Evaluation of iterative reconstruction algorithm in multidetector computed tomography

Multi Detector Computed tomography (MDCT) is one of the basic imaging modalities in clinical radiology. Reconstruction algorithms are the most important asset of computed tomography nowadays. Iterative algorithms evolution enables reconstructed images with lower noise levels. Optimization and evalua...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Ταχλαμπούρης, Βασίλειος
Άλλοι συγγραφείς: Tachlampouris, Vasileios
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2020
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/14208
id nemertes-10889-14208
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic ASIR
Computed tomography
Αλγόριθμος ανακατασκευής
Αξονική τομογραφία
spellingShingle ASIR
Computed tomography
Αλγόριθμος ανακατασκευής
Αξονική τομογραφία
Ταχλαμπούρης, Βασίλειος
Evaluation of iterative reconstruction algorithm in multidetector computed tomography
description Multi Detector Computed tomography (MDCT) is one of the basic imaging modalities in clinical radiology. Reconstruction algorithms are the most important asset of computed tomography nowadays. Iterative algorithms evolution enables reconstructed images with lower noise levels. Optimization and evaluation of iterative algorithms in computed tomography is an ongoing process. Computed Tomography Texture Analysis (CTTA) has a great impact in image analysis. Most recent studies suggest that CTTA may add informations and even help clinical diagnosis. There is, a great number of pub-lished studies mentioning the use of reconstructed images from phantoms, anthropomorphic phantoms and even clinical data to evaluate hybrid iterative algorithms reconstruction techniques in multiple detector computed tomography of all vendors. Most frequently used image quality indices include: noise, noise power spectrum, standard deviation, signal to noise ratio, contrast to noise ratio, low contrast resolution and most recently first order statistics: standard deviation, mean, min, max, skewness, kurtosis and entropy. Open issues include appropriate Iterative Reconstruction blending, for specific clinical protocols that ensure noise reduction, acceptable CNR levels, diagnostical image texture in the reconstructed images. Quantitative image quality evaluation on phantom image data is a prerequisite for patient dose optimization. This study focuses on the quantitative evaluation of image quality indices using standard deviation, CNR, first and second order statistics to evaluate General Electric hybrid iterative algorithm ASIR (Adaptive Statistical Iterative Reconstruction) performance using phantom data. The aim of this study is to evaluate the effect of ASIR reconstruction blending on multi-detector computed tomography image quality, assessing the effect of exposure settings and IR blending on image quality indices: Noise, CNR, First order Statistics. This study also embodies an entrepreneurial evaluation of Second order statistics .There is a presentation of second order statistics features that seem to contribute in image texture analysis such as ASM (Angular Second Moment), IDM(Inverse Difference Moment), second order Entropy, second order Contrast, Correlation. Images were acquired using 2 types of phantoms 1)Mini CT QC Phantom (nuclear associates 76-430) and 2) standard homogenous General Electric acrylic phantom .Mini CT QC Phantom consists of 7 parts with 7 dif-ferent materials : Bone equivalent, Polyethylene, Polystyrene, Plastic Water, Nylon, Polycarbonate and a homogenous region simulating soft tissue. Results validate the effect of milliamper (mA) via Noise Index manipulation and ASIR blending on recon-structed image noise and CNR. First and Second order texture features were also capable of capturing image quality alterations, due to exposure and ASIR blending parameters.
author2 Tachlampouris, Vasileios
author_facet Tachlampouris, Vasileios
Ταχλαμπούρης, Βασίλειος
author Ταχλαμπούρης, Βασίλειος
author_sort Ταχλαμπούρης, Βασίλειος
title Evaluation of iterative reconstruction algorithm in multidetector computed tomography
title_short Evaluation of iterative reconstruction algorithm in multidetector computed tomography
title_full Evaluation of iterative reconstruction algorithm in multidetector computed tomography
title_fullStr Evaluation of iterative reconstruction algorithm in multidetector computed tomography
title_full_unstemmed Evaluation of iterative reconstruction algorithm in multidetector computed tomography
title_sort evaluation of iterative reconstruction algorithm in multidetector computed tomography
publishDate 2020
url http://hdl.handle.net/10889/14208
work_keys_str_mv AT tachlampourēsbasileios evaluationofiterativereconstructionalgorithminmultidetectorcomputedtomography
AT tachlampourēsbasileios axiologēsēanadromikoualgorithmouanakataskeuēsstēnypologistikēaxonikētomographiapollaplōnanichneutōn
_version_ 1771297181094903808
spelling nemertes-10889-142082022-09-05T06:57:16Z Evaluation of iterative reconstruction algorithm in multidetector computed tomography Αξιολόγηση αναδρομικού αλγορίθμου ανακατασκευής στην υπολογιστική αξονική τομογραφία πολλαπλών ανιχνευτών Ταχλαμπούρης, Βασίλειος Tachlampouris, Vasileios ASIR Computed tomography Αλγόριθμος ανακατασκευής Αξονική τομογραφία Multi Detector Computed tomography (MDCT) is one of the basic imaging modalities in clinical radiology. Reconstruction algorithms are the most important asset of computed tomography nowadays. Iterative algorithms evolution enables reconstructed images with lower noise levels. Optimization and evaluation of iterative algorithms in computed tomography is an ongoing process. Computed Tomography Texture Analysis (CTTA) has a great impact in image analysis. Most recent studies suggest that CTTA may add informations and even help clinical diagnosis. There is, a great number of pub-lished studies mentioning the use of reconstructed images from phantoms, anthropomorphic phantoms and even clinical data to evaluate hybrid iterative algorithms reconstruction techniques in multiple detector computed tomography of all vendors. Most frequently used image quality indices include: noise, noise power spectrum, standard deviation, signal to noise ratio, contrast to noise ratio, low contrast resolution and most recently first order statistics: standard deviation, mean, min, max, skewness, kurtosis and entropy. Open issues include appropriate Iterative Reconstruction blending, for specific clinical protocols that ensure noise reduction, acceptable CNR levels, diagnostical image texture in the reconstructed images. Quantitative image quality evaluation on phantom image data is a prerequisite for patient dose optimization. This study focuses on the quantitative evaluation of image quality indices using standard deviation, CNR, first and second order statistics to evaluate General Electric hybrid iterative algorithm ASIR (Adaptive Statistical Iterative Reconstruction) performance using phantom data. The aim of this study is to evaluate the effect of ASIR reconstruction blending on multi-detector computed tomography image quality, assessing the effect of exposure settings and IR blending on image quality indices: Noise, CNR, First order Statistics. This study also embodies an entrepreneurial evaluation of Second order statistics .There is a presentation of second order statistics features that seem to contribute in image texture analysis such as ASM (Angular Second Moment), IDM(Inverse Difference Moment), second order Entropy, second order Contrast, Correlation. Images were acquired using 2 types of phantoms 1)Mini CT QC Phantom (nuclear associates 76-430) and 2) standard homogenous General Electric acrylic phantom .Mini CT QC Phantom consists of 7 parts with 7 dif-ferent materials : Bone equivalent, Polyethylene, Polystyrene, Plastic Water, Nylon, Polycarbonate and a homogenous region simulating soft tissue. Results validate the effect of milliamper (mA) via Noise Index manipulation and ASIR blending on recon-structed image noise and CNR. First and Second order texture features were also capable of capturing image quality alterations, due to exposure and ASIR blending parameters. Η αξονική τομογραφία πολλαπλών ανιχνευτών αποτελεί μια από τις σημαντικότερες απεικονιστικές μεθόδους στην κλινική ακτινολογία. Οι αλγόριθμοι ανακατασκευής αποτελούν το σημαντικότερο πλεονέκτημα της υπολογιστικής τομογραφίας στις μέρες μας. Η εξέλιξη των επαναληπτικών αλγορίθμων ανακατασκευής επιτρέπει την ανακατασκευή εικόνων με χαμηλότερα επίπεδα θορύβου. Η βελτιστοποίηση και η αξιολόγηση των επαναληπτικών αλγορίθμων ανακατασκευής στην αξονική τομογραφία είναι μια διαδικασία εν εξελίξει. Η ανάλυση υφής στην υπολογιστική τομογραφία (Α.Υ.Υ.Τ.) έχει μεγάλο αντίκτυπο στην ανάλυση εικόνας. Οι πιο πρόσφατες μελέτες προτείνουν ότι η Α.Υ.Υ.Τ. μπορεί να προσθέσει πληροφορίες και ακόμα και να επιβοηθήσει την κλινική διάγνωση. Υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός δημοσιευμένων μελετών όπου γίνεται αναφορά στη χρήση ανακατασκευασμένων εικόνων που εξάγονται με την χρήση phantoms και ανθρωπόμορφων phantoms ακόμα και κλινικών δεδομένων για την εκτίμηση των τεχνικών ανακατασκευής, με χρήση υβριδικών επαναληπτικών αλγορίθμων στην αξονική τομογραφία πολλαπλών ανιχνευτών όλων των κατασκευαστών. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι δείκτες ποιότητας εικόνας περιλαμβάνουν: τον θόρυβο, το φάσμα ισχύος θορύβου, την τυπική απόκλιση, τον λόγο σήματος προς θόρυβο, τον λόγο αντίθεσης προς θόρυβο, την ανάλυση χαμηλής αντίθεσης και πιο πρόσφατα τα χαρακτηριστικά υφής πρώτης τάξης: τυπική απόκλιση, μέση τιμή, ελάχιστη τιμή, μέγιστη τιμή , λοξότητα-ασυμμετρία , κύρτωση και εντροπία. Τα προς διερεύνηση θέματα περιλαμβάνουν την κατάλληλη μίξη( blending) επαναληπτικών αλγορίθμων ανακατασκευής, για εφαρμογή σε συγκεκριμένα κλινικά πρωτόκολλα που να εξασφαλίζει την μείωση του θορύβου, την ύπαρξη αποδεκτών επιπέδων σήματος, την διαγνωστική υφή των ανακατασκευασμένων εικόνων. Η ποσοτική αξιολόγηση της ποιότητας εικόνας με χρήση δεδομένων που βασίζονται σε phantoms αποτελεί προαπαιτούμενο για την βελτιστοποίηση της αποδιδόμενης δόσης ακτινοβολίας στον εξεταζόμενο. Αυτή η μελέτη εστιάζει στην ποσοτική αξιολόγηση των δεικτών ποιότητας εικόνας . Μελετώνται: η τυπική απόκλιση, o λόγος αντίθεσης προς θόρυβο, τα χαρακτηριστικά υφής πρώτης και δεύτερης τάξης με σκοπό την αξιολόγηση των επιδόσεων του υβριδικού αλγορίθμου ανακατασκευής ASIR (Adaptive Statistical Iterative Reconstruction) της General Electric, με χρήση δεδομένων που εξάγονται από phantom. Ο σκοπός αυτής της μελέτης είναι η αξιολόγηση της επίδρασης του ASIR blending στην ποιότητα εικόνας της αξονικής τομογραφίας πολλαπλών ανιχνευτών. Γίνεται εκτίμηση της επίδρασης του blending στους παράγοντες έκθεσης καθώς και στους δείκτες ποιότητας εικόνας: θόρυβος , λόγος αντίθεσης προς θόρυβο, χαρακτηριστικά υφής πρώτης τάξης. Αυτή η μελέτη πρωτοπορεί ως προς την αξιολόγηση των χαρακτηριστικών υφής δεύτερης τάξης. Γίνεται μια παρουσίαση των χαρακτηριστικών υφής δεύτερης τάξης που φαίνεται να συμβάλουν στην ανάλυση υφής της εικόνας όπως: ο ASM (Angular Second Moment), ο IDM(Inverse Difference Moment), καθώς και η εντροπία δευτέρας τάξης , η αντίθεση δευτέρας τάξης και το correlation. Έγινε λήψη εικόνων με την χρήση δύο ειδών phantoms: 1)Mini CT QC Phantom (nuclear associates 76-430) και 2) standard ομοιογενές ακρυλικό phantom της General Electric. To Mini CT QC Phantom αποτελείται από 7 τμήματα το καθένα εκ των οποίων αποτελείται από διαφορετικό υλικό: προσομοιωτής οστού, πολυαιθυλένιο, πολυστυρένιο, νερό, nylon, πολυανθρακικό και μια ομοιογενή περιοχή που προσομοιάζει τα μαλακά μόρια του ανθρωπίνου σώματος. Τα αποτελέσματα πιστοποιούν την επίδραση των miliamper (μέσω των εναλλαγών του δείκτη Noise Index) καθώς και του ASIR blending στον θόρυβο και στον λόγο αντίθεσης προς θόρυβο των τελικών ανακατασκευασμένων εικόνων. Τα χαρακτηριστικά πρώτης και δεύτερης τάξης ανίχνευσαν τις μεταβολές στην ποιότητα εικόνας που οφείλονταν στην εναλλαγή των στοιχείων έκθεσης και των παραμέτρων του ASIR blending. 2020-12-05T06:52:38Z 2020-12-05T06:52:38Z 2020-11-28 http://hdl.handle.net/10889/14208 en application/pdf