταβάθμια κλίμακα. Οι ESDoutput τιμές αυξάνονται με την αύξηση του βάρους και κυμαίνονται από 16.8μGy σε 64.7μGy, με μέση τιμή 36μGy για όλες τις ακτινογραφίες. Ομοίως, οι ESDDAP τιμές κυμαίνονται από 14.8 μGy σε 48.5 μGy, με μέση τιμή 29 μGy. Αναλυτικά, η μέση τιμή ESD για τις ψηφιακές (CR) εικόνες βρέθηκε 34.8μGy και για τις συμβατικές 36.9μGy. Η ESD για CR εικόνες έχει στατιστικά την ίδια συμπεριφορά με την ESD για SF εικόνες. Η πλειοψηφία των αποκτηθέντων τιμών είναι χαμηλότερες από τα Διαγνωστικά Επίπεδα Αναφοράς που έχουν προταθεί από την Επιτροπή της Ευρωπαϊκής Ένωσης (CEC: 80μGy) και το National Radiological Protection Board (NRPB: 50μGy) για προσθοπίσθιες ακτινογραφίες θώρακος νεογνών. Η αξιολόγηση της ποιότητας της εικόνας αποκάλυψε την δυνατότητα επίτευξης μιας διαγνωστικά ικανοποιητικής εικόνας χρησιμοποιώντας τόσο χαμηλές όσο και υψηλές τάσεις, με τις τελευταίες να οδηγούν σε μείωση των επιφανειακών δόσεων (ESDs). Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η χρήση τεχνικών υψηλής τάσης μπορούν να οδηγήσουν σε περαιτέρω μείωση των δόσεων στα νεογνά, χωρίς να υποβαθμίζεται η ποιότητα της εικόνας, τα οποία βασίζονται στην απαίτηση καθορισμού τυποποιημένων πρωτοκόλλων εξέτασης για ακτινογραφίες σε νεογνά σε σχέση με το βάρος τους.

The aim of our work was to provide a robust method for evaluating imaging performance of positron emission tomography (PET) systems and particularly to estimate the modulation transfer function (MTF) using the line spread function (LSF) method. A novel plane source was prepared using thin layer chromatography (TLC) of a fluorine-18-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) solution. The source was placed within a phantom, and imaged using the whole body (WB) two dimensional (2D) and three dimensional (3D) standard imaging protocols in a hybrid PET/CT scanner. Modulation transfer function was evaluated by determining the LSF, for various reconstruction methods and filters. The proposed MTF measurement method was validated against the conventional method, based on point spread function (PSF). Higher MTF values were obtained with 3D scanning protocol and 3D iterative reconstruction algorithm. All MTF obtained using 3D reconstruction algorithms showed better preservation of higher frequencies than the 2D algorithms. They also exhibited better contrast and resolution. MTF derived from LSF were more precise compared with those obtained from PSF since their reproducibility was better in all cases, providing a mean standard deviation of 0.0043, in contrary to the PSF method which gave 0.0405. By using our novel plane source we developed a method for measuring the image registration shift between the CT and the PET images in fusion. The method gave results that are comparable to the manufacturers’ method for image registration and has the advance that is applicable to all scanner models. Through the MTF it is also feasible to compare commercially available scanners in terms of image quality. In conclusion, the proposed method is novel and easy to implement for characterization of the signal transfer properties and image quality of PET/CT systems. It provides an easy way to evaluate the frequency response of each kernel available. The proposed method requires cheap and easily accessible materials, available to the medical physicist in the nuclear medicine department. Furthermore, it is robust to aliasing and since this method is based on the LSF, is more resilient to noise due to greater data averaging than conventional PSF-integration techniques. In this study was used to assess the image quality. But it can also be used as a method of quality control and stability of system performance over time. / Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν να εισαγάγει μια νέα μέθοδο για την αξιολόγηση των χαρακτηριστικών της ποιότητας εικόνας στην τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET). Ειδικότερα, έγινε εκτίμηση της συνάρτησης διαμόρφωσης μεταφοράς (MTF) σε PET εικόνες με χρήση της συνάρτησης διασποράς γραμμής (LSF). Κατασκευάστηκε μία πρότυπη επίπεδη πηγή, Λεπτού Χρωματογραφικού Χάρτη (TLC), υψηλής ομοιογένειας. Οι καμπύλες της MTF υπολογίστηκαν από την ανακατασκευή των εγκάρσιων τομών της επίπεδης πηγής. Η ανακατασκευή έγινε για όλους τους διαθέσιμους αλγόριθμους ανακατασκευής και φίλτρα καθώς και για τους δύο τρόπους σάρωσης (2D και 3D). Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με την MTF που προκύπτει μέσω της συνάρτησης διασποράς σημείου (PSF). Με την χρήση της επίπεδης πηγής αναπτύχθηκε μέθοδος με την οποία μπορεί να ελεγχθεί η σύμπτωση της εικόνας του CT και της εικόνας του PET κατά την σύντηξη. Η μέθοδος συγκρίθηκε με τον τρόπο ελέγχου που καθορίζει ο κατασκευαστής του συστήματος. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε σύγκριση μεταξύ δύο εμπορικών συστημάτων από διαφορετικούς κατασκευαστές. Η σύγκριση πραγματοποιήθηκε για τα διαθέσιμα πρωτόκολλα σάρωσης και τους προτεινόμενους αλγόριθμους ανακατασκευής κάθε συστήματος. Η σάρωση του αντικειμένου σε 3D και η χρήση τρισδιάστατων αλγορίθμων ανασύστασης είχε ως αποτέλεσμα την δημιουργία εικόνων με υψηλότερες τιμές MTF. Όλες οι καμπύλες MTF που προέκυψαν από τρισδιάστατους αλγόριθμούς ανασύστασης έδειξαν καλύτερη απόκριση στις υψηλότερες συχνότητες από τους δισδιάστατους αλγόριθμους. Οι εικόνες που προέρχονται από τρισδιάστατους αλγόριθμους έχουν καλύτερη αντίθεση (contrast) και διακριτική ικανότητα (resolution). Οι καμπύλες MTF που προέρχονται από την LSF έχουν καλύτερη ακρίβεια σε σχέση με τις καμπύλες MTF που προέρχονται από την PSF και η επαναληψιμότητα τους ήταν καλύτερη σε όλες τις περιπτώσεις. Η μέση τιμή της τυπικής απόκλισης των καμπυλών MTF που προέρχονται από την LSF βρέθηκε ίση με 0,0043, ενώ η μέση τιμή της τυπικής απόκλισης των καμπυλών MTF που προέρχονται από την χρήση της PSF ήταν 0,0405. Με την προτεινόμενη μέθοδο αξιολόγησης είναι δυνατόν να συγκριθούν δύο ή περισσότερα εμπορικά διαθέσιμα συστήματα ως προς τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της εικόνας τους. Τέλος, η μέτρηση της απόκλιση της εικόνας του CT και του PET στην εικόνα σύντηξης με την μέθοδο που αναπτύχθηκε ήταν συγκρίσιμη με την τιμή που μετρήθηκε εφαρμόζοντας την μέθοδο του κατασκευαστή. Συμπερασματικά, η παρούσα εργασία έδειξε ότι η χρήση της MTF, που προέρχεται από την LSF, μπορεί να χαρακτηρίσει πλήρως την ποιότητα εικόνας PET. Με τη προτεινόμενη μέθοδο αξιολόγησης της ποιότητας εικόνας, η διερεύνηση των διαφόρων στοιχείων της αλυσίδας απεικόνισης μπορεί να γίνει πιο απλή και να βελτιωθεί περαιτέρω και η συνολική απόδοση συστημάτων PET. Η προτεινόμενη μέθοδος αξιολόγησης απαιτεί υλικά που είναι συνηθισμένα στο κλινικό περιβάλλον, μπορεί να εφαρμοστεί πειραματικά και να χρησιμοποιηθεί στην κλινική πράξη. Επιπλέον, επειδή η μέθοδος βασίζεται στην LSF, είναι πιο ανθεκτική στο θόρυβο από τις συμβατικές τεχνικές που κάνουν χρήση της συνάρτησης διασποράς σημείου. Σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήθηκε για την εκτίμηση της ποιότητας εικόνας. Μπορεί όμως να χρησιμοποιηθεί και ως μέθοδος ελέγχου ποιότητας και σταθερότητας της απόδοσης του συστήματος στον χρόνο.

Σκοπός της εργασίας είναι να μελετηθεί ο τρόπος, οι τεχνολογίες, οι υπηρεσίες και οι περιορισμοί οι οποίοι εμφανίζονται στην παροχή υπηρεσιών υγείας σε έκτακτα περιστατικά με τη χρήση τηλεματικής. Για την επικοινωνία των φορητών συσκευών παρακολούθησης των ασθενών με τους σταθμούς βάσης επιλέχθηκε το ασύρματο δίκτυο Wi-Fi για το οποιο μελετήθηκαν μια σειρά από παραμέτρους οι οποίες συμβάλουν είτε θετικά είτε αρνητικά κατά περίπτωση. Η παρακολούθηση και η αποστολή των κρίσιμων διοδυναμικών παραμέτρων ενός ασθενούς επιτεύχθηκε με τη χρήση φορητής/φορετής Βιοιατρικής ζώνης η οποία παρέχει τον εξοπλισμό ανίχνευσης και επεξεργασίας των σημάτων καθώς επίσης και τον εξοπλισμό ασύρματης δικτύωσης με το κέντρο παρακολούθησης. Σημαντικός τομέας της μελέτης αποτελεί η πρόταση για μεταφορά δεδομένων μέσα από ασύρματα δικτύα διανομής επίγειας ψηφιακής τηλεόρασης και των γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας μέσης τάσης. Το δεύτερο κομμάτι της εργασίας επικεντρώνεται στην παροχή υπηρεσιών βίντεο για ιατρικούς σκοπούς για την αντιμετώπιση προγραμματισμένων και έκτακτων περιστατικών. Εκεί αναλύονται οι τεχνικές συμπίεσης και επεξεργασίας της εικόνας και προτείνεται η χρήση του πρωτοκόλλου MPEG-4 για την αποδοτικότητα και την πιστότητα στην αναπαραγόμενη εικόνα. Η εργασία κλείνει με τη διεξαγωγή μιας πειραματικής διαδικασίας αναλύοντας τα χαρακτηριστικά της ποιότητας της εικόνας βίντεο από μια λαπαροσκοπική επέμβαση. Ο συνδυασμός όλων των παραπάνω οδηγεί στην κατασκευή ενός υβριδικού συστήματος τηλειατρικης το οποιο έχει τη δυνατότητα να αντιμετωπίσει έκτακτα ιατρικά περιστατικά σε αντίξοες συνθήκες. / The present thesis is a full analytical study for the implementation of technologies, the services and constrains that appears in the provision of medical emergency services with the use of a telematics network. The communication of the portable monitoring equipment with a medical station is accomplished through the wireless WiFi infrastructure. Critical biosignals wireless transmission is accomplished through a wearable biomedical belt that contains the sensory as well as the processing devices. One section of in this study proposes alternative network infrastructures to be used, in particular the Digital terrestrial TV network and the transmission of IP data over the power lines. The last section deals with the provisioning of a MPEG-4 medical video service. Critical parameters are the image and compression techniques that degrade the video picture quality. A video sample from a laparoscope’s surgery is analyzed that shows how various quality parameters affect the perceived picture quality in the decomposition section.

During hospitalisation in the SCBU premature neonates may undergo a significant number of radiographic procedures to assist mainly in the diagnosis and management of lung diseases, which represent one of the most life threatening conditions in the newborn. Additionally, repeated radiographs are required to confirm correct positioning of tubes and catheters inserted during the course of their management. Special attention should be paid in optimising exposures, as neonates have an increased risk of radiation induced malignancy compared to adults due to the high radiosensitivity of mitotic cells and their longer life expectancy. Another consideration in the frequent imaging of neonates, while in the SCBU, is that handling of the neonate should be minimised. Current clinical practice mainly involves positioning the cassette on the bed directly behind the neonate. However, lifting or moving the infant to position the cassette, can lead to hypoxia, bradycardia, cerebral haemorrhage and could cause accidental dislodgment of tubes, lines and probes. Additionally, medical and nursing issues include increased risk of cross infection and changes in the stable microenvironment of the incubator, e.g. humidity and temperature. Modern incubators incorporate an imaging tray under the bed to facilitate placement of the radiographic cassette without the need to disturb the infant. Paediatricians and nurses urge the use of the tray for the benefit of the neonate. One the other hand, great concerns form the radiographers were expressed, regarding increased dose and poor image quality due to greater attenuation of the beam, as well as for repeat exposures due to artifacts or misalignment. The current study was divided in three parts. The first objective of the study was to perform a survey of the doses encountered in two Special Care Baby Units, one at the University Hospital of Patras in Greece and the other one at the Royal Victoria Infirmary in Newcastle upon Tyne in the UK. The first part of this study was performed in Greece and an optimized radiographic protocol for film-screen was suggested according to neonatal birth weight. In the second part, realized in the UK, the use of the incubator imaging tray is investigated for positioning the CR cassette, with regards to detector dose, exposure index, image quality and radiation dose to patient. Part three is studying the effect of the new tissue radiosensitivity factors, published in the new report from the International Commission on Radiological Protection 2007, on the effective dose conversion coefficients in computed tomography examinations in paediatric patients. / Τα νεογνά, και ιδιαίτερα τα πρόωρα (διάρκεια κύησης έως και 24 εβδομάδες και βάρος γέννησης έως και 600 g) αμέσως μετά την γέννηση τους διανύουν μια περίοδο υψηλού κινδύνου και συχνά έχουν να αντιμετωπίσουν μια ποικιλία από σοβαρές έως και απειλητικές για τη ζωή επιπλοκές στην υγεία τους, που συχνά απαιτούν ειδική φροντίδα κατά τη διάρκεια των πρώτων ημερών στην Μονάδα Εντατικής Θεραπείας Νεογνών. Τόσο η καθυστερημένη ενδομήτρια ανάπτυξη, όσο και ο πρόωρος τοκετός αποτελούν σημαντικές αιτίες για την εμφάνιση αναπνευστικών ή καρδιαγγειακών προβλημάτων. Το ποσοστό επιβίωσης αυτών των νεογνών, ωστόσο, έχει αυξηθεί δραματικά κατά τις τελευταίες δύο δεκαετίες, που βασίζεται τόσο στην άµεση διάγνωση όσο και στην έγκαιρη και αποτελεσματική θεραπεία. Η ακτινογράφηση νεογνών είναι ένα απολύτως αναγκαίο και ισχυρό «εργαλείο» που συμβάλλει σηµαντικά όχι µόνο στην έγκαιρη αρχική διάγνωση και εκτίµηση της ασθένειας (π.χ αναπνευστική δυσχέρεια, εισρόφηση µηκωνίου, βρογχοπνευµονική δυσπλασία, πνευµοθώρακας, νεκρωτική εντεροκολίτιδα κτλ) αλλά και στην τοποθέτηση και επιβεβαίωση της σωστής θέσης των διαδερµικών ενδοφλέβιων κεντρικών γραµµών, οµφαλικών καθετήρων και ενδοτραχειακών σωλήνων που απαιτούνται κατά την αντιµετώπιση των συµπτωµάτων αυτών καθώς και κατά την παρακολούθηση της θεραπείας. Συνεπώς, ανάλογα µε τα κλινικά συμπτώματα που παρουσιάζουν, τα πρόωρα νεογνά υποβάλλονται σε ένα αρκετά σηµαντικό αριθµό ακτινογραφικών εξετάσεων θώρακος και κοιλίας (έως και > 60 ακτινογραφίες) κατά τις πρώτες µέρες ζωής. Επιπλέον, τα νεογνά πιθανόν να υποβληθούν σε μια ποικιλία από άλλες ακτινολογικές τεχνικές κατά τη διαχείριση της κατάστασής τους. Αν και η αξονική τομογραφία σε νεογνά (computed tomography- CT) π.χ. για την εκτίμηση των συγγενών ανωμαλιών της καρδιάς ή τραύμα στο κεφάλι, είναι σχετικά σπάνια σε σύγκριση με την ακτινογράφηση, ενόψει των υψηλών δόσεων που συνδέονται με την τεχνική αυτή, είναι σημαντικό για τους ακτινολόγους και τους τεχνολόγους να είναι σε θέση να εκτιμήσουν την δόση και τα στοχαστικά αποτελέσματα, όπως την πιθανότητα εμφάνισης καρκίνου η λευχαιμίας, εξαιτίας της ακτινοβολίας. Κατά τη διάρκεια εξετάσεων CT, η ενέργεια εναποτίθεται στα διάφορα όργανα με ένα περίπλοκο τρόπο, ανάλογα με την ακτινοβολούμενη ανατομική περιοχή και τις διαστάσεις του σώματος του ασθενή. Η εκτίμηση του κινδύνου καρκίνου απαιτεί γνώση των εν λόγω δόσεων στα όργανα. Ως εκ τούτου, κρίθηκε απαραίτητο να διερευνηθεί και να επαναπροσδιοριστεί μια μεθοδολογία δοσιμέτρησης, με σκοπό να συμβάλλει στη βελτιστοποίηση των ακτινολογικών τεχνικών στις αξονικές εξετάσεις νεογνών. Η ακτινοευαισθησία κάθε ιστού είναι ευθέως ανάλογη του ρυθµού εξάπλωσης και πολλαπλασιασµού των κυττάρων. Τα νεογνά είναι έως και δέκα φορές πιο ευαίσθητα σε σχέση µε τους ενήλικες στις χρωµοσωµατικές καταστροφικές συνέπειες της ακτινοβολίας, εξ’ αιτίας της υψηλής µιτωτικής δραστηριότητας των κυττάρων τους. Επιπλέον, κρίσιµα και ακτινοευαίσθητα όργανα, όπως ο µαστός, ο θυρεοειδής αδένας, οι γονάδες και ένα µεγάλο τµήµα του αιµοπαραγωγικού µυελού των οστών βρίσκονται κοντά ή εντός της πρωτογενούς δέσµης και ακτινοβολούνται απ’ ευθείας. Επίσης, λόγω του µεγαλύτερου προσδόκιµου ζωής των νεογνών σε σχέση µε οποιαδήποτε άλλη οµάδα ασθενών, υπάρχει μεγαλύτερη περίοδος της πιθανής εµφάνισης κακοήθειας εξ’ αιτίας της ακτινοβολίας. Ένα άλλο στοιχείο σχετικό με την συχνή απεικόνιση των νεογνών, κατά την παραμονή τους στην μονάδα, είναι ότι ο χειρισμός και η αλληλεπίδραση με το νεογνό θα πρέπει να ελαχιστοποιούνται. Τα πρόωρα νεογνά δέχονται ιατρική φροντίδα σε θερμοκοιτίδες, οι οποίες είναι σχεδιασμένες για να παρέχουν το βέλτιστο ελεγχόμενο μικροπεριβάλλον, ιδανικό για το μωρό, όπου οι ζωτικές λειτουργίες του μπορούν να παρακολουθούνται προσεκτικά συνεχώς. Κατά την ακτινογράφηση, στην τρέχουσα κλινική πρακτική, η κασέτα τοποθετείται κυρίως πάνω στο κρεβάτι, ακριβώς πίσω από το νεογνό. Ωστόσο, η ανάγκη για μετακίνηση και ανύψωση του νεογνού μπορεί να οδηγήσει σε υποθερμία, υποξία, βραδυκαρδία, εγκεφαλική αιμορραγία, καθώς και μεταφορά μολύνσεων και τυχαία εκτόπιση των κεντρικών γραμμών και καθετήρων. Οι σύγχρονες θερμοκοιτίδες είναι εφοδιασμένες με ένα μια υποδοχή/συρόμενο δίσκο απεικόνισης (imaging tray) κάτω από το κρεβάτι που διευκολύνει την τοποθέτηση της ακτινολογικής κασέτας με σκοπό την ελάχιστη ενόχληση του μωρού και μεταβολή των συνθηκών μέσα στην θερμοκοιτίδα. Για ακτινογραφίες που λαμβάνονται χρησιμοποιώντας το συρόμενο δίσκο απεικόνισης, λόγω της εξασθένησης που προκαλείται από το κρεβάτι, το στρώμα και τα άλλα υλικά που παρεμβαίνουν στην δέσμη, πιθανόν να απαιτείται αύξηση των παραμέτρων έκθεσης, με αποτέλεσμα το νεογνό να εκτεθεί σε υψηλότερη δόση. Το κρεβάτι συνήθως δεν είναι κατασκευασμένο από υλικά χαμηλής απορρόφησης, αλλά από ένα απλό πλαστικό υλικό, έτσι ώστε υπάρχουν ισχυρά επιχειρήματα που να υποστηρίζουν ότι η τοποθέτηση της κασέτας πίσω από το νεογνό είναι πιο συνεπής με την αρχή της βελτιστοποίησης. Η παρούσα μελέτη αποτελείται από τρία βασικά μέρη. Ο πρώτος στόχος της μελέτης ήταν να πραγματοποιηθεί μια έρευνα σχετικά με τον καθορισμό της δόσεων που σχετίζονται με ακτινογραφικές εξετάσεις θώρακος στην Μονάδα Εντατικής Θεραπείας Νεογνών στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Πάτρας στην Ελλάδα, η σύγκριση των δόσεων αυτών με τα διεθνή διαγνωστικά επίπεδα αναφοράς και ανάπτυξη και η παρουσίαση ενός βελτιστοποιημένου ακτινογραφικού πρωτοκόλλου με χρήση ακτινολογικού φιλμ, ανάλογα με το σωματικό βάρος γέννησης του νεογνού, βασισμένη σε κλινικές εικόνες νεογνών. Δεδομένου ότι η ψηφιακή ακτινογράφηση είναι σήμερα η πλέον χρησιμοποιούμενη μορφή απεικόνισης σε πολλά κέντρα, η μελέτη αναπτύχθηκε περαιτέρω ώστε να συγκρίνει τις τεχνικές και τις παραμέτρους έκθεσης που εφαρμόζονται κλινικά στην μονάδα εντατικής θεραπείας νεογνών στο Royal Victoria Infirmary (RVI) στο Newcastle Upon Tyne, στο Ηνωμένο Βασίλειο. Επιπλέον, ερευνήθηκε η επίδραση της χρήσης του συρόμενου δίσκου απεικόνισης της θερμοκοιτίδας για την τοποθέτηση της κασέτας κατά τη ακτινογράφηση θώρακος, σε σχέση με τη δόση στη κασέτα, το δείκτη έκθεσης της ψηφιακής εικόνας, την ποιότητα της εικόνας και των επιπτώσεων από τη χρήση του δίσκου στο νεογνό. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε βασισμένη σε εικόνες από ανθρωπόμορφο ομοίωμα νεογνού με ψηφιακο ανιχνευτή (computed radiography-CR). Στο τρίτο μέρος μελετάται και επαναπροσδιορίζεται μια μεθοδολογία δοσιμέτρησης σε εξετάσεις CT, καθώς και η επίδραση των νέων παραγόντων ακτινοευαιθησίας των ιστών, όπως δημοσιεύθηκαν στην νέα έκθεση από τη Διεθνή Επιτροπή Ακτινοπροστασίας το 2007 (International Radiological Protection Board-ICRP), στην ενεργό δόση (effective dose- E) και στους συντελεστές μετατροπής της δόσης (effective dose per dose length product- EDLP). Αρχικά η μελέτη επικεντρώθηκε σε νεογνά, ωστόσο εφόσον οι συντελεστές μετατροπής δόσης εξαρτώνται από τις διαστάσεις του ασθενούς, θεωρήθηκε σκόπιμο να επεκταθεί και σε εξετάσεις παιδιών, συμπεριλαμβανομένων των ηλικιών 1, 5 και 10 ετών.Η μέθοδος και τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης μπορεί να παρέχουν ένα πρακτικό και αποτελεσματικό τρόπο στους ακτινολόγους και στους τεχνολόγους για την αποτελεσματική εκτίμηση της δόσης στην καθημερινή κλινική πρακτική. Αυτό μπορεί να συμβάλει στη βελτιστοποίηση των παραμέτρων έκθεσης και να βοηθήσει στον υπολογισμό της πιθανότητας εμφάνισης καρκίνου εξαιτίας της ακτινοβολίας για νεογνά και παιδιά διαφορετικών διαστάσεων, ενισχύοντας έτσι τα κριτήρια αιτιολόγησης της εξέτασης.