『散乱線の画像処理について』

第72回
関⻄西地区CR研究会
2016.7.29 (Fri)
Nara Med. Univ. Hospital
『散乱線の画像処理について』
〜～ユーザーから見た散乱線抑制補正
低減画像処理について〜～
2
Nara Med. Univ. Hospital
散乱線除去用グリッドの弱点
ストレッチャーや⾞車車いすでの撮影では，Ｘ線
束の斜⼊入や散乱線除去⽤用グリッドのミスアライ
メントによって画像に
「ムラ」が⽣生じることがある．
Nara Med. Univ. Hospital
3
濃度ムラと縞目
正常
濃度度ムラ
縞⽬目
4
症例例
Nara Med. Univ. Hospital
肺野濃度の左右差が！
依頼は、⽴立立位PA・・・
⽴立立位困難なため仰臥位APにて撮影。
直前の画像（２ヶ⽉月前）
⽴立立位PA画像(120kV)
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Nara Med. Univ. Hospital
グリッドは、使ってません！
Virtual Grid（ViGd）
臥位A-‐‑‒P ViGd(6:1)
85kV 2mAs 120cm 同⽇日の胸部CT画像
（上：肺野条件，下：縦隔条件）
胸⽔水の貯留留を認める！
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Nara Med. Univ. Hospital
各社の散乱線抑制補正低減画像処理
1. 富⼠士フイルム
ü Virtual Grid（ViGd）
2. フィリップス
ü SkyFlow
3. コニカミノルタ
ü Intelligent Grid（IG）
4. キャノン
ü Scatter Correction for CXDI Series 7
Nara Med. Univ. Hospital
各社の散乱線抑制補正低減画像処理
1. 富⼠士フイルム
当院での使⽤用順
SkyFlowはデモ機で
ü Virtual Grid（ViGd）
データのみ解析！
2. フィリップス
Intelligent Gridは
本格使⽤用に向けた
ü SkyFlow
テストでの解析！
3. コニカミノルタ
ü Intelligent Grid（IG）
4. キャノン
ü Scatter Correction for CXDI Series 8
Nara Med. Univ. Hospital
富⼠士フイルムメディカル
まずは、
ViGd
から
サスケです！
Virtual Grid（ViGd）
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散乱線除去用画像処理技術の概要
Nara Med. Univ. Hospital
⼊入⼒力力画像
コントラスト改善処理
粒状性
改善処理
NoGd
散乱線
推定処理
散乱線
低減処理
設定値
撮影管電圧
（kV）
撮影線量量
（mAs）
撮影距離離
（cm）
FNC処理
散乱線推定画像
撮影条件
グリッド⽐比
グリッド密度度
中間物質
ViGd 画像
Virtual Grid（ViGd）
10
Nara Med. Univ. Hospital
画像の比較 (NoGd vs ViGd)
NoGd
（グリッドを使⽤用せずに撮影）
ViGd（10:1）
Virtual Grid（ViGd）
11
肺野
縦隔
肺野
pixel値
Nara Med. Univ. Hospital
胸部ファントムのプロファイルカーブ
0
50
100
150
200
profile distance(mm)
250
300
350
Virtual Grid（ViGd）
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ViGdの散乱線除去効果
Nara Med. Univ. Hospital
Nongrid
VGd 3:1
VGd 6:1
VGd 10:1
胸部ファントムのプロファイルカーブの⽐比較
散乱線
除去効果
NoGrid
ViGd 3:1
ViGd 6:1
ViGd 10:1
0
50
グリッド⽐比の違いによって、
散乱線除去効果が変化している
100
150
200
250
profile distance(mm)
300
350
Virtual Grid（ViGd）
13
管電圧80kVにおける画素値総和
Nara Med. Univ. Hospital
胸部ファントムを撮影
NoGd
ViGd
Gd
画素値総和の関係
NoGd＞ViGd≧Gd
ViGdは、Gdと
ほぼ同じ挙動を示した。
S値：250，L値：3 (固定)を使⽤用する．（画素値を相対値で⽐比較するため）
Virtual Grid（ViGd）
14
散乱線除去用画像処理技術の概要
Nara Med. Univ. Hospital
⼊入⼒力力画像
コントラスト改善処理
粒状性
改善処理
NoGd
散乱線
推定処理
散乱線
低減処理
設定値
撮影管電圧
（kV）
撮影線量量
（mAs）
撮影距離離
（cm）
FNC処理
散乱線推定画像
撮影線量量
グリッド⽐比
グリッド密度度
中間物質
ViGd 画像
Virtual Grid（ViGd）
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Nara Med. Univ. Hospital
パラメータの設定
（メンテナンスモードで事前に設定）
撮影室のようにX­−conで
連携していれば問題無し。
①kV,mAsを設定
②撮影距離離を設定
ポータブルの据え置きタイプでは、
設定条件と撮影条件の乖離離が問題となる。
Virtual Grid（ViGd）
16
乖離の影響とは
Nara Med. Univ. Hospital
80kV_4mAs
推定線量量が
多い！
設定mAs低
基準
設定mAs⾼高
過⼩小
散乱線推定処理
過⼤大
弱
散乱線低減処理
強
改善：⼩小
画像コントラスト
改善：⼤大
乖離離の影響
推定線量量が
少ない！
1. ViGd⽐比が⾼高いほど，乖離離の影響が⼤大きい．
2. mAs以外に，線質や撮影距離離の影響もある．
Nara Med. Univ. Hospital
17
ViGd
あかん
やん!?
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Nara Med. Univ. Hospital
ＦＣＲと言えば『ＥＤＲ』
ＩＰの発光量量
画像処理
RAWデ－タ
正規化
必要なデ－タ領領域を抽出
ディジタル値
(IN)
Q1
Q2
10－1
100
⼊入射Ｘ線量量
101
102
Ｘ線データの収集幅
読影し易易いような
画像処理理
1.0
2.0
ディジタル値
(OUT)
出⼒力力
濃度度
Virtual Grid（ViGd）
19
Nara Med. Univ. Hospital
EDR！（S値、L値の変化）
画像⽣生成過程
（処理理の順番）
① ViGd
（散乱線除去用画像処理）
胸部画像の
ヒストグラ
ム解析
NoGd
ヒストグラムの形状が変化する
② EDR
（自動濃度安定化処理）
S値,L値が変化する
ViGdは，散乱線成分が削除さ
れてGdに近いS値L値になる．
胸部画像の
ヒストグラ
ム解析
ViGd
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Nara Med. Univ. Hospital
ＧｄとＶｉＧｄの比較（画像）
Gd
6:1
S値：303 L値：2.1
ViGd 6:1
S値：270 L値：2.1
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ＧｄとＶｉＧｄの比較（プロファイル）
AUTOモードなら，
乖離離の影響も
判らなくなってしまう！
pixelvalue
Nara Med. Univ. Hospital
1000
Auto mode
900
800
700
600
500
ViGd6:1
400
300
200
Gd6:1
100
0
0
50
100
150
profile distance(mm)
200
250
300
350
Virtual Grid（ViGd）
22
Nara Med. Univ. Hospital
ViGdにおけるＳ値,Ｌ値の変化
80kV3.2mAs SID120cmで撮影
NoGd
ViGd3:1
ViGd6:1
検出器への
到達線量量は同じ
EI：683
同じ
S値：115
L値：1.7
S値：205
L値：1.9
S値：270
L値：2.1
S値は，画質を判断
するのに役⽴立立つ．
ViGdの格⼦子⽐比が⾼高くなるほどS値も⾼高く，L値は広くなった．
Virtual Grid（ViGd）
23
Nara Med. Univ. Hospital
検出器到達線量の比較
線量量計で実測
80kV 4.8mAs SID120cm
（μGy）
NoGd
（ViGd）
Gd 3:1
Gd 6:1
肺野
42.09
26.34
20.47
縦隔
（Th10）
12.59
4.40
1.91 GdとViGdでは，検出器到達線量量が異異なる！
NoGd (ViGd)は，Gdの最⼤大で６倍以上
（縦隔
NoGd vs Gd６）
Virtual Grid（ViGd）
24
Nara Med. Univ. Hospital
黒潰れ（画素値飽和）
90kV10mAs120㎝で撮影
Gd
EI：1837
ViGd
EI：4435
ViGdでは，画像の⿊黒潰れ（画素値の飽和）が発⽣生している．
Virtual Grid（ViGd）
25
画素値の飽和（プロファイルカーブ）
ViGdでは過線量量によって，
画素値が飽和することがある．
Gd
900
800
700
600
Pixelvalue
Nara Med. Univ. Hospital
1000
ViGd
500
400
300
200
100
画素値飽和
肺野の画像情報は，失われている．
0
0
50
100
150
200
profile distance(mm)
250
300
350
Nara Med. Univ. Hospital
26
ViGd
注意して
やぁ!！
30分
27
Nara Med. Univ. Hospital
Sky Plate (フィリップス社)
デモ機
カセッテ型ワイヤレスFPD
•
軽量量
半切切：2.8kg（ﾊﾞｯﾃﾘｰ含む）
四切切：1.6kg（ﾊﾞｯﾃﾘｰ含む）
厚み：16mm
•
タフ
撮影回数525枚（ﾌﾙ充電時）
埃や液体に強いIP41対応
•
WiFi 802.11 a,b,g,n
W52、W53両対応
•
附属グリッド（8：1）
Sky Flow 28
Sky Flow の概要
Sky Flow Image
Nara Med. Univ. Hospital
⼊入⼒力力画像
Gd無
画像処理理
UNIQUE
散乱線推定画像
散乱線推定
コントラスト
改善画像
Grid contrast calibration data
臨臨床画像
Nara Med. Univ. Hospital
29
Nara Med. Univ. Hospital
30
Nara Med. Univ. Hospital
31
VGとは、
チョット違う
なるほど！
32
Sky Flow Sky Flow の実⼒力力
Nara Med. Univ. Hospital
グリッド；有り vs 無し
0
50
肺野
100
150
縦隔
200
肺野
250
300
350
無
有
【グリッドの使⽤用】
コントラストの改善
Grid90kV1.0mAs
90kV1.0mAs
Gd有がFPDへの到達線量量が少ない
Sky Flow 33
グリッド；有り vs 無し
1mAs 100cm
Nara Med. Univ. Hospital
90kV
Gｄ(＋)
Gｄ(－)
Raw Image
Sky Flow 34
Sky Flow
Nara Med. Univ. Hospital
SkyFlow
0
50
100
150
200
散乱線の
除去効果
250
ON
300
350
NoGrid
SkyFlow
Gd (＋)
skyflow90kV1.0mAs
Grid90kV1.0mAs
90kV1.0mAs
SkyFlowは、
NoGdとGdの間に・・・
Sky Flow 35
Sky Flow 画像
1mAs 100cm
Nara Med. Univ. Hospital
90kV
Raw Image
Gｄ(＋)
Gｄ(­−)；SkyFlow(＋)
Sky Flow 36
Nara Med. Univ. Hospital
Sky Flow (線量40%OFF)
0
50
メーカー推奨
Gd ≒ SkyFlow(40%OFF)
100
150
200
250
300
350
NoGrid
SkyFlow
Gd (＋)
SkyFlow
skyflow90kV1.0mAs
(40%OFF)
Grid90kV1.0mAs
skyflow90kV0.6mAs(40%off)
90kV1.0mAs
Sky Flow 37
Sky Flow (線量40%OFF) 画像
1mAs 100cm
90kV
0.6mAs
100cm
Nara Med. Univ. Hospital
90kV
Raw Image
Gｄ(＋)
Gｄ(–)；SkyFlow(＋)
Sky Flow 38
Nara Med. Univ. Hospital
撮影距離の違い
0
50
100
150
基準は100cm
200
250
300
350
距離離が遠い
到達線量量が少ない
画素値が⼩小さい
SID100cm EI1012
SID125cm EI642
SID150cm EI442
SID175cm EI326
cm
ratio
100
1.00
125
0.64
150
0.44
175
0.32
Nara Med. Univ. Hospital
39
SkyFlow
あかん
やん!?
Sky Flow 40
画像処理
Sky Flow Image
Nara Med. Univ. Hospital
⼊入⼒力力画像
Gd無
画像処理理
UNIQUE
散乱線推定画像
散乱線推定
コントラスト
改善画像
Grid contrast calibration data
臨臨床画像
Sky Flow 41
Nara Med. Univ. Hospital
当院での胸部UNIQUEパラメータ
P=halfField,a:CD=1.80 BD=0.60 G[1.50 8.00]
DC=3.00 SB=0.90 NR＝0 C/B:0.00/0.00 a
User Post Methods:UNIQUE_Chest2
【Expert setting】
Post Mode:auto
Ranging Mode:auto
ROI Density/Density 1
Abdomen Density/Density 2
Gamma Lower Limit
Gamma Upper Limit
Structure Boost
Structure Preference
Noise Compensation
:1.80
:0.60
:1.50
:8.00
:0.90
:0.00
:0.00
Detail Contrast:3.00
Contrast Balance:1.0
W.C. Limit:3.0
S.C. Limit:7.0
S.B. Offset:0.0
Noise Limit:0.8
Noise Step:2.0
Noise Band:1.2
Sky Flow 42
Nara Med. Univ. Hospital
撮影距離の違い（SkyFlow）
0
50
100
SID100cm EI1012
SID125cm EI642
SID150cm EI442
SID175cm EI326
150
200
250
300
350
cm
ratio
100
1.00
125
0.64
150
0.44
175
0.32
Sky Flow 43
Nara Med. Univ. Hospital
撮影距離の違い（SkyFlow）
0
50
100
SID100cm EI1012
SID125cm EI642
SID150cm EI442
SID175cm EI326
150
200
250
300
350
Sky Flow 44
Nara Med. Univ. Hospital
mAs値の変化と画像処理（SkyFlow）
90kV 1mAs
90kV 8mAs
Sky Flow 45
Nara Med. Univ. Hospital
mAs値の変化と画像処理（SkyFlow）
90kV 1mAs
90kV 8mAs
90kV 10mAs
線量量過多により肺野の画素値が飽和してしまった！
Sky Flow 46
Nara Med. Univ. Hospital
線量過多による問題点
画像処理理をしても
持っていない情報は無い！
0
50
100
150
SkyFlow＆UNIQUE
200
250
300
線量量過多
【画素値飽和】
nonGrid90kV1mAsEI998
nonGrid90kV8mAsEI8424
nonGrid90kV10mAsEI9565
350
Nara Med. Univ. Hospital
47
画像処理は、
万能ではない
ワン！
10分
48
Nara Med. Univ. Hospital
コニカミノルタ（AeroDR）
Intelligent Grid：散乱線補正処理理
搭載機能（⼀一部予定）
対応部位
胸部正⾯面、腹部正⾯面
対応グリッド
３:１，６:１，８:１
モダリティ
DR（CRは対象外）
特記事項
グリッド使⽤用画像にも併⽤用可能
３:１グリッド使⽤用画像→６:１散乱線補正処理理
＊
＊
＊
mAs値、SIDの⼊入⼒力力が不不要！
→ヒストグラムの位置から推定する。
コントラスト改善度度合いの微調整が可能
グリッド⽐比、管電圧の切切り替え（条件キーで）
Intelligent Grid（IG）
49
散乱線補正処理のアルゴリズム
Nara Med. Univ. Hospital
⼊入⼒力力画像
ノイズ
低減処理
散乱パラメータ決定
体厚推定
粒粒状性の調整
コントラスト
の改善
散乱カーネル決定
散乱線含有率率率決定
散乱線成分抽出
散乱線画像
散乱線
補正画像
Intelligent Grid（IG）
50
Nara Med. Univ. Hospital
体厚と散乱線含有率の推定
狭い
推定
厚い
ヒストグラム
広い
多
体厚
散乱線
薄い
少
散乱線
含有率率率
撮影条件
【推定】
Intelligent Grid（IG）
Nara Med. Univ. Hospital
Intelligent Grid（IG）の実力
NoGrid
Gd 6:1
撮影条件： 90kV 1mAs
IG 6:1
SID=120cm
Intelligent Grid（IG）
Nara Med. Univ. Hospital
IGの散乱線除去効果（90kV）
S値100，G値0.5【固定】
散乱線
除去効果
NoGrid
IG 3:1
IG 6:1
IG 8:1
Intelligent Grid（IG）
IG vs. Gd，NoGd
S値100，G値0.5【固定】
Nara Med. Univ. Hospital
90kV 1mAs SID=120cm
NoGrid
IG 6:1
Gd 6:1
Sky Flowと同じくIGはNoGdとGdの間に位置している
Intelligent Grid（IG）
Nara Med. Univ. Hospital
IG vs. Gd，NoGd
⾃自動階調処理理【ON】
NoGrid
IG 6:1
Gd 6:1
全てが、ほぼ⼀一致した！
Intelligent Grid（IG）
mAs値の変化とプロファイル
Nara Med. Univ. Hospital
⾃自動階調処理理【ON】
IG 6:1
16，20mAsでは飽和している！
mAs
Nara Med. Univ. Hospital
56
IGでも
注意して
やぁ!！
Intelligent Grid（IG）
57
mAs値の変化とＳ値
Nara Med. Univ. Hospital
⾃自動階調処理理【ON】
S値
1200
1200
1000
1000
800
800
600
600
400
400
200
200
0
mAs値
0.1
0
5
10
1
15
20
10
25
100
0
Intelligent Grid（IG）
58
Nara Med. Univ. Hospital
mAs値の変化とG値
NoGd
IG 6:1
⾃自動階調処理理【ON】
G値
Gd 6:1
3.5
3
2.5
2
1.5
Gd：⼀一定
0.1
1
10
mAs値
1
Intelligent Grid（IG）
59
mAs値の変化とEI値
Nara Med. Univ. Hospital
⾃自動階調処理理【ON】
NoGd
IG 6:1
Gd 6:1
EI値
5000
500
50
0.1
1
10
mAs値
Intelligent Grid（IG）
60
Nara Med. Univ. Hospital
IGにおけるＳ値,G値,EI値の変化
90kV1mAs SID120cm
NoGrid
S値：203
G値：2.44
EI値：445
⾃自動階調処理理【ON】
Gd 6:1
S値：530
G値：1.62
EI値：161
IG 6:1
S値：273
G値：2.06
EI値：324
検出器への到達線量量は同じ
最適線量量の
管理理を
どうするか？
EI
異異なる
61
Nara Med. Univ. Hospital
まとめ
Ø Virtual Grid（ViGd）
ü 忠実にGdを再現した処理理
Ø SkyFlow
ü Gdの機能を再現した処理理
Ø Intelligent Grid（IG）
ü Gdの機能を再現した処理理
それぞれの特徴を
ユーザーが正しく理理解する必要がある！
62
Nara Med. Univ. Hospital
最後に
撮影条件を⾒見見直す機会
装置やメーカー固有の特徴があることを理理解する．
Ø画像処理理の原理理を知る．
Ø画像処理理は，万能では無い．
画像処理を活かすも殺すも
あなた(ユーザー)次第・・・！
63
Nara Med. Univ. Hospital
ご清聴ありがとうございました！
お疲れ様でした・・・
mnakamae@naramed-­‐u.ac.jp