Essential parts of a medical imaging system

Podobné dokumenty
CHAPTER 5 MODIFIED MINKOWSKI FRACTAL ANTENNA

Gymnázium, Brno, Slovanské nám. 7 WORKBOOK. Mathematics. Teacher: Student:

Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

Spectroscopy. Radiation and Matter Spectroscopic Methods. Luís Santos

Modulační přenosová funkce digitálního fotoaparátu

Využití hybridní metody vícekriteriálního rozhodování za nejistoty. Michal Koláček, Markéta Matulová

Uživatelská příručka. Xperia P TV Dock DK21

CZ.1.07/1.5.00/

Dynamic Signals. Ananda V. Mysore SJSU

UŽIVATELSKÁ PŘÍRUČKA

Instalace Pokyny pro instalaci v operačním systému Windows XP / Vista / Win7 / Win8


DC circuits with a single source

EXACT DS OFFICE. The best lens for office work

Enabling Intelligent Buildings via Smart Sensor Network & Smart Lighting

STLAČITELNOST. σ σ. během zatížení

Database systems. Normal forms

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

CCD 90 MV Cameras (Firewire) CCD 90 MV Cameras (GigE) CCD 90 MV Cameras (USB 2.0)

II/2 Inovace a zkvalitnění výuky cizích jazyků na středních školách

Analýza obrazu. Daniel Smutek

USING VIDEO IN PRE-SET AND IN-SET TEACHER TRAINING

Fourth School Year PISTON MACHINES AND PISTON COMPRESSORS

místo, kde se rodí nápady

2. Entity, Architecture, Process

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř.17. listopadu 49

Klepnutím lze upravit styl předlohy. nadpisů. nadpisů.

GUIDELINES FOR CONNECTION TO FTP SERVER TO TRANSFER PRINTING DATA

Geometry of image formation

Compression of a Dictionary

='L 'C\ znacky Primossa + /Z / N&~m T" ' - -"" '" S/)e/"kE)' :" 7. El m. fp '

Hi-Res Audio/DNC Headset MDR-NC750

Škola: Střední škola obchodní, České Budějovice, Husova 9. Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Automatika na dávkování chemie automatic dosing

Interpolace trojrozměrných dat magnetické rezonance

Uživatelská příručka. USB Charger UCH20

Úvod do datového a procesního modelování pomocí CASE Erwin a BPwin

Radiova meteoricka detekc nı stanice RMDS01A

MO-ME-N-T MOderní MEtody s Novými Technologiemi CZ.1.07/1.5.00/

CZ.1.07/1.5.00/

NOVÉ METODY HODNOCENÍ OBRAZOVÉ KVALITY

AIC ČESKÁ REPUBLIKA CZECH REPUBLIC

The Over-Head Cam (OHC) Valve Train Computer Model

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř.17. listopadu 49

CZ.1.07/1.5.00/

LOGOMANUÁL / LOGOMANUAL

CZ.1.07/1.5.00/

Základní metody číslicového zpracování signálu část I.

Matrix Leadframe Dual Gage Introduction

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř.17. listopadu 49

TECHNICKÁ NORMALIZACE V OBLASTI PROSTOROVÝCH INFORMACÍ

LIGHT SOURCE FOR PUPILS EXPERIMENTS

B1 MORE THAN THE CITY

Standard VGA (Video Graphics Array)

SUBSTRUCTURES underground structures

Problematika ozvučování zohledňuje tyto disciplíny:

FiberGuardian Krátkodobý monitoring optických vláken

Air Quality Improvement Plans 2019 update Analytical part. Ondřej Vlček, Jana Ďoubalová, Zdeňka Chromcová, Hana Škáchová

Systém fasádní - Konstrukce VF50 a VF50RR. Hueck Hartmann

Quantization of acoustic low level signals. David Bursík, Miroslav Lukeš

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř.17. listopadu 49

TechoLED H A N D B O O K

Přednáška: Zobrazování v medicíně

GENERAL INFORMATION RUČNÍ POHON MANUAL DRIVE MECHANISM

FIRE INVESTIGATION. Střední průmyslová škola Hranice. Mgr. Radka Vorlová. 19_Fire investigation CZ.1.07/1.5.00/

VLIV GEOMETRICKÉ DISPERZE

KULOVÝ STEREOTEPLOMĚR NOVÝ přístroj pro měření a hodnocení NEROVNOMĚRNÉ TEPELNÉ ZÁTĚŽE

Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Název projektu: Inovace a individualizace výuky

Image Analysis and MATLAB. Jiří Militky

Laboratoř na čipu. Lab-on-a-chip. Pavel Matějka

First School Year PIPING AND FITTINGS

Nová éra diskových polí IBM Enterprise diskové pole s nízkým TCO! Simon Podepřel, Storage Sales

Foster Bohemia s.r.o. Laboratoř měření imisí Immission Measurement Laboratory. Mezi Rolemi 54/10, Praha 5, Jinonice, Česká republika

User manual SŘHV Online WEB interface for CUSTOMERS June 2017 version 14 VÍTKOVICE STEEL, a.s. vitkovicesteel.com

Friction drives have constant or variable drives (it means variators). Friction drives are used for the transfer of smaller outputs.

Theme 6. Money Grammar: word order; questions

SPECIFICATION FOR ALDER LED

WYSIWYG EDITOR PRO XML FORM

POPIS TUN TAP. Vysvetlivky: Modre - překlad Cervene - nejasnosti Zelene -poznamky. (Chci si ujasnit o kterem bloku z toho schematu se mluvi.

BLATNÍKY A BEDNY NA NÁŘADÍ MUDGUARDS AND TOOLBOXES

CHAIN TRANSMISSIONS AND WHEELS

Transect analysis of reconstructed georelief of the Lake Most area in the years 1938, 1953, 1972, 1982 and 2008

technický list TRANSIL TM 1.5KE6V8A/440A 1.5KE6V8CA/440CA str 1

Vliv metody vyšetřování tvaru brusného kotouče na výslednou přesnost obrobku

Gymnázium, Brno, Slovanské nám. 7, SCHEME OF WORK Mathematics SCHEME OF WORK. cz

PRAVIDLA ZPRACOVÁNÍ STANDARDNÍCH ELEKTRONICKÝCH ZAHRANIČNÍCH PLATEBNÍCH PŘÍKAZŮ STANDARD ELECTRONIC FOREIGN PAYMENT ORDERS PROCESSING RULES

Škola: Střední škola obchodní, České Budějovice, Husova 9. Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Jak se pečuje o zemědělskou půdu v České republice? Bořivoj ŠARAPATKA Univerzita Palackého v Olomouci borivoj.sarapatka@upol.

Annex 1: Technical specification of the medical equipment

EM, aneb TEM nebo SEM?

DATA SHEET. BC516 PNP Darlington transistor. technický list DISCRETE SEMICONDUCTORS Apr 23. Product specification Supersedes data of 1997 Apr 16

TELEGYNEKOLOGIE TELEGYNECOLOGY

Czech Republic. EDUCAnet. Střední odborná škola Pardubice, s.r.o.

Stojan pro vrtačku plošných spojů

Piezoaktuátory. J. Tůma VŠB Technická univerzita Ostrava. Workshop Perspektivní projekty vývoje řídicích a senzorických technologií 2012

Bioimaging rostlinných buněk, CV.2

Čipové karty Lekařská informatika

Abstrakty. obsah a struktura

Digitální učební materiál

Výukový materiál zpracovaný v rámci operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost

Transkript:

Essential parts of a medical imaging system Acquisition = building the image = applying energy + sensing a response reflection, transmission

Medical imaging systems conventional X-ray, X-ray TV, Endosc., DSA, DR, (IR), NM tomographical (tomography) US tomographical (computed tomography) CT, MR, SPECT, PET, (EIT)

!

Projection X-ray (radiography) Different absorption chracteristics allow to distinguish different material (and provide contrast) in the image. X-ray attenuation is measured by the linear attenuation coefficient (μ). Projection X-rays (radiographs) are 2D projections of 3D data Převzato z http://www.siemens.com

Conventional X-ray (projection radiography) Převzato z http://www.siemens.com

Conventional X-ray (X-ray tube) Převzato z http://www.siemens.com

Conventional X-ray (mamograph) Převzato z http://www.siemens.com

Conventional X-ray TV (C arm with II) Převzato z http://www.siemens.com

Conventional X-ray TV (image intensifier) Převzato z http://www.siemens.com

Conventional X-ray TV (TV pick-up tube) Převzato z http://www.siemens.com

Převzato z http://www.siemens.com Ultrasound US imaging employs HF sound energy to image the interface between differing tissue types. When the sound wave strikes an interface, some energy moves across the interface and some energy is reflected backwards. The reflected energy is detected by a receiver and is used to form the image.

Conventional US ( tomography ) Převzato z http://www.siemens.com

Nuclear medicine Radio-isotopes are introduced into the body to tag specifig physiologic functions. As the tracer accumulates in a particular anatomic location, it periodically emits a particle that can be observed and used to form an image. NM it can be used to form functional rather than structural images.

Conventional NM (Anger gama camera) Převzato z http://www.siemens.com

Computed tomography (CT) CT is used to generate cross-sectional images (CT slices) from a set of projections images obtained at different angles. CT image pixels are reported in units called Hounsfield units (HU). The following reference points are useful to know:

CT Material CT number μ [cm -1 ] Bone 808 0.38 Muscle 0 0.21 Water -48 0.20 Fat -142 0.18 Air -1000 0.00 Převzato z http://www.siemens.com

CT (history vs. present) Převzato z http://www.siemens.com

Magnetic resonance imaging MRI images proton density by using a permanent magnet with a pulsed radio frequency (RF) field. The RF field changes the spin orientation of protons (tilting them and causing them to precess as they spin) within the body. We form an image by listening to a signal emitted as the protons relax back to their original orientation.

MRI We apply energy to perturb the system, but the signal itself is generated from the tissue sample under study! This places some fundamental limitations on MR image acquisition. Převzato z http://www.siemens.com

Single photon emission computed tomography (SPECT) SPECT camera acquire multiple planar views of the radioactivity in an organ the data are then processed mathematically (iterative reconstruction) SPECT utilizes the single photon emitted by gama-emitting radionuclides such as 99m Tc, 67 Ga, 111 In, and 123 I this is in contrast to PET

SPECT Převzato z http://www.philips.com

Positron emission tomography (PET) PET cameras are designed to detect the paired 511-keV photons generated from the anihilation event of a positron and electron following emission, any positron travels only a short distance before coliding with electrons in surrounding matter the paired 511-keV annihilation photons travel in opposite directions (180 apart) along a line

PET Převzato z http://www.philips.com

Ionizing vs. non-ionizing radiation Ionizing radiation applied energy is sufficient to ionize atoms (ejects an electron from orbit, creating a positively charged ion). (e.g., X-ray, CT, PET, SPECT) Non-ionizing radiation insufficient energy to ionize atoms (MRI, US, optical)

Imaging structure and function Structure: tissue density, region size, shape, and orientation. Function: Activity (metabolic rate), perfusion, ventilation. Challenge: combining structural and functional information together in a synergistic presentation (ex. display blood flow distribution on top of a CT slice of lung).

Digital image processing What is an image? Formal definition: A digital image is a multidimensional signal that is sampled in space and/or time and quantized in amplitude. An image is often represented by a multidimensional matrix (array) of numbers.

Digital image processing The image may be 2-D (planar), 3-D (volumetric), or N-D. Image elements: an image is composed of: 2-D: pixels = picture x elements 3-D: voxels = volume x elements

Analog image to digital image conversion gradační greyscale stupnice test image TV TV camera kamera including včetně optické optical system soustavy CCD CCD detail detail CCD převod coversion snímané of 3D scény scene (optické (optical informace) information) nainto elektrický the electrical signál signal elektrický electrical signál signal (napětí, (voltage) elektrická informace) coversion převod elektrického of electrical signal signálu (voltage) (napětí) into na the číslo (číselnou number within the range informaci v rozsahu from od 0 0 do to 255 255 A/D analog to digital converter součást as a tzv. part of frame "frame grabber grabberu" (karta (FG do PC počítače) card) A/Č A/D SW počítač PC recording paměťové (memory) medium médium

What do images represent? X-ray attenuation (density) X-ray, CT Water (proton) density, relaxation times MRI Acoustic impedance US Brightness TV Tracer uptake (distribution of radioactivity)nm Heat IR Electrical impedance EIT

Transfer properties of imaging Why? systems Analogy with 1D cases. Key point: spatial frequency, contrast transfer How to measure quality? Set of transfer functions

Impulse response of imaging system - PSF Předmět Object Image Obraz y Předmětová Object plane rovina y f( xy, ) x x Zobrazovací Imaging system soustava PSF hxy (, ) y Obrazová Image plane rovina y gxy (, ) x x f( xy, ) = δ ( x x, y y ) gxy (, ) = hx ( x, y y ) gxy (, ) = f( xy, ) hxy (, )

Transfer function of imaging system in frequency domain F { gxy (, )} = F{ f( xy, ) hxy (, )} Guv (, ) = Fuv (, ) Huv (, )

u Spatial frequency = 1 1, v X Y cy / mm Hz cy / s lp / mm cy / mrad r ua = = ru X Prostorová Spatial perioda X θ Úhlová Angle perioda r Distance Vzdálenost Place Místo of observation pozorování Prostorový Spatial frequency kmitočet: u = 1/ X [ cy / m] Prostorový Spatial angle úhlový frequency kmitočet: u = r / X [ cy / rad] a

Relationships among transfer functions j OTF F { h( x, y)} = H ( u, v) e φ ( uv, ) MTF H ( u, v) PTF Huv (, ) =φ( uv, )

Modulation transfer function PSF( x, y) OTF( u, v) Předmět Object Zobrazovací Imaging system soustava Obraz Image A A ac max min M = = A max + A min dc

Phase transfer function (PTF) OTF 1 + 0 PTF + - - 0

Effect of PTF on distortion 400 pixels 400 pixels Object Předmět Convolution Konvoluce * Image Obraz Convolution Konvoluční kernel jádro

Sensed scene Snímaná scéna Aliasing Reconstructed image - aliasing Rekonstruovaný obraz - aliasing Optický Optical antialiasingový antialising filter filtr Spatial sampling Prostorové vzorkování Rekonstrukční filter filtr Reconstruction Snímaná scéna Sensed scene Rekonstruovaný obraz bez aliasingu Reconstructed image without aliasing Brightness L profile Profil of jasu sensed snímané scene scény a and rekonstruovaného reconstructed obrazu image 1 1 0, 5 0 x Vzorkovací x Δx sampling Reconstructed Rekonstruovaný image Vzorky Samples of sensed period perioda without obraz bez aliasingu snímané scény scene Reconstructed image with aliasing Sensed Snímaná scéna scene Rekonstruovaný obraz s aliasingem

Useful www links http://webzam.fbmi.cvut.cz/hozman/akk/komentar_podklady_zsl_j H.html Materiály ke kurzu Získání a zpracování obrazu v mikroskopii [online]. Jiří Hozman, c2002-2013. Poslední změna 18. 10. 2013 [cit. 2014-10-11]. URL: <http://webzam.fbmi.cvut.cz/hozman/> Hozman, J., Roubík, K. Tomografické zobrazovací metody v lékařství - CT. Výukový videoprogram (VHS). Praha: AVTC ČVUT, 2002. Je k dispozici na http://www.civ.cvut.cz/info/info.php?id=148 a dále na http://www.civ.cvut.cz/info/info.php?&did=603)