Ugrás a tartalomhoz

Orvosi leképezéstechnika

Balkay László (2011)

Debreceni Egyetem

6. fejezet - Digitális képfeldolgozás

6. fejezet - Digitális képfeldolgozás

Izotópdiagnosztikai képek számítógéppel segített feldolgozása

Míg régen a gamma-kamerás képek közvetlenül filmre készültek, ma számítógépes (digitalizált) képekkel dolgozunk. A kép nem egyszerűen szürke vagy színes árnyalatokkal megjelenített látványt, hanem számtáblázatot jelent, ahol a négyzetrácsos felosztásban minden egyes képelem tartalma a betegből a detektor megfelelő részére érkezett gamma-részecskék számát jelenti.

A képfeldolgozás általános céljai

A digitalizált képek és képsorozatok használata számos lehetőséget nyújt, mint azt a következő lapokon láthatjuk.

A kijelzés javítása

  • paletták

  • normalizálás, küszöbök

  • interpolálás

A digitális kép egy-egy eleme azt tükrözi, hogy a beteg testének megfelelő részéből hány beütés érkezett; ezt utólag színezve vagy szürkeárnyalatokkal szemléltethetjük. A paletta határainak alkalmas beállításával lehetővé válik, hogy a legaktívabb területnél lényegesen kisebb sugárzást kibocsátó részeket is jól és a környezetüktől elkülönítve vizsgálhassunk meg.

A színeket ill. árnyalatokat a beütésszámokhoz utólag rendelhetjük hozzá, változtathatjuk (ld. az ábrát). Ugyanazon kép különböző területein (pl. csontszcintigráfiánál a jóval aktívabb gerinc és a halványabb bordák táján) más-más fényesség-beállítással láthatók legjobban a részletek.

Ugyanaz a pajzsmirigy-kép különböző palettákkal (színskálákkal) kijelezve.

Pixelméret és zaj

Az izotópdiagnosztikai képek két legfőbb gyengéje a nagy zajtartalom és a korlátozott felbontás.

Nagyon fontos tudni, hogy a mért beütésszámok négyzetgyökös statisztikai hibája gamma-kamerás vetületi képeknél képelemenként értendő, tehát azt nagyban befolyásolja a választott képelemméret. Ha nagyobb képelemekbe gyűjtünk, csökken a kép zajossága, de veszíthetünk a részletgazdagságból.

Ezt szemlélteti az alábbi ábra, mely egy hátulnézeti csontszcintigramot mutat különböző begyűjtési és kijelzési paraméterekkel. Megjegyzendő, hogy az A és D, valamint a C és E ugyanaz a kép, csak színes illetve szürkeárnyalatos kijelzéssel. A gyakorlatban a csontszcintigramokat általában szürkeárnyalatokkal jelezzük ki, mert a színes képeken a színhatároknál nagyobb kontrasztot (radioaktivitás-különbséget) vélünk látni, mint ugyanazon szín árnyalatai között.

A, D: 128*128-as képmátrix

B: Ugyanez 64*64-es képen. A zaj csökkent, de a kép "darabosabbá" vált.

C, E: Utólag hiába interpoláljuk a 64*64-es képet a kijelzéshez 128*128-as mátrixszá, attól nem válik részletgazdagabbá.

F: Ha viszont a 128*128-as képen egy "helyreállító" szűrőt alkalmazunk, az hatékonyan csökkentheti a zajt anélkül, hogy lényegesen romlana a felbontás.

Közelítő szabály, hogy a statikus képekhez a vonalszétterjedési függvény félértékszélességének kb. 1/3-át válasszuk a képelem méretéül.

A képminőség utólagos javítása

  • zajcsökkentés

    • Poisson-eloszlású bomlás

    • szórás

  • részletgazdagság megtartása, javítása

Az előbb láthattuk, hogy megfelelő szűrők alkalmazásával a zaj csökkenthető, lehetőleg a részletgazdagságot is megőrizve. A képek utólagos simításával, szűrésével megkereshetjük a legjobb egyensúlyt a (Poisson-eloszlást követő statisztikus hiba miatti) zaj csökkentése és a részletgazdagság megőrzése között.

A képszűrőkről bővebben a következő fejezetben lesz szó.

Archiválás

A vizsgálati adatokat (képek, képsorok, ROI-k, görbék, szöveges eredmények, lelet) számítógépes adathordozón (CD, DVD, optikai lemez) tárolhatjuk. Ez nagyságrendekkel olcsóbb a filmek tárolásánál, és lehetővé teszi az adatok újbóli feldolgozását (esetleg más időpontban, más körülmények között megismételt vizsgálattal együtt, azzal közvetlenül összehasonlítva).

Képek összekapcsolása

  • egésztest-leképezés

  • hibrid leképező berendezések

  • térbeli illesztés (regisztráció)

  • együttes kijelzés (fúzió)

Az ún. "nagy látómezejű" kamerák detektormérete arra elég, hogy egy képbe egy felnőtt ember testszélességét befoglalja. A teljes testhossz egyidejű leképezésére alkalmas detektor túl drága lenne. Ezt úgy oldják meg, hogy a vizsgálóágy végigmozgatható a detektorok között, és ezzel szinkronizáltan a digitális kép megfelelő szeletébe folyik a begyűjtés – ezt egésztest-módnak nevezzük. (Ma általában a 2 detektoros kamerákat teszik alkalmassá egésztest-üzemmódra, így egyszerre gyűjthető be az elöl- és hátulnézeti kép.)

Egésztest csontszcintigram (PA: hátulnézet, AP: elölnézet)

Az ágymozgatás kétféle lehet:

  • Léptetés ("step and shoot"): Akkor használható, ha a látómező téglalap alakú. A detektorokat beállítjuk pl. a fej fölé-alá, álló helyzetben begyűjtünk egy képpárt, majd eltoljuk a vizsgáló ágyat a látómező (hosszanti) méretével, begyűjtjük a következő képet, s.í.t. (Nem téglalap alakú látómezőnél vagy lemaradnának a sarkok, vagy a látómezőnek csak a középső, téglalap alakú részét használhatnánk ki.)

  • Folyamatos mozgatás: az ágy (lassan) folyamatosan csúszik, eközben a digitális képen is csúszik az épp begyűlő szelet. Ez a módszer bármilyen alakú (pl. nyolcszögletű vagy akár kerek) látómezővel működik, de a kép szélső (hosszanti) sávjai valójában rövidebb ideig gyűlnek, mint a közepe, ha nem téglalap alakú a látómező. Ezért a szélső sávokat felszorozzák a tényleges gyűjtési idő arányában – ez azonban a relatív zajt nem javítja, vagyis a szélek zajosabbak lesznek a középső sávnál (ami általában nem igazán probléma).

Könnyen belátható, hogy ahhoz, hogy az összeszerkesztett kép elején és végén (vagyis pl. a fejnél és a lábnál) egy-egy képelem az állandó csúsztatás alkalmazásakor ugyanannyi ideig gyűljön, mint léptetéses üzemmódban, a teljes begyűjtési időt egy (hosszanti) látómező bejárási idejével meg kell nyújtani (vagyis a begyűjtés elején és végén "beúsztatási" és "kiúsztatási" idő is van). Egy felnőtt ember 160-200 cm-es testhossza a szokásos 40 cm körüli látómezővel 4-5 lépést igényel, a csúsztatásos módhoz tehát 20-25%-kal kell hosszabb begyűjtési idő. Emiatt téglalap alakú látómezővel általában léptetéses módban gyűjtjük be az egésztest-vizsgálatokat.

Összekapcsolhatunk különböző modalitású képeket (pl. SPECT és CT) is. Ilyenkor vagy a beteg változatlan testhelyzetében történik a két begyűjtés (hibrid berendezéssel), vagy utólag térben illeszteni kell a metszetsorozatokat.

Számszerű adatok nyerése

Valójában ez a legfontosabb cél, amiért digitális képeket kezdtek alkalmazni.

Hogyan, mit számolunk?

  • részterületekből

  • görbékből

  • különbségek

  • összevetés normál tartománnyal

  • viszonyítás:

    • beadott aktivitáshoz és testmérethez (SUV)

    • vérbeli koncentrációhoz

    • referencia-területhez

Mivel a kép eleve beütésszámokat tartalmaz, részterületeket (vetületi képen: ROI, "region of interest"; metszeti képsorozaton VOI: "volume of interest") kijelölve azok beütésszáma, ezzel a megfelelő szerv(rész)ek működése közvetlenül összehasonlítható.

A dinamikus vizsgálatok feldolgozásáról a következő szakaszban szólunk.