Karakterisering av CT rekonstruksjonsfiltre ved måling av halvverdibreddeog

Transkript

1 Karakterisering av CT rekonstruksjonsfiltre ved måling av halvverdibreddeog støy Wibeke Nordhøy, Arne Skretting og Kristine Eldevik Diagnostisk fysikkmøte på Gardermoen,

2 Oppløsningsevne i CT bilder Geometrien: Fokusstørrelse Skanngeometri Detektorelementstørrelse Innblending (kollimering) Bevegelse av fokus Rekonstruksjonsalgoritme Rekonstruksjonskjerne/-filter Objektfunksjon som foldes med en punktspreder gitt av valgt rekonstruksjonskjerne: W bildet = O geometri * P kjerne Field og View (FOV) og matrise (512x512) eller pikselstørrelse ( = FOV/matrise)

3 Rekonstruksjonsfilter Hemmelig frekvensfiltrering som bestemmer: Skarpheten i bildet (graden av høypassfiltrering) Bestemmer halvverdibredden av den sentrale loben til punkspredefunksjonen (PSF) Støyeni bildet Kantforsterkning kan være innebygd

4 Måling av punkt- eller linjespredefunksjonen (psf/lsf) CTP 528 CATPHAN modul CTP528 inneholder en tungstenkule med diameter lik 0,28 mm Planare, sekvensielle CT-bilder Rekonstruert med ulike filtre Et dataprogram utviklet i IDL (ITT visual solutions, Boulder, Co, USA) summerer intensitetene over kula og projiserer de ned på x-aksen. Bakgrunnsnivået substraheres og korreksjoner gjøres for kulas endelige størrelse DFOV 10 cm

5 Støy Støymålinger - Standardavvik i CT-tall innenfor et interesseområde (én ROI) - Målt i den homogene modulen CTP486 (CATPHAN) - Samme skannparametre som for psf-målingene

6 3D surface plott over kula demonstrerer effekten de ulike kjernene har på et høykontrastobjekt Max ca 700 Bred fasong

7 Max ca 800

8 Max ca 1500 Mye smalere

9 Max ca 1800 Mer og mer støy

10 Max ca 3000 Mye støy og kantforsterkning?

11 Max ca 3000 Mer støy som kan komme av ekstra kantforsterkning!

12 Max 3200? Mye støy

13 Max 3500? Mest støy

14 Tilpasning av W bilde til en Gaussfunksjon Prøver å finne den underliggende Gaussfunksjonen og å estimere halvverdibredden (FWHM) Utfordring: digitaliserte bilder har endelig størrelse på bildeelementene, ikke kontinuerlig funksjoner Løsning: kumulativ Gaussfunksjon

15 PSF tilpasses en Gaussfunksjon På grunn av den endelige størrelsen av voksler og piksler kan man ikke bestemme den underliggende Gaussfunksjonen direkte Løsningen er å danne en kumulativ funksjon ved å summere opp intensiteter til diskrete pikselgrenser og normalisere til et totalareal lik 1 Da vil punkter av denne funksjonen falle på kurven uansett pikselstørrelse og beliggenhet av kulen x 2σ G( x) = k e x 2 2 dx Seksjon for diagnostikkfysikk Piksel størrelse

16 Et probit plott Probit plott - viser en kumulativ gaussfunksjon som en rett linje - stigningsgraden for den rette linjen bestemmer standardavviket for Gaussfunksjonen F(x m +σ) 50% F(x m -σ) F(x) x m -σ 2σ x m x m +σ x IDL anvender Gaussian cutoff value function (CVF), hvor v er cutoff-verdien P(x < v i ) = G(x i ) -x i er koordinaten til en pikselgrense Probit plott: plott av v i versus x i Gauss cutoff values mm

17 Eksempler: GE, Lightspeed VCT 64 slice h h/2 FWHM Seksjon for diagnostikkfysikk

18 Noen resultater Karakterisering av filtrene på CT1, Radiumhospitalet ( ) Støy ved 250 mas FWHM 1,4 1,2 Støy (HU) ,8 0,6 0,4 FWHM (mm) 20 0,2 0 Soft standard detail chest lung bone boneplus Edge Filtrene til GE Lightspeed VCT 0 For filtre (kjerner) med laveste halvverdibredde øker støyen kraftig selv om man vinner lite i form av oppløsningsevne

19 Filter med og uten kantforsterkning CHEST FWHM = 0.82 SD = 39 LUNG FWHM = 0.73 SD = 90

20 Kantforsterkning Gauss Meksikansk hatt halvverdibredden Samme halvverdibredde, dvs skarphet, på to ulike punktspredefunksjoner med og uten kantforsterkning. Den grønne funksjonen demonstrerer kantforsterkning Jacob N., 2009

21 Flere resultater: ulike GE skannere FWHM (mm) soft standard detail chest bone lung boneplus GE VCT 64 snitt GE1 4 snitt GE 16 snitt GE pro 32 snitt GE2 4 snitt edge Støy (standardavvik) Skannparametre: 10 cm DFOV, 2.5 mm snittykkelse, 250 mas

22 Siemens Sensation 6 FWHM (mm) Støy (standardavvik) H10s H20s H21s H22s H30s H31s H32s H40s H41s H42s H45s H50s H60s H70s H80s H90s U90s Skannparametre: 10 cm DFOV, 3 mm snittykkelse, 250 mas

23 Noen av de mest brukte hodefiltrene på Biograf ,54 Head rekon-filtre på Biograf 64 1,58 Støy sentrum (HU) FWHM (mm) 1,80 1,60 Støy (SD til CT-tall) ,28 1,23 1,18 1,15 0,97 0,53 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 FWHM (mm) 20 0,40 0,20 0 H10s H19s H30s H31s H40s H41s H50s H70h Kode på filtrene 0,00 Siemens har enormt mange filtre og det er lite som skiller flere av dem med denne metoden. H70s-filteret til Biograf 64 kan sammenliknes med boneplus-filteret til GE VCT (64 snitts)

24 Siemens filtre

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34 Konklusjon Tilpasning til Gaussfunksjonen gir oss et mål på skarphet og støy i CT-bilder for de ulike filtrene Metoden er enkel å bruke og resultatene er intuitivt forståelige for radiologer og radiografer I tillegg vil 3D surface plott over kula gi et inntrykk av kantforsterkning for valgt rekonstruksjonsfilter