radyolojik görüntüleme sistemlerinde görüntü...

Radyolojik Görüntüleme Sistemlerinde Görüntü Kalitesinin Sayısal Olarak Değerlendirilmesi

Yard. Doç. Dr. Özlem Birgül23 Kasım 2013, Antalya

Amaç

- Gelişen dedektör teknolojisi ile farklı dedektörlerin performanslarının karşılaştırılması

- Farklı tanısal incelemelerde kullanılan parametrelerin görüntü kalitesine etkileri

- Kullanılan parametrelerin farklı hastalar için optimum olup olmadıklarının incelenmesi

2

Sayısal Değerlendirme

1. Sayısal olarak fiziksel ölçümlerin yapılması (DQE)

2. Kullanıcı gözlemlerinin sayısal olarak belirlenmesi (konrast-detay)

3. Tanısal doğruluğun sayısal olarak ölçülmesi (ROC)

3

Değerlendirmeler

• Genel parametrelerin değerlendirilmesi

• Uzaysal-frekansa bağlı değerlendirme• Görüntü işleme• Kullanıcı yorumlamaları

4

Genel Parametreler

• Doğrusallık• Artefaktlar• SNR• Saçılan radyasyon miktarı• NEQ ve DQE

5

Artefaklar

• Görüntü güçlendirici (bozulmalar, vignetting)

• Tarayarak okuma sistemlerinde tarama yönü ve satırları arasında hatalar

• Geniş alan dedektörleri (flat-panel dedektörleri)• Piksel tepkisinde değişmeler• Ölü pikseller/satırlar

6

Saçılmanın Değerlendirilmesi

• Demet durdurma (beamstop)• Grid çizgilerinin gözle incelenmesi• NPS’in gridli ve gridsiz olarak

değerlendirilmesi

7

Saçılma azaltma yöntemleri

• Grid• Hava boşluğu• Slit tarama

Kabul edilemeyen artefaklar oluşuyor mu?

Kontrast iyileştirme yeterli mi?

8

DQE

• Işınlama verimliliğinin ölçüsü • Verilen dozda elde edilebilecek en

yüksek SNR değeri• Toplam görüntü kalitesi ile ilgili en

uygun ölçüt

9

Modülasyon Transfer Fonksiyonu

Nokta Dağılım Fonksiyonu (PSF)

( ) ( ){ }yxPSFFTvuOTF ,, =

( ) ( )vuOTFvuMTF ,, =

Optik Transfer Fonksiyonu

10

Standartlar

IEC 62220 1-2-3IPEM Report 32 Part VII

(2010)• Section 6 “Quantitative

Data Analysis”

11

STP Düzeltmesi

• Dedektör tepkisine bağlı olarak görüntünün düzeltilmesi

doğrusal

logaritmik

üstel

KbaPV .+= ( ) bayxPVyxPV jijilin −= ),(),(

)ln(. KbaPV += ( ) )),(exp(),( bayxPVyxPV jijilin −=

cKbaPV .+= ( )( ) cjijilin bayxPVyxPV /1),(),( −=12


• Radyolojik görüntüleme sisteminin frekans ortamında ayırma gücünü belirleyen bir parametre.

13


14

Kenar Dağılım Fonksiyonu (ESF)• Yarık Fantom Görüntü Metodu • Çizgi Desen Fantomu Metodu • Kenar Görüntüleme Metodu

15

Kenar Dağılım Fonksiyonu (ESF)

16


• Bir kenar görüntünün herhangi bir satırından profil alınarak o satırın kenar dağılım fonksiyonu elde edilebilir.

• Ancak tüm görüntüden (seçilen ilgi alanından) kenar bilgisinin daha detaylı elde edilmesi için birden fazla satır bilgisine ihtiyaç duyulmaktadır. 17


Seçilen ilgi alanında, kenara dik düzlemdeki her satır için yeni oluşan konumlardaki piksel değerlerinin , piksellerin kenardan olan dik uzaklıklarına göre gruplandırılması (rebinning)

18

Çizgi Dağılım Fonksiyonu (LSF)

19

MTF

20

MTF

21

NPSGürültünün frekans ortamında incelenmesi

22

NPS

23

NPS

• Δx ve Δy yatay ve dikey yöndeki piksel boyutu

• Nx ve Ny görüntünün yatay ve dikeydeki piksel sayısı

• M, NPS’in kaç tane ilgi alanından hesaplandığını gösterir.

• 1024 x 1024 alandan• 128 x 128’lik daha küçük

ilgi alanları 1024x 1024 toplam alanda taranır.

24

NPS2D gürültü güç dağılımının, u ya da v eksenlerinde (ayrıca 45°) belirli satırların toplanıp ortalaması

25

Test Değerlendirmesi

26

MTF – Zamana göre değişimi• Geniş zaman aralıklarında tekrar edilebilirlik• %50 noktasında MTF cov 17 aylık süreçte yaklaşık %3

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16

MTF

(u)

spatial frequency (mm-1)

feb/05aug/05feb/06jul/06

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16

MTF

(v)


feb/05aug/05feb/06jul/06

Front-back Left-right

Marshall NW Early experience in the use of quantitative image quality measurements for the quality assurance of full field digital mammography x-ray systems Phys. Med. Biol. 52 (2007) 5545–5568 27

MTF – Hata örneği

gateline (front-back) dataline (left-right)

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16M

TF(u

)frequency (mm-1)

Jun-04 Old Detector

Dec-04 Old detector

Feb-05 Old detector

Feb-05 New detector

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16

MTF

(v)

frequency (mm-1)

Jun-04 Old Detector

Dec-04 Old detector

Feb-05 Old detector

Feb-05 New detector

Marshall NW Retrospective analysis of a detector fault for a full field digital mammography system Phys. Med. Biol. 51 (2006) 5655 - 5673

a-Se crystallization fault

28

NNPS

• 17 aylık süreçte değişim 4%• NNPS, MTF’e bağlı olduğu için dedektördeki

blurringe bağlı

1,0E-06

1,0E-05

0 1 2 3 4 5 6 7

NN

PS (m

m2 )


feb/05aug/05dec/05feb/06aug/06

1,0E-06

1,0E-05

0 1 2 3 4 5 6 7

NN

PS (m

m2 )


feb/05aug/05dec/05feb/06

`

DQE

• a-Se dedektör tabanlı sistem

• 17 aylık süreç• 1 mm-1 DQE’nin cov 7%

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 1 2 3 4 5 6 7

DQ

E(u)


feb/05

aug/05

feb/06

jul/06

Özet

Matematiksel değerlendirme yöntemleri kullanarak:• bir sistemin görüntü kalitesinin zamana

göre değişiminin takibi• farklı sistemlerin görüntü kalitelerinin

karşılaştırılması

Bu yöntemlerin rutin kalite kontrol ölçümlerine dahil edilmesi

http://www.nukbilimler.ankara.edu.tr/

32

Radyolojik Görüntüleme Sistemlerinde Görüntü Kalitesinin Sayısal Olarak DeğerlendirilmesiAmaçSayısal DeğerlendirmeDeğerlendirmelerGenel ParametrelerArtefaklarSaçılmanın DeğerlendirilmesiSaçılma azaltma yöntemleriDQEModülasyon Transfer FonksiyonuStandartlarSTP DüzeltmesiModülasyon Transfer FonksiyonuModülasyon Transfer FonksiyonuKenar Dağılım Fonksiyonu (ESF)Kenar Dağılım Fonksiyonu (ESF)Kenar Dağılım Fonksiyonu (ESF)Kenar Dağılım Fonksiyonu (ESF)Çizgi Dağılım Fonksiyonu (LSF)MTFMTFNPSNPSNPSNPSTest DeğerlendirmesiMTF – Zamana göre değişimiMTF – Hata örneğiNNPSDQEÖzetSlayt Numarası 32

radyolojik görüntüleme sistemlerinde görüntü...

Documents