Radyolojik Görüntüleme Sistemlerinde Görüntü Kalitesinin Sayısal Olarak Değerlendirilmesi Yard. Doç. Dr. Özlem Birgül 23 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 Optik Transfer Fonksiyonu Nokta Dağılım Fonksiyonu (PSF) ( u, v) = FT{ PSF( x y) } OTF, ( u, v) = OTF( u v) MTF, 10
Standartlar IEC 62220 1-2-3 IPEM Report 32 Part VII (2010) Section 6 Quantitative Data Analysis 11
STP Düzeltmesi Dedektör tepkisine bağlı olarak görüntünün düzeltilmesi PV a + b. K doğrusal = PV ( x, y ) = ( PV ( x, y ) a) b PV a + b. ln( K) lin logaritmik üstel i = PV ( x, y ) = exp( ( PV ( x, y ) a) b) PV. lin c = a + b K PV ( ) lin ( xi, y j ) = PV ( xi, y j ) a i j j i j ( ) 1/ b c i j 12
Modülasyon Transfer Fonksiyonu Radyolojik görüntüleme sisteminin frekans ortamında ayırma gücünü belirleyen bir parametre. 13
Modülasyon Transfer Fonksiyonu 14
Kenar Dağılım Fonksiyonu (ESF) Yarık Fantom Görüntü Metodu Çizgi Desen Fantomu Metodu Kenar Görüntüleme Metodu 15
Kenar Dağılım Fonksiyonu (ESF) 16
Kenar Dağılım Fonksiyonu (ESF) 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 17 bilgisine ihtiyaç duyulmaktadır.
Kenar Dağılım Fonksiyonu (ESF) 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
NPS Gürültünün 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
NPS 2D 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 1,0 1,0 0,9 0,8 0,7 feb/05 aug/05 feb/06 jul/06 0,9 0,8 0,7 feb/05 aug/05 feb/06 jul/06 0,6 0,6 MTF(u) 0,5 0,4 MTF(v) 0,5 0,4 0,3 0,3 0,2 0,2 0,1 0,1 0,0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0,0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 spatial frequency (mm -1 ) spatial frequency (mm -1 ) 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 1,0 0,9 0,8 0,7 Jun-04 Old Detector Dec-04 Old detector Feb-05 Old detector Feb-05 New detector 1,0 0,9 0,8 0,7 Jun-04 Old Detector Dec-04 Old detector Feb-05 Old detector Feb-05 New detector a-se crystallization fault MTF(v) 0,6 0,5 0,4 MTF(u) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,3 0,2 0,1 0,0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 frequency (mm -1 ) 0,2 0,1 0,0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 frequency (mm -1 ) gateline (front-back) 28 dataline (left-right) Marshall NW Retrospective analysis of a detector fault for a full field digital mammography system Phys. Med. Biol. 51 (2006) 5655-5673
NNPS 17 aylık süreçte değişim 4% NNPS, MTF e bağlı olduğu için dedektördeki blurringe bağlı 1,0E-05 1,0E-05 feb/05 aug/05 dec/05 feb/06 NNPS (mm 2 ) 1,0E-06 feb/05 aug/05 dec/05 feb/06 aug/06 0 1 2 3 4 5 6 7 spatial frequency (mm -1 ) NNPS (mm 2 ) 1,0E-06 ` 0 1 2 3 4 5 6 7 spatial frequency (mm -1 )
DQE a-se dedektör tabanlı sistem 17 aylık süreç 1 mm -1 DQE nin cov 7% DQE(u) 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 feb/05 aug/05 feb/06 jul/06 0,2 0,1 0,0 0 1 2 3 4 5 6 7 spatial frequency (mm-1)
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