Analisi Automatica degli Oggetti di Test di Leeds Test Objects Padova, 12 ottobre 2012

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1 AutoPIA Analisi Automatica degli Oggetti di Test di Leeds Test Objects Padova, 12 ottobre 2012

2 Agenda Perchè Automatizzare l'analisi Il Software AutoPIA L'Edizione Web 2

3 Agenda Perchè Automatizzare l'analisi Il Software AutoPIA L'Edizione Web 3

4 I Controlli di Routine Servono per monitorare le performance di un sistema di produzione delle immagini Consistono nel misurarne le performance confrontarle con quelle di riferimento (baseline) Si eseguono calcolando indici di qualità delle immagini (IQI) es. numero di dettagli visibili, livelli di grigio, SNR,... tenendo traccia della loro evoluzione temporale 4

5 Due Possibilità di Esecuzione I controlli di routine possono essere effettuati: Manualmente Automaticamente con l'ausilio di un software 5

6 Gli Indici di Qualità Più Semplici Consistono nel Contare i dettagli Misurare i livelli di grigio Risultano Essere veloci Fornire poca informazione 6

7 Indici di Qualità Avanzati Consistono nel Individuare delle aree di interesse nell'immagine Estrapolarne dei dati Valore medio di grigio, deviazione standard,... Calcolare il valore Dettagli, sfondo,... Rapporto segnale rumore, rapporti tra contrasti,... Sono Complessi da effettuare Forniscono più informazione e di maggiore qualità 7

8 Confronto Tra Indici 8

9 La Qualità Costa L'analisi manuale implica uno spiacevole tradeoff tra la bontà dei controlli e il loro costo L'analisi manuale è Soggettiva Sensibile alle variazioni inter- e intra- osservatore E pertanto risulta Non affidabile Contestabile 9

10 Soluzione: l'analisi Automatica Analisi manuale Di qualità, ma costosa Analisi Automatica oppure Economica, ma superficiale Soggettiva Inaffidabile Contestabile 10 Economica (il PC è più veloce e costa meno) Efficace (è più sensibile e precisa) Oggettiva (non richiede valutazioni umane) Riproducibile (fornisce sempre gli stessi risultati)

11 Agenda Perchè Automatizzare l'analisi Il Software AutoPIA L'Edizione Web 11

12 AutoPIA Automatic Phantom Image Analysis Uscito nell'ottobre 2011 Contiene l'esperienza accumulata dal 1995 Compatibile con i seguenti fantocci TOR 18FG PIX 13 TOR CDR TOR MAX/MAS TO 20/16/12/10 12

13 Indici di Qualità (1) Dettagli a basso contrasto (5.6mm) Rapporto contrasto rumore (CNR) Dettagli ad alto contrasto (0.5mm e 0.25mm) Rapporto contrasto rumore (CNR) Contrasto dettagli compatti (DCC) Scala di grigi Contrasto relativo 13

14 Indici di Qualità (2) Pattern di risoluzione ad alto contrasto Frequenza corrispondente a MTF 50%, 20% e 5% Cut off Microparticelle Rapporto di varianza 14

15 Rapporto Contrasto Rumore (CNR) μ d μ b CNR= σb Dove μ d livello medio della ROI dettaglio μ b livello medio della ROI background σ b deviazione standard della ROI background 15

16 Contrasto Dettagli Compatti (DCC) PCNR DCC = i i n Dove i indice su un insieme di punti luminosi e vicini PCNRi CNR sul punto i-esimo n il numero di punti considerati 16

17 Contrasto Relativo RC = μ d μ b μb Dove μ d livello medio della ROI dettaglio μ b livello medio della ROI background 17

18 Modulation Transfer Function (1) I valori sono calcolati in base a: Droege RT, Morin RL A practical method to measure the MTF of CT scanners Med Phys Sep-Oct;9(5): La relazione tra MTF e distribuzione standard π 2 M ( f ) 4 M0 se f f c / π 2 M (3f ) M (5f ) M (7f ) 2 M ( f ) 4M f < f c /3

19 Modulation Transfer Function (2) 19

20 Rapporto di Varianza VR= σ σ 2 d 2 b Dove 2 σ d la varianza nella ROI dettaglio 2 b σ la varianza nella ROI background 20

21 Demo 21

22 It Is a Simple Windows Application 22

23 Open a DICOM Image 23

24 Analyse The Image 24

25 Visualize The Results 25

26 Store The Results 26

27 Visualize Control Charts 27

28 Drill Down (1) 28

29 Drill Down (2) 29

30 Drill Down (3) 30

31 Sufficiente? Facciamo un paio di conti: ( ) x CNR (11+11) x DCC 10 x Contrasto relativo 26 x MTF 15 x Rapporti di varianze 107 indici di qualità!!! Non sono sufficienti. Sono troppi. Va inoltre valutata la stabilità 31

32 Rapporto Contrasto Rumore (CNR) CNR 5.6mm #1 5.6mm #2 5.6mm #3 5.6mm #4 5.6mm #5 5.6mm #6 5.6mm #7 5.6mm #8 5.6mm #9 5.6mm #10 5.6mm #11 5.6mm #12 mean_ sd_ COV_5 1.65% 2.11% 1.98% 1.81% 5.88% 7.09% 5.89% 6.63% 10.07% 17.71% 38.47% 30.31% I valori del CNR sono instabili per i dettagli meno visibili Oltre ad essere troppi 32

33 Pendenza di Contrasto (1) 12 dettagli: Pendenza = Contrasto misurato Contrasto nominale 33 La pendenza della retta contrasto misurato contro il contrasto nominale

34 Pendenza di Contrasto (2) 6 dettagli: Pendenza = Contrasto misurato Contrasto nominale 34 Eliminando i dettagli meno visibili il valore della pendenza non cambia

35 Pendenza di Contrasto Contrasto misurato Pendenza = Pendenza = Contrasto nominale 35 La pendenza della retta contrasto misurato contro il contrasto nominale

36 Modulation Transfer Function (MTF) Sp. Freq mean_ sd_ COV_5 0.22% 0.37% 0.26% 0.38% 0.76% 0.18% 0.41% 1.22% 1.32% 3.67% 1.46% 8.53% 3.04% 12.91% % I valori dell'mtf sono instabili per i dettagli meno visibili Oltre ad essere troppi 36

37 Area Sottesa all'mtf 80 MTF (%) Spatial Frequency (lp/mm)

38 Area Sottesa all'mtf UCL baseline Area MTF 112 LCL DIMENTICATO UNO STRATO DI PLEXIGLAS! giorno

39 Microparticelle DIVERSO RUMORE STRUTTURALE STESSO CONTRASTO 39

40 Pendenza Rapporti Tra Varianze 30 Rh/Rh, 30 kvp, 55 mas Rh/Rh, 30 kvp, 20 mas part / 2uniform 2 part / 2uniform step step Particelle pendenza intercetta R2 Particelle pendenza intercetta R2 Sottili Sottili Medie Medie Grossolane Grossolane

41 Meno Indici di Qualità: da 107 a 7 Difficili da gestire Più facili da gestire Più rappresentativi Contraddizioni Troppo granulari Instabili per i dettagli meno visibili Stabili indipendentemente dal numero di dettagli visibili Di più con meno 41

42 Agenda Perchè Automatizzare l'analisi Il Software AutoPIA L'Edizione Web 42

43 Demo 43

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49 Il controllo NON è stato effettuato secondo il protocollo L'oggetto di test non è stato posizionato correttamente. Si ricorda che il protocollo da applicare è il seguente: 49

50 Il sistema è conforme alle condizioni iniziali 50

51 Sistema sotto osservazione Il sistema è potenzialmente in una situazione non conforme alle condizioni iniziali. Aumentare la frequenza dei controlli ad un controllo al giorno L'area sottesa al MTF è inferiore al limite atteso 51

52 Il sistema NON è conforme alle condizioni iniziali Avvertire il supervisore del sistema L'area sottesa al MTF è molto inferiore al limite atteso La pendenza dei contrasti è rimasta per 3 volte sopra il limite atteso 52

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60 Il Processo E' Semiautomatico AutoPIA è uno strumento per aiutare lo svolgimento dei controlli di qualità Elabora i dati delle misure (immagini) Calcola indici di qualità Obiettivi Significativi Sintetici Stabili Ripetibili 60

61 AutoPIA Non Fa Tutto AutoPIA non Esegue diagnosi del sistema di produzione delle immagini Prende delle decisioni sull'utilizzo delle apparecchiature E' infallibile Serve comunque il cervello umano 61

62 Nelle Vostre Mani L'essere umano ha quindi un ruolo fondamentale Aiutato dalle informazioni di AutoPIA Comprende la situazione Esegue un'eventuale diagnosi Decide sull'utilizzo dell'apparecchiatura 62

63 Grazie Web sites