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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.
Teoria dei sistemi lineari (2)
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.
Teoria dei sistemi lineari (3)
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)
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
frequency (cycles/mm)
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
frequency (cycles/mm)
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
frequency (cycles/mm)
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
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
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
Uniformita’ di risposta
-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)
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
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"
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
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”
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
Immagini capovolte
Riconoscimento immagini
C’è un cane sotto un albero in giardino
Riconoscimento immagini
Cavalli con montagna innevata sullo sfondo
Riconoscimento immagini
Allontanati dal monitor e vedrai la scritta Jesus.
Riconoscimento immagini
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