Digitala röntgenbilder Charlotta Lundh Sjukhusfysiker, MFT Digital bild enligt Nationalencyklopedin, band 4.. bild som endast är definierad i ett bestämt antal punkter i vilka den endast kan anta ett begränsat antal värden. Vad menas med digital radiologi? Digital - analog Vad är digitalt i en digital röntgenbild?: bildelement (pixlar) gråskalenivåer Vad är det för speciellt med digitala bilder? Logistik: Lagras på datorer Skickas på nätverk kan granskas på monitorer Kan bildbehandlas: bättre skärpa - kantförstärkning bättre kontrast mindre brus Svärtningen är (nästan) oberoende av dosen 1
Viktigt att komma ihåg! Digital bildtagning har fyra helt separata steg Insamling av data Bildbehandling Visning Lagring Jämför med film som utför alla delarna utom bildbehandling, inget av stegen kan skiljas från de övriga. I digital bildtagning kan varje steg kontrolleras individuellt. Varje bild byggs upp av ett rutnät av bildelement (pixels - från engelskans picture elements) Varje bildelement har ett visst gråskalevärde (pixelvärde). Antal möjliga unika värden bestäms av kontrastdjupet. Bildmatris Bildmatrisens storlek Bildmatrisens storlek uttrycks ofta i antal tusen (K = kilo) bildelement i matrisens rader och kolumner. 1K=124. Ex: En 2K -matris betyder 248 x 248 bildelement. Storleken kan även uttryckas i MegaPixel vilket speglar det totala antalet (miljoner) pixlar. Ex: 2K -matris med 248 x 248 bildelement blir 4,2 MegaPixel. Bildmatrisens storlek SD-TV: 72 x 576 =,4 Megapixel HD-TV: 192 x 18 = 2,1 Megapixel Kompaktkameror: ~ 12 Megapixel 2
Bildmatrisens storlek Spatiell upplösning inom radiologi CT-bilder: 512x512, 124x124 Angiografi: 124x124 CR-bilder: 2x25 Generellt ökande Bildmatrisens storlek Spatiell upplösning antal pixlar i x- och y-led exempel 1x27 exempel 149x312 Kontrastupplösning Antal gråtoner att välja mellan i varje pixel Exempel: 2 gråtoner 1 Kontrastdjup 1 Kontrastupplösning Exempel: 4 gråtoner 3 1 2 3 1 2 3 3 Kontrastdjup 1 2 2 3
Konventionell film.5 mas 1 mas 2 mas underexponerad 4 mas (4) 8 mas 16 mas 32 mas 63 mas överexponerad Digitalt system.5 mas 1 mas (32) (16) 2 mas (8) 4 mas (4) 8 mas (2) 16 mas 32 mas 63 mas (1) (5) (25) Skärm/film: Svärtningsoptimering Digitalt: Brusoptimering Bildbehandling Bild 1 Bild 2 Bild 3 Bild 1-3: Olika stråldos! Sänk stråldoserna till den nivå där bruset blir nästan oacceptabelt högt! 4
Vad innebär bildbehandling? En manipulation av värdet i varje pixel antingen i varje enskild pixel för sig oberoende av omgivande pixlar eller beroende på omgivande pixlars värden Brusreducering: Medelvärde av flera pixlar Kantförstärkning: Subtraktion med suddig mask Svart "Svärtning" Vitt Exempel på olika fönstersättningar Dos till bildplatta (pixelvärde) Kantförstärkning DICOM I ett bildbehandlingsprogram kan t.ex. kanter förstärkas 5
Bild- och datainsamling Den digitala avdelningen har en mångfald av bildgivare En standardiserad metod att kommunicera mellan bildgivare och bildvisare, arkiv, etc. krävs Patient- och bildrelaterad information Den rena bildmatrisen måste kopplas ihop med patientdata för att kunna hanteras och hittas vid ett senare tillfälle. Patient- och bildrelaterad information Fönstersättningar och övriga inställningar måste på något sätt sparas för att inte gå förlorade. Originalbild Anpassa fönstersättningarttningar Arkiv DICOM-standarden DICOM står för Digital Imaging and Communications in Medicine och är en oerhört omfattande och komplex standard. Är inte bara ett sätt att lagra bilder utan är även en standard för hur olika bildhanterande utrustningar ska kommunicera med varandra. Täcker de flesta områden som vanlig röntgen, CT, MR, angio, ultraljud, nukleärmedicin m.m. 6
DICOM täcker det mesta i medicinsk avbildning DICOM överför inte bara radiologiska bilder, utan också: - Kardiologi (Angio, US, NM) - Onkologi (Fältkontrollbilder) - Dentalbilder - Patologi, Endoskopi, Mikroskopi, etc. 1993 1995 1996 1997 1998 1999 CT MR CR Second. Capt. (SC) X-Ray Cardio/Vasc X-Ray Fluoro US NM PET RT X-Ray Digital RAD X-Ray Digital Mammo X-ray Intra-Oral Stored Print Pathology, Optalmo. Waveform Structured Reporting Advanced MR 4 nivåer av information 1. Patient 2. Study 3. Series 4. Image Informationsmodell Each Series shall contain at least one Curve IE, VOI Lookup Table IE, Overlay IE, Modality LUT IE, Stored PrintIE, Presentation State IE, SR Document IE or Image IE. Store Skicka/lagra Query/Retrieve Fråga/hämta Print Printa bilder Work list Patientlista (från RIS) DICOM - tjänster exempel Modality Printer Print Store Store Print Work station Work list Results RIS Store Query/Retreive Archive Alla tjänster finns inte alltid i DICOM utrustning! DICOM-standarden Ingen utrustning uppfyller hela standarden utan endast valda delar. Vilka delar som uppfylls ska finnas angivet i ett conformance statement. Beskriver även hur bilder ska skickas, sparas, presenteras, m.m. 7
Conformance statement exempel CT Scanner Conformance Statement Workstation Conformance Statement Bildskärmar 1-CT STORAGE SCU 2-QUERY SCP 3-RETRIEVE SCP 4-MODALITY WORKLIST SCU SCU = Service Class USER SCP = Service Class PROVIDER 1-CT STORAGE SCP 2-QUERY SCU 3-RETRIEVE SCU 4-MR STORAGE SCP 5- BASIC PRINT SCU Varför bry sig om monitorer? Vad är en bild? Monitorer är länken mellan människa och PACS En bild är mer än lagrad data. Den enda del av en bild vi kan se är ljuset som bilddata ger upphov till. Men hur tolkas detta synliga ljus? 8
Bakgrund Hur kan man säkerställa att en bild ser likadan ut överallt där den visas? Hur optimerar man bildvisningen till det mänskliga synsystemet? Monitorer har olika ljusstyrka och står i rum med olika bakgrundsbelysning. God synbarhet Problem Dålig synbarhet Till vänster: Visning på ett bildvisningssystem med kontrast anpassad efter bilden/objektet Till höger: Samma bild på ett annat system med annan gråskala. Resultat: Ingen eller dålig kontrastupplösning Mål: En gråskala som är oberoende av visningsmedium Digital bild Monitor Printad bild Val av informationsmängd Förminskning reducerar storleken (och upplösningen) i alla tre dimensionerna Ett utsnitt visar all information i en viss del av bilden 9
1