Qualità del servizio in una uo di bioimmagini digitale

Qualità del servizio in una u.o. di Bioimmagini digitalizzata

Qualità del servizio in una u.o. di Bioimmagini digitalizzata

TSRM Walter Antonucci

Lo sviluppo di nuovetecnologie per i rivelatori,l’introduzione di

piattaformeIT potenti e di monitor

digitali ad alta brillanza e

risoluzione hanno soppiantato le tre funzioni delle pellicole e favorito il progresso della Radiologia digitale (DR).

X-ray

Rivelatore

Imageprocessing

Display

Film

Paziente

Vantaggi della radiologia digitale Maggior latitudine dei rivelatori: esami ripetuti quasi

esclusivamente per errato posizionamento

Benefici in termini di “Capacità diagnostica/dose” per maggiore DQE

Incremento della produttività di un dipartimento radiologico

Qualità immagine più costante

Immagine digitale

Riduzione costi pellicole e chimici

Archiviazione digitale e trasmissione remota

CAD

Tecnologie per Radiografia Digitale

Digital Image

Capture

Indirect Digital

Direct Digital

Indirect X-Ray

Conversion

Direct X-Ray Conversion

CR Imaging Plates

Photon Counting

a-Se : Selenio Amorfo

a-Si : Silicio Amorfo

CCD

High-gain conversion materials: HgI2, PbI2,

CdZnTe.

L’immagine latente prodotta su un supporto analogico

viene convertita in formato digitale nella fase di lettura.

L’immagine è prodotta

direttamente in forma digitale

I fotoni X sono convertiti direttamente in segnale

elettrico

I raggi X sono convertiti in luce che viene poi letta dal

rivelatore

Proprietà dei rivelatori/Efficienza

Efficienza quantica: probabilità di assorbimento di un fotone di energia E incidente su un rivelatore di spessore attivo T e coefficiente di attenuazione lineare

TEe 1 può crescere aumentando lo spessore del rivelatore

oppure utilizzando dei materiali con coefficiente di attenuazione più elevato per un certo intervallo di energie.

in generale è maggiore alle basse energie e decresce all’aumentare dell’energia della radiazione incidente.

In ambito diagnostico, il principale processo di interazione nel materiale attivo è l’effetto fotoelettrico a causa del relativamente alto numero atomico dei materiali di cui sono costituiti i rivelatori.

Proprietà dei rivelatori/Range Dinamico

Il range dinamico viene definito come:

DR=Xmax/Xmin

dove Xmax è la fluenza che dà origine al massimo valore di segnale che il rivelatore può generare mentre Xmin è la fluenza necessaria a generare un segnale equivalente alla somma in quadratura del rumore elettronico del rivelatore e del rumore quantico (Noise Quantum Limit).

Proprietà dei rivelatori/Uniformità

E’ importante che un rivelatore risponda in modo uniforme su tutta l’area dell’immagine, ovvero che abbia la stessa sensibilità su tutta l’area di interesse.

Nei sistemi digitali l’uniformità è relativamente semplice da ottenere perché su un intervallo considerevole, le differenze di risposta dei diversi elementi del rivelatore possono essere corrette mediante calibrazione (matrice di correzione).

Importante valutare e seguire nel tempo la quantità dei “bad pixels”.

!! Non e’ eseguibile per i CR

Caratterizzazione della qualità di un sistema per imaging

Prestazioni del sistema Qualità delle immagini

Valutazione della qualitàQualità percepita: basato su un osservatore esperto (curve dettaglio contrasto = valutazione complessiva delle caratteristiche di contrasto/rumore/risoluzione del sistema)

Qualità misurata: basato sulla misura di grandezze indice indipendentemente dal sistema che ha prodotto le immagini

Misura preliminare: Curva di risposta caratteristica Grandezze indice:Grandezze indice:

MTFMTF (Modulation Transfer Function)NPSNPS (Noise Power Spectrum)

NEQNEQ (Noise Equivalent Quanta)DQEDQE (Detective Quantum Efficiency)

Interrelazione fra gli attributi di qualità e le grandezze indice

CCD

Risoluzione Rumore

Contrasto

NPS

NEQMTF

Formazione dell’immagine: teoria dei sistemi lineari

e

y

xy

x

X

z

g(x,y)

Imaging detector

xf(x,y)

fascio incidente

y

dxdyyYxXPSFyxfyxg ),(),(),(

Convoluzione nello spazio delle frequenze: spettro della funzione immagine

)','(

),(

),(

),(),(),(

yxPSFFTOTF

yxfFTF

yxgFTG

vuFvuOTFvuG

Teoria dei sistemi lineari (1)

Le proprietà di un sistema lineare spazialmente invariante ideale possono essere descritte con formalismo matematico:

Linearità dati f(x,y) e f’(x,y) input del sistema e g(x,y) e g’(x,y) output del sistema allora l’immagine della combinazione lineare c f(x,y) + d f’(x,y) deve essere c g(x,y) + d g’(x,y)

Invarianza per traslazione

se g(x,y) è l’immagine di f(x,y) attraverso il sistema, allora l’immagine di f(x-x’,y-y’) deve essere g(x-x’,y-y’)

Nei sistemi non lineari Invertendo la curva di risposta fra ingresso ed uscita è possibile riportarsi alla dose equivalente in ingresso ed utilizzare così il formalismo dei sistemi lineari.


Min

MoutMTF

Modulation Transfer Function:Informazioni sulla risoluzione spaziale del sistema in assenza del rumore.

2)],([),( yxIFTvuNPS

Noise Power Spectrum (Wiener):Informazioni sul livello di rumore alle diverse frequenze spaziali.


normNPS

MTFNEQ

2

Noise Equivalent Quanta:informazioni sul rapporto S/N (risoluzione e/o soglia di contrasto)

q

NEQ

qNPS

MTF

SNR

SNRDQE

normin

out 2

2

2Detective Quantum Efficiency:indicazioni sulleprestazioni della“tecnologia” usata (quanto ci si avvicina al rivelatore ideale)

Curva di risposta

Corrispondenza fra i valori digitali del pixel e l’esposizione in ingresso al rivelatore:

•Curva di trasferimento lineare

•Curva di trasferimento non lineare (logaritmica, radice quadrata ecc.)

E’ utile per riportare i valori digitali in uscita a esposizione in ingresso.

Set-up per la misura della curva di risposta

180cm

Filtrazione aggiuntiva

Camera a ionizzazione

Piombo

Esempi di misure: curva di risposta

Transfer Function

0,00

200,00

400,00

600,00

800,00

1000,00

1200,00

1400,00

1600,00

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00

mR

Pix

el v

alu

eFunzione di trasferimento Dose-PV

lineare

Esempi di misure: curva di risposta (2)

Funzione di trasferimento Dose-PV non lineare (logaritmica)

Campionamento spaziale del segnale

a

b

a: pitch

b : pixel size

frequenza di campionamento:

fs = 1/a

fill factor = (b/a)2

OTF/MTF

),(),( vuOTFvuMTF

dsesLSFfOTF sfi 2)()(

Optical Transfer Function è definita come la trasformata di Fourier (2D) della risposta del sistema ad una funzione delta in ingresso. Nel caso 1-D può essere utilizzata la Line Spread Function:

La Modulation Transfer Function è definita come il modulo della OTF:

Per i sistemi analogici la definizione operativa non è ambigua, per i sistemi digitali vi sono problemi legati al campionamento.

MTF di precampionamento

MTF di conversione (interazione nel materiale attivo: conversione X-luce, conversione X-cariche): MTFconv

MTF dell’apertura del pixel di campionamento (pixel circolare gaussiano nei sistemi a scansione laser, oppure quasi quadrato): MTFA

PRE conv AMTF MTF MTF

Tecnologia del rivelatore: Line Spread Function

MTF di apertura del pixel

MTF di aperturageometrie: circolare (gaussiana - CR)

quasi quadrata

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

fs

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

fs

MTF digitaleMTF digitale diventa una replica periodica dell’MTF analogica con ripetizione pari a fS=1/a :

k

ksPREd fkfMTFfMTF )()(

Misura della MTF digitale: dipendenza dalla fase

Misura della MTF digitale: dipendenza dalla fase (simulazione)

Teorema del campionamento Sistema a banda limitata fB : per evitare

l’aliasing il teorema del campionamento stabilisce che la frequenza di campionamento fs = 1/p deve essere sufficientemente grande:

fs 2 fB (frequenza di Nyquist fN = ½ fS)

In presenza di aliasing lo spettro del segnale è distorto in quanto le frequenze superiori alla frequenza di Nyquist si ritrovano shiftate a frequenza più bassa.

Misura della MTF digitale: Aliasing (1)

Aliasing (2)

Aliasing (3)

Set-up per la misura della LSF

Esposizione della slit-camera (apertura 10µm, lunghezza 6-7mm)

LSF MTFFT

Set-up per la misura della LSF

esposizione dell’edge

(lamina di tungsteno)

ESF LSF MTFd/dx FT

Elaborazione della LSF MTF di precampionamento: quale LSF utilizzare ?

La LSF è diversa da zero in pochi pixel !!!

Supercampionamento della LSFFujita et al. (IEEE Transaction on Medical Imaging 1992)

Pitch effettivo = p·tg

Supercampionamento della ESFSamei et al. Med. Phys. (1998)

Esempi misure: MTF precampionamentoPre-sampling Modulation Transfer Function

Siemens Aristos FX (Trixell Pixium 4600, pitch 143m)

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0 1 2 3 4 5 6 7

Frequency [mm-1]

Mo

du

lati

on

slit edge

fN

Esempi misure: MTF precampionamento

Mammografo digitale DR

Esempi misure: MTF precampionamento

imaging plate

Noise Power SpectrumDefinizione operativa:

yxyx NN

yxflatfieldFTvuNPS

2|)),((|),(

Il segnale deve essere trasformato come esposizione in ingresso (curva caratteristica).

L’integrale del NPS è legato alla varianza del segnale:

dudvvuNPS ),(2

Noise Power Spectrum (2)

Cause del rumoreCause del rumore La più importante componente di rumore è data dalla

radiazione assorbita (rumore quantico poissoniano); in generale vi sono altre componenti (rumore

elettronico, rumore strutturato, sorgente laser (CR), ecc…)

Tutte le componenti di rumore sono additive. In un flat-panel:

22),( DMTFDDfNPS

( rumore quantico, rumore moltiplicativo, rumore additivo

Nel caso di MTFpre troppo alta alla frequanza di Nyquist

imaging detector è sottocampionato: lo spettro di rumore è quasi piatto (“white noise”). Per quanto riguarda il rumore non è sempre ottimale avere la migliore MTF: si perde in soglia di contrasto. Conviene che il pitch si adatti alla MTF.

NPS sottocampioanto

Noise aliasing: simulazione

•Oggetto test sintetico con aree di diversa dimensione e contrasto in un fondo uniforme

•Rumore quantico aggiunto

•Trasformata di Fourier 2D

•Moltiplicazione per due funzioni MTF (aliased e non)

•Trasformata di Fourier 2D inversa

Noise aliasing (2)

MTF aliased MTF non aliased

Noise aliasing (3)filtro “sharp”

NPS 2-D:elaborazione dei dati1) ROI di dimensioni 64x64 o 128x128 o 256x256 shiftate di una semi-larghezza sia in orizzontale che in verticale

2) Per ogni ROI: calcolo del modulo quadro della trasformata di Fourier 2-D delle fluttuazioni del segnale, riportato come esposizione in ingresso, rispetto alla media.

3) Media d’insieme su tutte le ROI

Suggerimenti:•Media di alcune centinaia di ROI (errore relativo )

•Minimizzazione della deriva del segnale per effetto anodico

M

1

Esempi di misure: NPS 2-D

spettro rumore 2-D: effetto della grigliaNPS a 70kVp 2.5Gy

senza griglia

NPS a 70kVp 2.5Gy

con griglia

spettro rumore 1-D

NPS normalizzato 1-D ottenuto come funzione della frequenza radiale f, mediando NPS 2-D su corone circolari (step di 0.1 lp/mm) con esclusione degli assi principali oppure su strisce parallele ai due assi sempre escludendo i due assi principali

Esempi di misure: NPS 1-DNPS (f)

1,0E-07

1,0E-06

1,0E-05

1,0E-04

1,0E-03

1,0E-02

0 1 2 3 4 5 6

Frequency (cycles/mm)

NP

S [

mm

2 ]

0.5mR

1mR

5mR

10mR

30mR

50mR

Spettro “aliased”

Esempi di misure: NPS 1-D

1,0E-07

1,0E-06

1,0E-05

1,0E-04

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

frequency (cycles/mm)

NP

S [

mm

2 ]

1,27 mR

2,91 mR

4,26 mR

9,17 mR

NPS (f)

Esempi di misure: NPS a diverse esposizioni

varianza relativa

1,00E-07

1,00E-06

1,00E-05

1,00E-04

1,00E-03

1,00E-02

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0

mR

NP

S(0

) (

mm

2 )

rumore integrale: varianza relativa

rumore: varianza vs. KERMA70kV filtrazione: rame 0.6mm

1.00E-05

1.00E-04

1.00E-03

1.00E-02

0 10 20 30 40 50

KERMA [Gy]

A.U

.

Le componenti di rumore: rumore quantico rumore elettronico rumore strutturato (moltiplicativo)

( rumore quantico, rumore moltiplicativo, rumore elettrico

22

1)(var DD

DDN

Struttura del rumore in termini di varianza

-> 3.11e-04

->7.8e-06

->8.8e-05

Noise Equivalent Quanta: esempi di misureNoise Equivalent Quanta vs. frequency

1,E+02

1,E+03

1,E+04

1,E+05

1,E+06

1,E+07

0,09 1,01 1,93 2,85 3,77 4,69 5,61


NE

Q [

mm

-2]

0.5mR

1mR

5mR

30mR

50mR

Noise Equivalent Quanta: esempi di misure

NEQ vs. esposizione

1,0E+04

2,1E+05

4,1E+05

6,1E+05

8,1E+05

1,0E+06

1,2E+06

1,4E+06

1,6E+06

0 25 50 75 100

Exposure [mR]

[mm

-2]

Rapporto Segnale Rumore vs. dose ingressoSNR 55 a 1.25Gy

SNR 82 a 2.5Gy (in un CR si ottiene a 5Gy)

SNR 118 a 5Gy

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

KERMA [Gy]

SN

R

Detective Quantum Efficiency

Q

fENEQfEDQE

),(),(

][2 Gymm

photonsq

J.M.Boone et al., “Molybdenum, rhodium and tungsten anode spectral models using interpolation polynomials with application to mammography”, Med. Phys. 24(12), December 1997, 1863-1874

Spettro:curve di trasmissione in Al1° HVL

Esempi di misure: DQEDetective Quantum Efficiency vs. frequency

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,09 0,55 1,01 1,47 1,93 2,39 2,85 3,31 3,77 4,23 4,69 5,15 5,61


DQ

E

0.5mR

1mR

5mR

30mR

50mR

Esempi di misure: DQE

DQE vs. frequenza spaziale

fN

Detective Quantum Efficiency vs. frequency

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0


DQ

E

0.48

0.60

0.82

1.01

1.45

1.92

2.66

3.79

4.70

6.66

9.36

13.07

20.17

34.58

48.18

La fluenza fotonica è ricavata dalla curva di trasmissione in alluminio (fino a 3 HVL)

DQE medio vs. dose ingresso

ADQE vs. KERMA70kV filtrazione: rame 0.6mm

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

KERMA [Gy]

<D

QE

>

800 560 400 280 200

ADQE=IDQE/(fmax-fmin)

Flowchart procedura misura parametri

Spettro LSF

MTF

EMTF NPS

NEQ

DQE

numero fotoni per unità di supe unità di dose

Curva di risposta rivelatore

CDRAD, TO12, TO16 CDC (contrast-detail curve)

HTA = 1/(CT A ½) indice di rivelabilità IQF = i Ci · Di,min (dove Di,min è il diametro del più piccolo

particolare con contrasto Ci visibile sull’immagine). IQF diminuisce all’aumentare della qualità.

COR= (Numero totale di osservazioni corrette / Numero totale di particolari nel fantoccio)*100

Valutazione globale della qualità delle immagini: qualità percepita (osservatore)

Analisi contrasto dettaglio

• CDC = curve che rappresentano i più piccoli oggetti visibili in funzione del loro contrasto relativo

Curva Dettaglio-Contrasto

Contrast Detail Curve

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0,00% 5,00% 10,00% 15,00% 20,00% 25,00%

contrasto relativo

dia

met

ro

digitale

convenzionale

Esempi di misure NPS (CR): artefatti di digitalizzazione

scanner laser

rumore strutturato a bassa frequenza (stripes)

Flat Panel (DR)

rumore strutturato (gain correction)rumore complessivo

DR - influenza del gain correction sul rumore

Artefatti da disomogeneità

Artefatti da persistenza

1) Esporre ad alta dose oggetto con forte contrasto

2) Riesporre a basso dosaggio

3) Contrastare con window & level l’immagine

Immagine ghost da persistenza

Flat Panel (DR selenio) CR (ciclo di cancellazione)

Persistenza immagini latenti: ghost

esposizione alto carico esposizione basso carico

ghost assente (DR CsI/a-Si)

Artefatti da bad pixel/line

Il costruttore dovrebbe dichiarare quanti bad pixels sono accettati al massimo nel digital panel.

I punti salienti del protocollo: normativa e documenti tecnici di riferimento

(la nuova release AAPM Task Group 10 (Ottobre 2006)

i report KCARE….) i parametri da controllare (per tutti i plate?, per ogni dimensione? per

ogni sensibilita’ dei fosfori?)

la periodicita’ dei controlli

le procedure operative per la valutazione e/o misurazione di ogni parametro

i valori di riferimento e le relative tolleranze

La validazione del protocollo sul sistema CR-AGFA in fase di installazione presso l’Azienda Ospedaliero-Universitaria Careggi

Un nuova versione del protocollo per i CQ

sui sistemi CR

INDICI DI ESPOSIZIONE vs DOSE

Definizione quantitativa dei limiti di accettabilita’

Componenti oggetto del CQ

Lampada esistema di

cancellazione

Piastra ai fosfori

Permanenza di artefatti

Segnaledi buio

Curva di risposta

Uniformita’ di campo

Laser esistema discansione

SNR

Produttivita’oraria

dello scanner

Software per misurarele distanze

Risoluzione Spaziale limite

Sensibilita’ eindice di esposizione

Uniformita’ di risposta

Scala di contrasto

Funzionalita’scansione laser

La catena di formazione del segnale

Filtro Analogico ADC

Conversione 10 – 15 bit

PMT

Amplificatoreanalogico (Logaritmico

o Potenza)

Scrittura su file

Quale segnale digitale?

Agfa(SAL)

Konica(S-Value)

Kodak(E.I.)

Fuji(Sensitivity Value)

PV

Relazione sensitometrica chelega l’indice di esposizione direttamente al Kerma in aria in ingresso al rivelatore

PV = f( E(uGy) )

Indici di Esposizione - AGFA

Indice di esposizione proprietario lgMlgM = logaritmo del valore dell’esposizione mediana

dell’istogramma rawFornisce indicazioni all’operatore riguardo al livello di

esposizione verificatosi nell’esame

)(0

0 uGyeEsposizionS

SSAL(S)

con S0 = 200

e 0 = 410 per PLATE MD10

9477)( 2 3,SALloglgM

Setup per la misura di esposizione al plate

!!!l Ridurre la radiazione diffusa

Necessita’ di conoscere l’esposizione in ingresso al plate per valutazione di:•relazione sensitometrica•validita’ degli indici di esposizione •conoscenza del punto di lavoro

Camera ionizzazione

Piano di appoggio del plate

Filtro aggiuntivo

Fuoco del tubo radiogeno

SID(>150cm)

SDD(100-120cm)

>30 cm

Rendimento dell’apparecchio RXDose(uGy) = 0,501uGy/mAs * mAs - 0,57 uGy

R2 = 0,9997

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

0 20 40 60 80

mAs registrati

Do

se in

ing

ress

o a

l pla

te (

uG

y)

Tensione tubo

75 kVp

Filtrazione aggiuntiva

1,5 mm Cu

SDD 110,5 cm

SID 140,3 cm

Tempo esposizion

e

100 ms


Lampada esistema di

cancellazione

Piastra ai fosfori


Segnaledi buio

Curva di risposta



SNR


dello scanner





Scala di contrasto


Setup per esposizione uniforme del plate

Fuoco del tubo radiogeno

Filtro 1.5 mm CuSDD > 150 cm

Cassetta CR

Rimozione della disomogenita’ del campo X

Metodo della doppia esposizione

Misura del campo X

Punti di misura del campo Xin termini di dose in ingresso al plate

~7 cm

Rimozione della disomogenita’ del campo X

Flat Field

Esposizione Uniforme con classe esposizione S=200

Modalita’ di lettura• System Diagnosis• Flat Field

Diversi valori di esposizione

Curva di RispostaDalla relazione fra SAL e Dose si ricava il coefficiente :

SAL = 415 * Dose0.5

R2 = 0,9997

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0,000 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000

Dose (uGy)

SA

L=(415 +/- 6)

)(uGyeEsposizionSAL(S) S0=200


-8,0

-6,0

-4,0

-2,0

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43

Numero cassette

Sca

rto

perc

entu

ale

dalla

med

ia

(SAL-SALrif) / SALrif

Uniformita’ di campoCirca 20 uGy in ingresso al plate

A B

D E

C

CV = SD(SAL5ROI) / Media(SAL5ROI)

Scarti massimi relativi in direzioneorizzontale e verticale

Scarti massimi relativi in direzioneorizzontale e verticale

0

0,5

1

1,5

2

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43

Numero Plate

Co

effi

cie

nte

va

ria

zio

ne

CV

Cassetta 18x24

0,000,100,200,300,400,500,600,700,800,90

cod28 cod34 cod35 cod37 cod38

Codice Plate

CV

SNR

Rapporto segnale rumore a grande scala

SNR = Media(SAL)/ SD(SAL)

Uniformita’ di campo del SNR

NUi = [ SNRROIi – MEDIA5ROI(SNR) ] / MEDIA5ROI(SNR)

Misura del SNR su 4 ROI periferiche e 1 centrale

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43

Numero cassetta

SN

R R

OI

cen

tral

e

Scala di contrastoProcedura da implementare per un sistema CR generico.

Nel caso AGFA si utilizza un cuneo a gradini come oggetto di test.

Selezione di una qualita’ del fascio standard:FDD = 100 cmTensione (70 +/-1) kVpFuoco grandeCorrente costante 200 mADose (47 +/-1) uGy

Parametri di lettura:S=400 con protocollo proprietario AGFA

?

Scala di contrasto

Riproducibilita’ nel tempo del valore del gradino

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 2 4 6 8 10

Steps

log(

SA

L)


Lampada esistema di

cancellazione

Piastra ai fosfori


Segnaledi buio

Curva di risposta



SNR


dello scanner





Scala di contrasto


Immagine di buio

Parametri di lettura e analisi S=800 ROI>80% immagine

Limiti di accettabilità Assenza di artefatti visibili con

WW e WL clinici SAL<=100

Cassetta non esposta Ciclo di cancellazione completo

Immagine di buio

Segnale di buio

0

20

40

60

80

100

120

140

24x30 21x43 18x24 35x43

Formato Cassetta

SA

L

Nota: Il report AAPM richiede SAL <130Problema noto per plate MD4.0; secondo AGFA il SAL dovrebbe scenderedopo 2-3 settimane di utilizzo clinico

Il SAL dipende dal ciclo di cancellazione (diverse modalita’ di cancellazione)

Ciclo di cancellazioneProcedura:Selezionare campo (10*10) cm2

Posizionare oggetto (5*5) cm2 ad alta attenuazione al centro del plate (DFF=150 cm)Parametri del fascio 80 kVp, 25 mAs, no filtro

Scansione del plate con algoritmo clinico standard di ricostruzione immagine

Selezionare campo (9*9) cm2

Esporre senza oggetto e filtrazione a 80 kVp, 0.5-0.7 mAs

Scansione del plate in modalita’System Diagnosis – Flat field

Ciclo di cancellazioneCalcolare il fattore di “ghost” GF

GF= (SALROI2 – SALROI1 )/ SALROI1

Tolleranza: Non devono essere visibili immagini “ghost” dopo aver impostato una finestra molto stretta e aggiustato il livello della scala dei grigi.

Il fattore di “ghost” deve essere inferiore a 1%

ROI1

ROI2

Fattore di "ghost"

0,0%0,1%0,2%0,3%0,4%0,5%0,6%0,7%0,8%0,9%1,0%

35x43 18x24 24x30 21x43

Dimensioni cassetta

Fat

tore

di "

ghos

t"


Lampada esistema di

cancellazione

Piastra ai fosfori


Segnaledi buio

Curva di risposta



SNR


dello scanner





Scala di contrasto


Risoluzione Spaziale

Parametri di esposizione: DFF = 150 cm50 kVp +/- 5 kVp10 uGy in ingresso al plate

Oggetto test a 45°

Criterio di accettabilita’:Il limite di risoluzione visivo deve essere maggiore o uguale al 90% della frequenzadi Nyquist fNy (1.41 * fNy se le barre sono a 45°)

Risoluzione Spaziale

Esperienza con plate AGFA MD4.0 e lettori CR85-x e CR35-X:

La risoluzione spaziale massima e’ leggermente inferiore ai limiti di tolleranzaadottate (varia fra 80% e 90% della fNy)

(Test di Huttner, gruppo di fenditure a 6.3 lp/mm)

+ metodo di valutazione quantitativo della modulazione

?

Funzionalita’ raggio laser

Visualizzare l’immagine con finestra di contrasto molto stretta

Verificare che il profilo sia a gradinoPer tutta la lunghezza del plate

Varie…

Software per misurare le distanze

Artefatti di Moire’(accoppiata griglia – pixel size)

Produttivita’ oraria dello scanner

Esempio: Griglia con 7lp/mm utilizzatacon sistema CR a risoluzionestandard (6lp/mm)

Esempio: Griglia con 7lp/mm utilizzata con sistema CR a risoluzione standard (6lp/mm)

Il protocollo di CQ per un sistema DR

Apparecchiature basate su sistemi Digitali Diretti (DR)

Active Matrix Flat PanelImagers (AMFPI)

Apparecchio DR con FP statico per grafiaFPI Trixell Pixium 4600 CsI-aSi (4-tiled) (Axiom Aristos FX, Siemens):

• campo 43cmx43cm, matrice 3000x3000 • pitch di campionamento di 143mm• ADC 14bit, immagine ricostruita a 12bit (gain ricostruzione a scelta),

AEC con “speed ISO”: 200,280,400,560,800

Apparecchio DR con FP dinamico per angiografia FPI (GE – Innova 3100) con scintillatore CsI-aSi mono-piastra

• campo 31cmx31cm, matrice 1024x1024• pitch di campionamento di 200mm

Fantoccio per Quality Assurance Program - QAP

Valutazione prestazioni mediante indici di qualità

R.F., Uniformità spaziale, MTF, RNS, SNR, bad R.F., Uniformità spaziale, MTF, RNS, SNR, bad pixel, ghost, basso contrasto, conviene anchepixel, ghost, basso contrasto, conviene anche NPS, NEQ,NPS, NEQ, DQE, IDQEDQE, IDQE

per diverse dosi in ingresso al rivelatore, consigliato intervallo da 0.5Gy a 40Gy

modalità “service” su immagini “raw data” o Dicom “DX for processing”. Con immagini “DX for presentation” occorre linearizzare la risposta PV vs. ESAK.

Riferimenti:• Linee guida AIFM• IEC 62220-1 (IEC 62220-1 2 e 3 per angio e mammo sono

work in progress)• Handbook of Medical Imaging vol. 1. SPIE Press (2000) • Letteratura di Medical Physics

Parametri da controllare

Misure preliminari

Scelta di una qualita’ del fascio X secondo protocollo clinico

Calibrazione apparecchio (ESAK vs mAs)

Set-up di misura ed esposizione flat-field•Misura del rendimento

•Esposizione “flat-field”

•Per indici qualità: fascio IEC-61267: RQA5RQA5 - RQA7 - RQA9- RQA7 - RQA9

•Per uniformità e costanza qualità fascio costruttore

•distanza fuoco-detettore >140cm

•Esposizione con e senza griglia

collimatore

detettore

fuoco

filtro

griglia

Tutte le valutazioni devono essere condotte su immagini convertite in dose

Correzione flat field and dark fieldFlat Panel DR: e’ un RIVELATORE unico

Procedura di omogeneizzazione per ogni pixel riguardo a:

offset (meno stabile nel tempo)guadagno (sensibilita’) (piu’ stabile nel tempo)

Correzione dei “bad pixel”

Calibrazione rivelatore

immagine

non corretta

esposizione a diversi valori di dose per fissare offset e guadagno di ciascun pixel della matrice e correggere l’immagine ricostruita

Procedura di flat field

Calibrazione • Attenzione alla presenza di griglia antidiffusione

Controllare presenza di bad pixels o bad lines

!! In tutte le misure utlizzare una modalita’ di esportazione delle immagini in cui i pixel values siano legati alla dose da una relazione analitica nota, e riportare tutte le misure in termini di dose

Immagine di buio

PV SD limite temperatura

dark field

13.31 0.47 10% rif. 42.5°C

esposizione a 40kVp 0.6mAs,

Schermo Pb 2mm e rivelatore se possibile fuori campo

Curva di risposta

y = 44.848x + 13.3R2 = 1

0

500

1000

1500

2000

2500

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

KERMA [Gy]

PV

R2 > 0.97

Non uniformità di rispostaDosi in ingresso di circa 2,5 uGy

ROI 3cm x 3cm sovrapposte di 1.5 cm nelle due direzioni

Segnale, rumore e rapporto segnale-rumore

Non uniformita’ di risposta

Qualche problema …

Su quale frazione del campo ?

Le grandezze devono essere definite con precisione !

•NU locale

•NU globale

•NU assoluta o integrale

Limiti ragionevoli ? Da validare !!

Non uniformità: istogramma ROI

Non uniformità di risposta

% Risposta Rumore SNR limiti

non uniformità differenziale

0.86 28.6 22.8 2 15 15

non uniformità globale 6.93 38.9 39.2 7 25 25

non uniformità integrale 3.66 33.4 26.5 5 20 20

Esposizione “flat-field” su tutto il campo 43cmx43cm

% Risposta Rumore SNR limiti

non uniformità differenziale

1.1 16.6 17.0 2 15 15

non uniformità globale 2.7 25.6 27.7 7 25 25

non uniformità integrale 1.9 16.2 17.9 5 20 20

Firenze23Gy

esposizione

43cm x 43cm

analisi

39cm x 39cm

Modena25Gy

Non uniformità: dipendenza dal campo

NU glob

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0.7 0.8 0.9 1

frazione campo

%

SignalNoiseSNR

rumore (integrale) vs. dose

rumore: varianza vs. KERMA70kV filtrazione: rame 0.6mm

1.00E-05

1.00E-04

1.00E-03

1.00E-02

0 10 20 30 40 50

KERMA [Gy]

A.U

.

Le componenti di rumore: rumore quantico rumore strutturato (moltiplicativo) rumore elettronico (additivo)

rumore quantico, rumore moltiplicativo, rumore elettronico

2

22

DDDRSD tot

Struttura del rumore

-> 3.11e-04

->7.8e-06

->8.8e-05 variazioni < 10% dal valore di riferimento

rumore nei FPD dinamici

rebinning 2x2

modalità fluoro impulsata, grafia (DSA)

risoluzione intera

SD = 13.19 SD = 19.7

Sensibilita’ a basso contrasto

Misura della LSF/ESFslit camera e edge (norma IEC)

esposizione slit e edge inclinati rispetto a griglia pixel:

angolo inclinazione <5° ottenuto come best fit dei baricentri delle singole LSF

MTF = FT{d/dx[ESF]}

LSF e ESF supercampionati

MTF = FT{[LSF]}

Calcolo MTF

fN

variazione <10% rispetto al costruttore ???

Presampling Modulation Transfer FunctionSiemens Aristos FX (Trixell Pixium 4600, pitch 143m)

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0 1 2 3 4 5 6

Frequency [mm-1]

MT

F

Artefatti: bad pixel

Taratura del sistema: analisi eseguita su immagini non corrette bad pixel sono sostituiti (via software) dal valore dei pixel vicini.

Criterio analisi: analizzare i pixel dell’immagineper cui il segnale > 7 volte la SD del valore medio nella regione.

frazione bad pixel =1.88 10-4

(180)

Persistenza immagini latenti: ghost

esposizione alto carico esposizione

ghost assente <0.5%

ROI 1ROI 2

basso carico(lag additivo)

alto carico(lag moltiplicativo)

DQE medio vs. dose ingresso

ADQE vs. KERMA70kV filtrazione: rame 0.6mm

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

KERMA [Gy]

<D

QE

>

800 560 400 280 200

ADQE=IDQE/(fmax-fmin)

Ottimizzazione uso apparecchio: punto di lavoro

Rapporto Segnale Rumore vs. dose ingresso

SNR 55 a 1.25Gy

SNR 82 a 2.5Gy (in un CR si ottiene a 5Gy)

SNR 118 a 5Gy

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

KERMA [Gy]

SN

R

800 560 400 280 200

Monitor: stato dell’arte

CRT (cathode ray tube): monitor con tubo a raggi

catodici

LCD (liquid crystal display):monitor con matrice a cristalli

liquidi

LCD vs. CRTLCDLCD

•Geometria perfetta•Effetto Pixelatura (linee nere tra pixel)•MTF quasi perfetta (MTF 1) •Sharpness uniforme•600:1 rapporto contrasto (stanza al buio)•Rapporto di contrasto dipendente da angolo di vista•Bianco “tipo LCD”•Nero più chiaro•Bassa riflessione luce ambientale•Minore stabilità•Velocità di risposta minore•Persistenza immagine•Invecchiamento della backlight•Invecchiamento indipendente dalla luminosità•Nuova Tecnologia•Basso consumo di energia •Assenza di flickering

CRTCRT•Geometria da correggere•Immagine continua•Modulation Transfer Function (MTF <1)•Sharpness meno uniforme•1000:1 rapporto contrasto (stanza al

buio) •Rapporto di contrasto indipendente da angolo di vista•Nero “tipo CRT” •Nero molto scuro•Alta riflessione luce ambientale•Buona stabilità•Velocità di risposta “istantanea”•Bassa persistenta immagine •Invecchiamento del fosforo •Invecchiamento dipendente dal contenuto dell’immagine•Tecnologia matura•Alto consumo di energia•Flickering dell’immagine

Dimensioni Singolo o doppio monitor da 18” a 21”

Dimensione tipica del pixel del monitor: 150 µm a 300 µm

Risoluzione o dimensione tipica della matrice del quadro e numero totale di pixel (MegaPixel):

1.3MP : 1024 x 1280 (rapporto di formato 5/4) 2MP : 1280 x 1600 (rapporto di formato 4/3) 3MP : 1536 x 2048 (rapporto di formato 4/3) 5MP : 2048 x 2560 (rapporto di formato 4/3)

Intervallo di luminosità

La luminanza massima dipende dal tipo di display: 2000 - 4000 cd/m2 per un negativoscopio per film 200 - 400 cd/m2 per un monitor diagnostico a CRT 500 - 700 cd/m2 per un monitor diagnostico a LCD

La luminanza minima (nero) dipende da: tipo di display (riflessioni e diffusioni di luce all’interno dello

schermo) condizioni di luce ambientale con un CRT si ottiene una luminanza minima più bassa.

Rapporto di contrasto (Lmax/Lmin) almeno 240:1 (ottimale 600:1)

Alcune grandezze fotometriche

Lumen [lm]

Energia luminosa [lm*s]

Intensita’ luminosa

Luminanza [lm/(sr*m2)]=[cd/m2]=[nit]

Illuminanza [lm/m2]=[lx]

[W]=[J/s] (in cui l’energia e’ pesata con

una funzione psicofisica di equivalenza in visibilita’)

[J]

Intensita’ luminosa

energia della luce visibile emessa in un secondo da una superficie unitaria in un anglo solido unitario

Descrive la potenza luminosa che colpisce una superficie

Grandezza fotometrica Equivalente dimensionale o definizione

Catena visualizzazione immagineStandard DICOM

Ottimizzazione durante Image Processing Standardizzazionesistemi di visualizzazione

..un po’ di nomenclatura…

Pixel ValueGrayscale values

p-values presentation valuesDDLMonitor characteristic function

Catena visualizzazione immagineValori numerici digitali in uscita dal rivelatore ->ADC

Correzioni di Flat field, guadagno, rebinning…

Salvattaggio su disco come matrice numerica di pixel o voxel (pixel values o grayscale values, tipicamente 12 o 16 bit per pixel

Image processing addizionale (windowing, filtri di vario tipo, inversione,…)

Immagine “raw” in uscita dalla modalita’ 1001010100011111..

Presentation Values (p-values) inviati al sistema di visualizzazione

..entra in gioco il sistema di visualizzazione…

Presentation Values (p-values) inviati al sistema di visualizzazione

Valori digitali per comandare l’hardware (DDL)

Immagine presentata al display (in termini di luminanza)

L.U.T

Characteristic Function (da DDL a luminanza)

L.U.T

C.F.

..entra in gioco il sistema di visualizzazione…

L.U.T

C.F.

Lo standard DICOM introduce una funzione che mappa i p-values in DDL in modoche uguali variazioni di luminosita’ siano dovute ad uguali variazioni in p-values

Curva caratteristica (mappa DDL in luminanza)Non tiene conto della luce ambientale

Display Function (mappa DDL in luminanza)Tiene conto degli effetti della luce ambientale

Linearizzazione della percezione

La GSDFIntroduzione del concetto di

Grayscale Standard Display Function

L.U.T

C.F.

GSDFda p-values a log luminance

Sistema di visualizzazionestandardizzato

Valutazione delle prestazioni

AAPM

AAPM Task Group 18

Assessment of Display Performance for Medical Imaging System

Altri riferimenti:

•Recommended Pratice SMPTE

•DICOM 3 (parte 14)

•AIFM: Report (2002)

•Norma CEI EN 31223-2-5

Immagini test “TG18-xxxx” prodotte dal gruppo di lavoro

Tipologie di controlli

1. Controlli qualitativi con immagini test di uso generale

2. Controlli quantitativi con immagini test dedicate per la valutazione separata e per la quantificazione numerica di alcuni fattori di qualità,

es: risoluzione, scala di contrasto, uniformità etc..

3. Controlli avanzati: strumentazione dedicata impiegata per lo più dal costruttore per la misura di caratteristiche particolari,

es: risposta angolare, riflettività dello schermo ..

Principali parametri da verificare

La calibrazione della scala dei grigi e il suo controllo nel tempo è il primo passo per la messa a punto di un sistema di refertazione a monitor (soft-copy)

Alcuni altri parametri di qualità dei monitor:

scala dei grigi

luminanza del bianco e del nero e rapporto di contrasto

uniformità

risoluzione orizzontale e verticale

rumore

glare

riflessione luce ambientale

Calibrazione secondo lo standard DICOM (PS 3.14)

La curva Dicom oltre a risolvere l’inconsistenza nella visualizzazione delle immagini fra monitor diversi linearizza anche la risposta percettiva del sistema occhio-cervello nella visione di dettagli a basso contrasto su tutta la scala luminosa.

Linearizzazione della percezione

Stesso numero di Just Noticeable Difference

= Stesso contrasto percepito

Nonostante differenti variazioni della luminanza assoluta

Linearizzazione della percezioneIl numero di differenze di grigio che possono essere percepiti in una immagine radiografica dipendono dai valori Lmax e Lmin

Lm in (cd/m 2)

Lm ax (cd/m 2)

Just noticeable d ifferences (JN D )

0 ,5 120 450 1 240 530 2 480 600 5 1200 680

10 2400 730

Da DDL a P-values

GSDF

CC

LUT

Curva caratteristica e calibrazioneIl computer a cui è connesso il monitor, e dotato della scheda grafica opportuna (con look-up table programmabile), deve essere corredato di un programma di calibrazione della curva di risposta luminosa.

Si possono presentare due casi:

Monitor dotato di sensore interno: deve essere lanciato il programma di calibrazione il quale genera una serie di immagini uniformi a luminosità crescente e il sensore interno ne misura la luminanza.

L’operatore deve solo scegliere il tipo di curva di calibrazione (Dicom, lineare, gamma etc.) e i valori massimi (bianco) e minimi (nero) di luminosità a cui fare lavorare il monitor. Dopo aver misurato la curva caratteristica il programma calcola la tabella di look-up necessaria per ottenere la curva di risposta effettiva voluta, e la memorizza permanentemente nella scheda grafica o in una memoria del monitor.

Curva caratteristica e calibrazioneMonitor dotato di sensore esterno: il sensore esterno deve essere collegato alla porta seriale del computer o a una porta dedicata sullo stesso monitor. Relativamente al programma di calibrazione valgono le considerazioni del caso precedente. In questo caso però il misuratore deve essere appoggiato al centro dello schermo dove viene visualizzato un quadrato a luminosità crescente.

Verifica della calibrazione: deve essere misurata di nuovo la curva di risposta e confrontata con la curva impostata (es: Dicom). Se il programma genera una “funzione d’errore” (scarti) e lo scarto massimo di calibrazione il valore deve essere confrontato con la specifica del costruttore ed eventualmente, se fuori tolleranza, ripetere la calibrazione.

…calibrazione e verificaSe il sistema non fornisce automaticamente le immagini per la calibrazione, vi sono 18 immagini del TG18 (TG18-LNxx).

Le stesse immagini possono essere usate per la verifica (Dicom compliance) della calibrazione

Deve inoltre essere verificata la costanza del livello di bianco e di nero.

Esempio: calibrazione con curva DicomMonitor CRT 5MP

0.10

1.00

10.00

100.00

1000.00

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

DDL

Lu

min

ance

(cd

/m2)

Dicom

GDF

DDL (digital driving level) normalizzati

Curve GSDF per un monitor LCDMonitor LCD 3MP

0.1

1

10

100

1000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

DDL

Lu

min

ance

(cd

/m2)

CurvaCaratt.

GSDF

LUT di correzione per taratura Dicom (Monitor CRT)

0

256

512

768

0 256 512 768

Input Index

Ou

tpu

t In

de

x

LUT-Dicom

LUT-Lin

… verifica calibrazione1. Si misura di nuovo la curva di risposta (L vs. DDL)

2. Si confrontano i valori di L ottenuti con quelli teorici della GSDF e si calcola una funzione d’errore:

a) RMSE delle differenze dei JND rispetto al valore medio o come scarto della L rispetto a quella teorica (<1 molto buono, fra 1 e 2 accettabile, >2 non accettabile) .

b) FIT con curve di diverso grado: più alto è il grado peggiore è il conformance.

Si confrontano i valori con le specifiche del costruttore o con valori di base stabiliti al collaudo

Es: verifica di conformità della calibrazioneLuminance deviation relative to Dicom GSDF

-1.00

-0.80

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

0 200 400 600 800 1000

DDL

Lu

min

an

ce

De

via

tio

n (

cd

/m2 )2

DDL di solito sono 256 o 1024 valori

Instabilita’ emissione luminosa

Costanza del livello di “bianco”

Uniformità di visualizzazione luminosaImmagine test a 5 quadranti per la misura della non uniformità di luminosità del

monitor: TG18-UNl10 e TG18-UNL80 che corrispondono ad una luminosità che è rispettivamente il 10% e l’80% di quella massima.

Uniformità di visualizzazione luminosa

La non uniformità di luminanza è definita come il massimo scarto rispetto alla media del valore minimo e massimo misurato nelle cinque aree:

NU = 2 * (Lmax- Lmin)/(Lmax+ Lmin) * 100

Deve essere usato un sensore di luminanza e appoggiato nei 5 diversi quadranti per misurarne la luminosità. Questa operazione non è vincolata alla presenza di un programma presente nel software di qualità del monitor, anche se molti programmi prevedono comunque tale semplice test.

Oltre all’indice sintetico di non uniformità percentuale NU è utile, per avere una visione diretta della variabilità di risposta luminosa, riportare i valori della misura come scarto relativo al centro dello schermo, come nell’immagine seguente …

… uniformità

NU = 11.1 %

scarto max assoluto rispetto al centro = 10.5%

92 89.5

100

97.6 92.4

… uniformità

165 165

195

174 177

differenza (%) rispetto al centro

(15%) (15%)

(0%)

(11%) (9%)

valori di luminanza

NU = 16.7 %

scarto max assoluto rispetto al centro = 15 %

Immagini test per valutazione complessiva della

qualitàPer poter verificare visivamente che i dispositivi usati per la visualizzazione dell’immagine abbiano qualità idonea a massimizzare le informazioni per l’osservatore sono in uso in molti sistemi immagini test di tipo “general purpose”.

Il più diffuso è quello SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers), mentre il più recente test dell’AAPM il TG18-QC, sta rapidamente diffondendosi per una valutazione un po’ più approfondita della qualità di visualizzazione di un monitor.

Tali immagini permettono di valutare la corretta rappresentazione della scala dei grigi, della risoluzione orizzontale e verticale ad alto contrasto, della risoluzione a basso contrasto, della distorsione geometrica, di eventuali artefatti nella transizione fra zone chiare e scure etc…

AAPM TG18 Test Patterns

Immagine test TG18-QCDiversi aspetti possono essere valutati visivamente:

• Risoluzione alto e basso contrasto

•Distorsione

•Scala dei grigi e trasferimento di contrasto

•Uniformità

Immagine test SMPTE

6

12

2 2

2

2

3

6

4

5

6

Analisi immagine SMPTESi verifica la corretta visualizzazione di un Fantoccio SMPTE le cui caratteristiche sono:1. Lo sfondo del fantoccio SMPTE è un grigio uniforme al 50% del livello massimo. Questo permette di rivelare ogni problema di uniformità e artefatti delle immagini.

12

2 2

2

2

3

6

4

5

6

Analisi immagine SMPTE2. Le sezioni risoluzione ad alto e basso contrasto sono incluse nel fantoccio SMPTE al centro e ai 4 angoli. I test a basso contrasto sono della stessa frequenza, ma variano in contrasto dal 1% al 5%. Le sezioni ad alto contrasto presentano una modulazione in intensità del 100% ma variano in frequenza fino al limite massimo corrispondente ad una variazione pari alla dimensione del pixel (ad esempio un pixel bianco seguito da uno nero: frequenza di Nyquist).

12

2 2

2

2

3

6

4

5

6

Analisi immagine SMPTE3. Lo sfondo del fantoccio SMPTE è quadrettato (linee al 75% del livello massimo): questo evidenzia la presenza/assenza di distorsioni spaziali. 4. Un bordo (linea al 75% del livello massimo) circonda l'intero fantoccio e permettere di verificare se il fantoccio SMPTE è visualizzato o stampato nella sua interezza.

12

2 2

2

2

3

6

4

5

6

Analisi immagine SMPTE5. Una scala di grigi è posizionata all'intorno del centro dell'immagine al fine di valutare, nel limite del possibile, variazioni non uniformi della scala di luminosità.Il range dinamico dell'immagine viene rappresentato in undici gradini dallo 0% al 100% (con incrementi del 10%). Completano la scala dei grigi, degli inserti quadrati sovrapposti, con incrementi del 5%, su fondo nero e su fondo bianco (5% su 0% e 95% su 100%). Questi ultimi due step sono più difficili da vedere perché sono agli estremi della scala di luminosità. Sempre questi due inserti forniscono un riferimento utile per l'aggiustamento del contrasto e della luminosità del monitor che devono essere regolati in modo da permettere di evidenziarli entrambi.

Analisi immagine SMPTE6. Una coppia di finestre con estese zone di bianco su nero e nero su bianco permette di verificare il comportamento del sistema a prove di "stress" alle basse frequenze. Un sistema che funzioni correttamente deve essere in grado di riprodurre il gradino tra inserto nero e bianco in modo netto, senza ombreggiature, sconfinamenti, tremolii o macchie.

Analisi immagine SMPTEMetodo1- Analisi dell’immagine SMPTE sui monitor usati.2- Valutazione se visibile il dettaglio 5% su 0% e 95% su 100%. 3- Valutazione delle barre di risoluzione al centro e ai bordi dell’immagine sia in alto che in basso contrasto.. 4- Osservare eventuale presenza di distorsione geometrica5- Verificare il bordo fra nero e bianco e bianco e neroTolleranzaI gradini della scala dei grigi tutti risolvibili e simili per ogni monitor calibrato. I dettagli 5% su 0% e 95% su 100% devono essere chiaramente visibili. Le risoluzioni orizzontali e verticali non devono differire più del 20%. Non vi devono essere aloni intorno alle zone ad alto contrasto (rettangolo nero su sfondo bianco e viceversa). La griglia deve essere riprodotta senza distorsione o asimmetria.

Illuminazione della sala di refertazione

La riflessione della luce ambientale dovrebbe essere inferiore al 20% della luminanza minima

Riflessione luce ambientale

Trasferimento del contrasto a diversi livelli di grigio

Immagine (TG18-BR) (TG18-BR) (test di Briggs)

Valutazione del trasferimento del contrasto a

diversi livelli di luminosità e per dettagli di diversa

dimensione. Un buon test di “qualità globale”

•4 quadranti con 8 pannelli ciascuno;

•ciascun pannello contiene un pattern di 16 “checkerboard”

•il contrasto all’interno dei checkerboard, in termini di differenza di pixel-value nei 4 quadranti, è di 1, 3 , 7 e 15.

Per ogni pannello indagato è assegnato uno score in base al più piccolo checkerboard risolto da scala (da 4 a 90)

Score di Briggs

Trasferimento del contrasto (CRT)Test di Briggs -

5MP CRT Barco MD521 MKII

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0-7 35-42 71-78 106-113 142-149 177-188 213-220 248-255

T-2 T-6 T-7 T-3 T-4 T-8 T-5 T-1

DDL

SC

OR

E contr 1contr 3contr 7contr 15

Test di Briggs 5MP LCD Barco Coronis

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0-7 35-42 71-78 106-113 142-149 177-188 213-220 248-255

T-2 T-6 T-7 T-3 T-4 T-8 T-5 T-1

DDL

SC

OR

E contr 1contr 3contr 7contr 15

Trasferimento del contrasto (LCD)

Confronto CRT/LCD

Abbiamo introdotto un indice sintetico IQS per confrontare velocemente i risultati fra sistemi diversi, oppure relativamente allo stesso monitor ma in condizioni diverse, ad esempio in presenza o meno della calibrazione con GSDF oppure ripetendo il test per verificare l’effetto della disomogeneità di luminanza.

IQS = somma degli score di Briggs pesati di un fattore 1, 1/2 , 1/4, 1/8

IQS n. el. alta risoluzione

CRT 33.2 0

LCD 42.1 9

GlareLa luce diffusa proveniente dall’interno dello schermo crea una luminosità diffusa e una velatura che riducono il contrasto.

Rapporto di glare GR = (LB-LN)/(L-LN) basso glare alto GR (>400)

LLB LN

Controlli periodiciI controlli sui monitor per refertazione devono essere eseguiti dai fisici sanitari (FS) e dai tecnici T.S.R.M. (TR) con le seguenti frequenze e tolleranze:(le frequenze indicate per i controlli di costanza sono quelle consigliate, ma possono essere modificate in funzione delle singole realtà operative e dell’uso intensivo dei sistemi di osservazione. In particolare i controlli qualitativi con frequenza più alta possono anche essere effettuati direttamente dall’utilizzatore e non sono necessariamente oggetto di registrazione).

DISPOSITIVI DI VISUALIZZAZIONE

Parametri Accett. Stato Costanza Frequenza Tolleranza

Luminositàbianco/nero

XFS,TR

XTR

XTR

trimestrale+5%

Calibrazionescala dei grigi

XFS,TR

XTR

XTR

trimestraleSD<1 cd/m2

Non uniformità di campo

XFS,TR

XTR

XTR

semestrale15%

Valutazione immagine SMPTE,TG18-QC

XFS,TR

XTR

XTR

settimanale test di accettazio

ne

Riflessione luce esterna

XFS,TR

XTR

XTR

annuale <20% nero

Refertando qua e là…

“According to the AAPM professional guidelines (AAPM 1994), the performance assessment of

electronic display devices falls within the professional

responsibilities of medical physicists in healthcare institutions. “

American Association of Physicists in Medicine (AAPM), Task Group 18

Assessment of Display Performance forMedical Imaging Systems

Public Draft (version 7.1), October 17, 2001

“The intent of this document is to provide standard guidelines to practicing medical

physicists [……] for the performance evaluation of electronic display devices intended for

medical use”

Immagini capovolte

Riconoscimento immagini

C’è un cane sotto un albero in giardino


Cavalli con montagna innevata sullo sfondo


Allontanati dal monitor e vedrai la scritta Jesus.


Allontanati dal monitor e vedrai la scritta Lift.

Predisposizione

Al Gore? No, è sempre Clinton con i capelli e la giacca più scuri

Guarda l'immagine qui sotto e rispondi velocemente:

chi è l'uomo dietro a Clinton?

Predisposizione

Coca Cola? No, Coca Coca

Leggi velocemente la scritta qui sotto

Predisposizione

Una B o un 13?

Disturbi visivi

Disturbi visivi

I cerchi poggiano tutti su una stessa linea retta

Disturbi visivi

Il cerchio sembra irregolare, invece è perfettamente rotondo

Disturbi visivi

Le linee rosse sono rette e perfettamente parallele

Continuità

Classico esempio di figura che produce un effetto fastidioso. Fissa per un po' l'immagine e poi sposta lo sguardo su un muro bianco. Vedrai un effetto interessante...

TSRM Walter Antonucci

Qualità del servizio in una uo di bioimmagini digitale

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