74
Dijital Radyoloji Prof.Dr.Nail Bulakbaşı Yakın Doğu Üniversitesi Tıp Fakültesi Radyoloji Anabilim Dalı

Dijital Radyoloji

  • Upload
    trannhi

  • View
    264

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Dijital Radyoloji

Dijital Radyoloji

Prof.Dr.Nail Bulakbaşı

Yakın Doğu Üniversitesi Tıp Fakültesi

Radyoloji Anabilim Dalı

Page 2: Dijital Radyoloji

Öğrenim hedefleri

• Dijital Radyografi • DR sistemleri

• CR sistemleri

• Dijital floroskopi

• Bilgisayar destekli tanı

• DICOM

• PACS

• Teleradyoloji

Page 3: Dijital Radyoloji

Amaç

Page 4: Dijital Radyoloji

Neden Dijital?

• Radyasyona konvansiyonel filmin yanıtı sigmoidal (KE) iken dijital sistemlerin yanıtı lineerdir. • Daha geniş dinamik aralık

• Tekrar çekim azalma

• Daha iyi kontrast çözünürlük

• Daha gelişmiş latitude.

OD

1

2

3

4

0,3 0,9 2,1 3,3

Log rölatif ekspojur

1,5 2,7

Page 5: Dijital Radyoloji

İkilik düzen (Binary=Bit)

Page 6: Dijital Radyoloji

İkilik düzen (Binary=Bit)

Page 7: Dijital Radyoloji

Görüntü dijitalizasyonu

• Uzaysal (Spatial) dijitalizasyon: • Piksellerden bir matriks

oluşturulur

• Pixel = Picture x Element

• Voxel = Volume x Element

• Analog dijital çevrim (ADC) • Her bir piksel için analog

sinyalin dijitalize edilmesi

Page 8: Dijital Radyoloji

Uzaysal (Spatial) dijitalizasyon

Page 9: Dijital Radyoloji

Kaç tane piksel gerekli ?

• Standart TV matriksi 512x512

• İyi görüntü için TV’deki 512 sıranın her biri için 512 piksel yaratmak gerekir: 512 piksel/sıra

• Yeni sistemlerde 1024 piksel/sıra (hi-res)

Page 10: Dijital Radyoloji

Analog dijital çevrim (ADC)

• Örnekleme oranı (sample/sn) – frekans

• Örnek başına bit sayısı (12 bit/sample gibi)

• Bit sayısı (n) = 2n level (12 bit=4096 level)

0 1 1 0 1 1 1 0 0 1

Page 11: Dijital Radyoloji

Analog dijital çevrim (ADC)

Page 12: Dijital Radyoloji

Dijital görüntü oluşumu

Page 13: Dijital Radyoloji

Analog dijital çevrim (ADC)

Page 14: Dijital Radyoloji

Dijital radyografi yöntemleri

CR Fosfor plakalar

DR

Doğrudan dönüştürme

Amorf selenyum

Dolaylı dönüştürme

Sintilasyon TFT

Sintilasyon CCD/CMOS

Page 15: Dijital Radyoloji

CR-Bilgisayarlı radyografi

•İmaj reseptörü:

•Işınla uyarılabilir fosfor ekran

•Işın güçlendirici ekran (screen/ranforsatör) ile benzer yapıda

•Baryum Florohalid (BaFI, BaFBr, BaFCl)

•Europium – Aktivatör (elektron sağlayıcı)

Page 16: Dijital Radyoloji

CR akışı

Kaset Çekim Okuma Silme

Page 17: Dijital Radyoloji

“Flat Panel” CR

Page 18: Dijital Radyoloji
Page 19: Dijital Radyoloji

F – Merkezi (Ara Bant) (Yasak Alan)

X-ışını

Kondüksiyon Bandı

Valens Bandı

e- e- Eu+3 Eu+2

Baryum florohalid: Eu+2 enerji band yapısı

Page 20: Dijital Radyoloji

Eu+2 Eu+3

Kondüksiyon Bandı

Valens Bandı

e- Neon-Helyum Laser

Foton

Işınçoğaltıcı tüp (Photomultiplier)

Sinyal

ADC

CR Okuma

Page 21: Dijital Radyoloji

CR Bulanıklaşması

Page 22: Dijital Radyoloji

DR-Dijital radyografi

Page 23: Dijital Radyoloji

DR-Dijital Radyografi

• Latent görüntü oluşumu ile okuma ve dijitasyonun bir arada olduğu sistemler

Page 24: Dijital Radyoloji

Amorf Silikon + TFT

Page 25: Dijital Radyoloji

Fill Factor = Doluluk Oranı

Doluluk oranı

Page 26: Dijital Radyoloji

Dolaylı / Doğrudan dönüştürme

Seibert JA. Applied Radiology 2009 May:21-29

Page 27: Dijital Radyoloji

Doğrudan dönüştürme (Amorf Selenyum)

Page 28: Dijital Radyoloji

Elektrod

Cam Substrat

Fotodiyot Transistor-TFT

Fotoiletken - +

Amorf

Selenium

a- Se

ADC

Sinyal

Doğrudan dönüştürme-DR Görüntü oluşum basamakları

- - -

- + +

+ +

Page 29: Dijital Radyoloji

Dolaylı dönüştürme Sintilasyon-TFT

Page 30: Dijital Radyoloji

Cam Substrat

Fosfor

Gd2O2S:Tb

CsI:Tl

X-Işını

Fotodetektör (Fotodiyod)

ADC Sinyal

Transistor-TFT

Dolaylı dönüştürme Sintilasyon-TFT

Page 31: Dijital Radyoloji

CCD (Charged Couple Device) kamera

Page 32: Dijital Radyoloji

Sintilatör

Görünür

Işık

X-Işını

Optik odaklama

Fotosit

Silikon CCD

(Charge

Coupled

Device)

Dolaylı dönüştürme Sintilasyon-TFT

Page 33: Dijital Radyoloji

Fotosit

Silikon

Fotosit

Silikon

Fotosit

Silikon

ADC Sinyal

Page 34: Dijital Radyoloji

Dijital floroskopi

Page 35: Dijital Radyoloji
Page 36: Dijital Radyoloji

Dijital floroskopi

• DSA ve floroskopik çalışmalarda kameraya uygun ışık seviyesinin gitmesini sağlayan elektronik apertur bulunur

• Dijital işlemci

• Yüksek kaliteli görüntü ve “road mapping”

Page 37: Dijital Radyoloji

Dijital floroskopi

• Kamera özellikleri:

• QM eklenmesin diye düşük elektronik noise

• Genelde yüksek çözünürlüklü (10242)

• CCD en sık kullanılan yöntem

• Aktif matriks TFT

• CMOS

Page 38: Dijital Radyoloji

DSA: Mask çıkarım modeli

Page 39: Dijital Radyoloji

DSA: Zaman çıkarım modeli

Page 40: Dijital Radyoloji

Dual Enerji

Page 41: Dijital Radyoloji

Dual Enerji

Page 42: Dijital Radyoloji

Bilgisayar destekli tanı

• CAD (Computer-Aided Diagnosis)

• Radyografi, mamografi, BT, MRG ve US görüntülerinin radyologca hızlı ve doğru değerlendirilmesine yardımcı olan programdır.

• Yapay zeka ve dijital görüntü işleme tekniklerinin birlikte kullanımını gerektirir.

• Tipik uygulamaları • Mamografi ve MRG’de meme ca saptanması

• BT kolonoskopide polip saptanması

• AC BT’de tümör saptanması ve hacim takibi

Page 43: Dijital Radyoloji

Bilgisayar destekli tanı

Page 44: Dijital Radyoloji

Bilgisayar destekli tanı

• İşlem öncesi • Artefaktların azaltılması

• Görüntü noise’nun azaltılması

• Harmonizasyon

• Segmentasyon • Farklı dokuların otomatik ayrımı

• Anatomik veri tabanı/atlasla eşleme

• Yapısal analiz • Bütünlük,şekil, boyut, hacim, yerleşim

• Ortalama gri düzeyi analizi

• ROI içindeki yapıların gri düzey haritalaması

• Değerlendirme (Olasılık hesabı) • En yakın komşu kuralı

• En yakın mesafe kuralı

• Cascade sınıflama

• Bayesian sınıflama

• Çok katmanlı algı (Multilayer perception)

• Radyal tabanlı fonksiyon ağı (RBF)

• SVM

Page 45: Dijital Radyoloji

Volume: 239.75 (mm3)

Extents (x, y, z): 11, 12, 7 (mm)

Length, Width, Height

Page 46: Dijital Radyoloji

Oylum artışı

+24%

İlk çekim İzlem çekimi; 4 ay sonra

Images ©1999, ELCAP Lab, Medical College of Cornell University

Pulmoner nodül analizi

Page 47: Dijital Radyoloji

Gereksinim ve hedef

PACS Kalite

Hız Depo

İletim

Page 48: Dijital Radyoloji

PACS nedir?

• Picture Archiving and Communications System

• PACS aşağıdaki işlemlere elektronik ortam (bilgisayar ve ağ) sağlar: • Dijital modalitelerden görüntü alır (DICOM formatı)

• Görüntüleri PC ve WS dağıtır

• Ekran üzerinde raporlama

• Depolama (kısa ve uzun dönem)

• İletim (diğer PACS dışı alan)

Page 49: Dijital Radyoloji

Neden PACS ?

• Daha etkin işakışı: • Teknisyenler işlerinin %50’ni film toplamakla geçirir

• ÇKBT gibi binlerce kesitin filmle değerlendirilmesi zordur

• Daha hızlı tıbbi hizmet: • Çekim biter bitmez görüntüler değerlendirme için hazır

• Uzaktan klinisyenle konsültasyon olası

• Daha ekonomik: • Film kaybı ortadan kalkar

• Üretkenlik artar

• Tekrar basımlar azalır

• Dijital ortamda kayıt ve rapor

Page 50: Dijital Radyoloji

PACS bileşenleri

• Ağ • Veri toplama / dağıtma / iletim

• Sunucu • Veri tabanının kontrol ve

devamlılığını sağlar

• Arşiv (ikincil depolama) • Kısa süresi (günlük görüntüler)

• Uzun süreli (arşiv)

• İş istasyonları • Okuma ve raporlama

Page 51: Dijital Radyoloji

PACS için bilinmesi gerekenler

• 1 K x 1 K = 1 M (örnek, 2K x 1.5 K = 3 M)

• 1 K x 1 M = 1 G (Gig),

• Dijital görüntü = “piksel”lerin “matriks”i

• Her piksel grilik düzeyini ifade eden bir ikili (binary) değer içerir

• 1 veya 2 byte/piksel • Bir: (US, NT)

• İki: (BT, MR, DR)

Page 52: Dijital Radyoloji

Örnek

• 4-yönlü DR: • 2K x 2.5K matriks: 2K x 2.5K = 5 Mega Piksel (MP)

• 5 MP x 2 byte/piksel = 10 Megabyte (MB)/Görüntü

• 4 görüntü x 10 MB/görüntü = 40 MB/Çalışma

• Ortalama BT (300 imaj): • 512 x 512 matriks: 0.5K x 0.5K = 0.25 Mega Piksel

• 0.25 MP x 2 byte/piksel = 0.5 Megabyte/kesit

• 300 kesit x 0.5 MB/kesit = 150 MB/çalışma

• Geniş BT (1200 imaj): • 0.5 Megabytes/kesit

• 1200 kesit x 0.5 MB/kesit = 600 MB/çalışma

Page 53: Dijital Radyoloji

• “İletişim” sorumlusu: • Görüntülerin toplanması/dağıtımı/iletimi

• Tamamen yerleşik standartlar ile çalışır

• Ağ donanımı: • Eternet: 10- veya 100-Base T

• Gigabit (1000Base-T) & Fiber kablolar “kan damarları”

• Protokol ve yazılım: • Ağ protokolü: TCP/IP (The Internet Standard)

• Görüntü formatı: DICOM 3.0 (anahtar)

Page 54: Dijital Radyoloji

Örnek

• Ortalama BT (150 MB) 100-Base T • 100 Base-T: max 100 Mbit/sn (60 ortalama)

• 150 Mbyte x 8 bit/byte = 1200 Mbit

• 1200 Mbit / 60 Mbit/sn = 20 seconds

• Geniş BT (600 MB) 100-Base T • 100 Base-T: max 100 Mbit/sn (60 ortalama)

• 600 Mbyte x 8 bit/byte = 4800 Mbit

• 4800 Mbit / 60 Mbit/sn = 80 sn (kahrolabilirsiniz )

Page 55: Dijital Radyoloji

Sunucu

• 5 yıl veya daha uzun sürelik veri bankasını içermeli

• Kullanılan birimin ihtiyaçlarına göre gerekli hacim ve hıza sahip olmalı

• Farklı görevler için farklı sunucular olabilir

• Aynalı “mirrored” sunucuların olması veri tabanının güvenliği için önemli

Page 56: Dijital Radyoloji

Kısa süreli (yakın) arşiv

• Günlük (ve bağlantılı eski) çalışmalar için

• Hızlı bilgi akışını gerektirir: bir çalışma seçildiğinde saniyeler içinde görüntülenmelidir

• En sık kullanılan mimari: • RAID 5 (Redundant Array of Independent Disks)

• Genelde 3-4 haftalık kısa dönem depolama gerektirir

• ~1 yıllık kapasite tercih edilir (eskilere hızlı erişim)

• Burada önemli olan eder/performans ilişkisidir

Page 57: Dijital Radyoloji

Uzun süreli (uzak) arşiv

• Özellikleri: • Hız kritik unsur değil (veriler önceden çekilir = pre-fetched)

• İki bölgede kopya olmalıdır (JCAHO, HIPAA)

• En az 5 yıllık kapasite gereklidir

• Tipi eder/hız ilişkisine bağlıdır

• Arşiv teknolojileri: • Sabit disk tabanlı: En hızlı, en pahalı

• DVD: Orta hızlı, orta pahalı

• Teyp (DLT, LTO, etc): Ucuz ama yavaş

• “Off-site” arşiv: Servis sağlayıcı

Page 58: Dijital Radyoloji

Örnek

• İş hacmi: • BT: 40,000 işlem x 150 MB/işlem = 6 Terabyte

• Radyografi: 75,000 x 40 MB/işlem = 3 Terabyte

• Diğerleri: 1 Terabyte

• Toplam: 10 TB/yıl

• Arşiv gereksinimi: • 5 yıl x 10 TB/yıl = 50 Terabyte

• Not: • 50 TB = 51,200 Gigabyte !!

• 50 TB = 52,428,800 Megabyte !!

Page 59: Dijital Radyoloji

İş istasyonları

• Okuma/değerlendirme

• En son teknoloji PC

• Tanı: 2-4 monitör

• 3.-5. renkli monitör

• Yüksek çözünürlük: • Radyografi için 2K x 1.5K

• Mamografi için 2K x 2.5K

• Yüksek parlaklık oranı • 10 bit/piksel (1024 gri düzey)

• 700 cd/m2 (70-120 BT mönitöründe)

Page 60: Dijital Radyoloji
Page 61: Dijital Radyoloji

DICOM

• Digital Imaging and Communications in Medicine

• DICOM standartları komitesince belirlenir

• Tıbbi görüntülerin toplanması, arşivlenmesi, basımı ve iletimi için tanımlamış standarttır

• File format ve iletişim protokollerini de içerir

• TCP (Transmission Control Protocol) / IP (Internet Protocol) protokolünü destekler

• Farklı üreticilerin ürettiği tarayıcı, sunucu, iş istasyonu, baskı makinesi, ağ donanımlarının PACS’a bağlanmasını ve bir arada uyumlu çalışmasını sağlar

Page 62: Dijital Radyoloji

Teleradyoloji

TR

Eğitim

Hizmet

Destek Araştırma

Veri bankası

Page 63: Dijital Radyoloji

Teleradyoloji

Page 64: Dijital Radyoloji

Teleradyoloji

Page 65: Dijital Radyoloji

Tele tıp

Page 66: Dijital Radyoloji

Tele tıp

Page 67: Dijital Radyoloji

Tele tıp

Page 68: Dijital Radyoloji

Tele tıp

Page 69: Dijital Radyoloji

OP 2000

Page 70: Dijital Radyoloji

• Görüntü derinliğinin 12 bitten 14 bite çıkarılması aşağıdakilerden hangisine neden olur?

a)Görüntü kalitesi artar

b)Görüntü kontrastı artar

c)Uzaysal çözünürlük artar

d)SNR artar

e)Gri ton sayısı artar

Soru 1

Page 71: Dijital Radyoloji

• Direk dijital çevrimde aşağıdakilerden hangisi kullanılır?

a)Amorf silikon

b)Sezyum iyodür-talyum

c)Amorf selenyum

d)Gadolinyum dioksisülfit

e)Sezyum iyodür-sodyum

Soru 2

Page 72: Dijital Radyoloji

• X ışınını ile etkileşerek görünür ışını çoğaltarak oluşturan yapıya ne denir?

a)Sintilatör

b)Fotodiyot

c)Sensitometre

d)TFT

e)Screen

Soru 3

Page 73: Dijital Radyoloji

• Hangisi PCAS’ın kazançlarından biri değildir?

a)Film kaybı ortadan kalkar

b)Üretkenlik artar

c)Çekim süresi kısalır

d)Tekrar basımlar azalır

e)Dijital ortamda kayıt ve rapor

Soru 4

Page 74: Dijital Radyoloji

• PACS’da hızı belirleyen en temel faktör hangisidir?

a)Ağ yazılımı

b)Bağlantı sayısı

c)Bağlantı tipi

d)Ağ donanımı

e)Uzak arşiv hızı

Soru 5