IMR Erfaringer med en ny iterativ rekonstruksjonsmetode for CT

Transkript

1 IMR Erfaringer med en ny iterativ rekonstruksjonsmetode for CT MedFys 2016 Siri Fløgstad Svensson Fysiker, røntgen og CT, Intervensjonssenteret E-post:

2 Ulike typer iterativ rekonstruksjon Tidligere (statistisk) iterativ rekonstruksjon Philips: idose4 På de nye Ingenuity CT har vi fått IMR: kunnskapsbasert iterativ rekonstruksjon Kommer i tre nivåer: 1, 2 og 3 Dessuten valg mellom Routine, Soft Tissue og Sharp Plus Philips: «Kan gå ned 30% i dose fra idose» GE har hatt modellbaserte IR: Veo, i tillegg til vanlig IR: ASIR Veo gjør det mye bedre i tester enn ASIR (Jensen, Miéville) Så vi kan være positive til IMR, men litt forsiktige med for stor dosereduksjon (Pickhardt)

3 Iterativ rekonstruksjon (IR) Mye forskning på iterativ rekonstruksjon viser støyreduksjon (SD) og bedre kontrast-støy-forhold (CNR) Men: Målbart mindre støy i bildene er ikke garanti for økt detekterbarhet eller bedre sensitivitet (McCollough, Schindera) Potensiell dosereduksjon tilsvarer ikke målt støyreduksjon (Funama) Obs: mange av studiene tar utgangspunkt i en standarddoseprotokoll som ligger høyere enn dosene vi hadde i Fredrikstad!

4 Målinger fra Kalnes Høykontrastoppløsning øker med grad av IMR Bedre lavkontrastoppløsning med Soft enn Routine Bedre lavkontrastoppløsning med IMR 2 enn IMR 3 Høykontrastoppløsning Rekonstruksjon MTF 50% MTF 10% FBP 3,82 6,6 idose, nivå 4 3,84 6,62 IMR1, Routine 4,86 8,31 IMR3, Routine 4,9 8,32 IMR1, Soft Tissue 4,24 7,25 IMR1, Sharp Plus 7,42 10,3 Lavkontrastoppløsning like god med tynnere snitt

5 Bilder fra Kalnes Skannet Catphan-fantom med ring Leverdose Kalnes*: 18 DRI, CTDI vol 8,1 mgy 2 hakk opp: CTDI vol 10,2 mgy 2 hakk ned: CTDI vol 6,5 mgy 20 mgy Ulike rekonstruksjoner Filtrert tilbakeprojeksjon (FBP) idose IMR 1, 2 og 3 Routine IMR 1 Soft tissue

6 CTDI 8,1 mgy Ulike dosenivå CTDI 6,5 mgy med IMR1 CTDI 10,2 mgy CTDI 20 mgy

7 Bilder fra Kalnes CT-tall endres ikke av IMR/iDose Jo lavere dose, jo større andel støy fjerner IMR IMR 1 Støy (SD) for CTDI vol 8,1 mgy senket med 40% sammenlignet med idose på samme dose Ville fjernet 60% av støyen om man gikk opp til IMR3, men de bildene får et annerledes utseende IMR 3

8 Kontrast-støy-forhold 6,5 mgy CNR idose4 0,26 IMR1 1,34 IMR2 2,45 IMR3 4,98 IMR1 Soft 3,22 Ser som forventet økende kontraststøy-forhold (CNR) med økende dose med økende grad av IMR Ut fra CNR: 8 mgy med IMR1 bedre enn 20 mgy med idose 8,1 mgy 10,2 mgy FBP 0,40 idose4 0,73 IMR1 2,44 IMR2 4,11 IMR3 8,13 IMR1 Soft 5,37 idose4 0,20 IMR1 0,64 IMR2 1,12 IMR3 2,24 IMR1 Soft 1,99 20 mgy FBP 0,68 idose4 1,35 IMR1 3,98 IMR2 6,89 IMR3 13,04

9 Funn på Kalnes CNR: 8 mgy med IMR1 bedre enn 20 mgy med idose Hva med subjektivt? 8 mgy, IMR 1 20 mgy, idose

10 Funn på Kalnes Kompenserer bruk av IMR for nedgang i dose? Ja, men det sier ikke hvor langt vi kan gå ned i dose! Intervensjonssenteret 8 mgy, IMR 1 10 mgy, idose 20 mgy, 20 idose mgy, idose

11 Radiologenes erfaring IMR har forskjellig effektivitet på ulike organsystemer: Caput: På hjernevev er IMR meget god, men på tinningbein er idose bedre Thorax: Høykontraststrukturer skarpere med idose, lavkontrast bedre med IMR. Abdomen/ bekken: Lavkontrastoppløsning i parenkymatøse organer kraftig forbedret, mens grenseflater mellom organer blir for «kantede» - dette dekker støyen til Skjelett: Trabekler fremstilles mindre skarpt enn med idose. Følsomhet for kontrastforskjeller pga. f.eks. blødning og metastaser bedre med IMR Volume rendering: IMR mye bedre resultater pga. redusert støy.

12 Radiologenes erfaring Først ble ny CT kjørt med dose som er ca. 25% lavere enn de gamle maskinene Noen radiologer sliter med å omstille seg til å granske IMR- bilder, og klaget på støyen på idose-bildene, som naturligvis er høyere på Kalnes. Dosen nå økt til det gamle nivået Blir lettere å sammenligne idose mot idose, og gjør det lettere for eksterne granskere som ikke har erfaring med IMR å vurdere undersøkelsene våre. En av de største gevinstene er at man kan se på tynne snitt med mye mindre støy enn før

13 CT Abdomen/bekken idose 4, filter C IMR 1, Routine

14 CT Abdomen/bekken idose 4, filter C IRM 1, Routine

15 CT tinningbein idose YD IMR 1 Sharp plus

16 Litteratur om IR Willemink et al, Iterative reconstruction technique for computed tomography. Part 1: Technical principles, Eur Radiol 2013 Baker et al, Contrast-to-Noise Ratio and Low-Contrast Object Resolution on Full- and Low-Dose MDCT: SAFIRE Versus Filtered Back Projection in a Low-Contrast Object Phantom and in the Liver, AJR 2012 Funama et al, Image quality assessment of an iterative reconstruction algorithm applied to abdominal CT imaging, Physica Medica 2013 Goenka et al, Effect of Reduced Radiation Exposure and Iterative Reconstruction on Detection of Low- Contrast Low-Attenuation Lesions in an Anthropomorphic Liver Phantom: An 18-Reader Study, Radiology 2014 Jensen et al, Comparing five different iterative reconstruction algorithms for computed tomography in an ROC study, Eur Radiol 2014 Khawaja et al, Ultralow dose abdominal MDCT: Using a knowledgebased Iterative Model Reconstruction technique for substantial dose reduction in a prospective clinical study, Eur Radiol 2014 Löve et al, Six iterative reconstruction algorithms in brain CT: A phantom study on image quality at different radiation dose levels, Br J Radiol 2013 McCollough et al, Degradation of CT Low-Contrast Spatial Resolution Due to the Use of Iterative Reconstruction and Reduced Dose Levels, Radiology 2015 Miéville et al, Iterative reconstruction methods in two different MDCT scanners: Physical metrics and 4- alternative forced-choice detectability experiments - A phantom approach, Phys Med 2012 Morton, Basic IMR testing, considerations and image quality trends, Philips 2015 Pickhardt et al, Abdominal CT With Model-Based Iterative Reconstruct ion (MBIR) : Initial Results of a Prospective Trial Comparing Ultralow-Dose With Standard-Dose Imaging, AJR 2012 Schindera et al, Iterative Reconstruction Algorithm for CT: Can Radiation Dose Be Decreased While Low- Contrast Detectability Is Preserved?, Radiology 2013