Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/12513
Title: Qualitative and quantitative image quality qssessment in magnetic resonance imaging : phantom study
Other Titles: Ποιοτική και ποσοτική αξιολόγηση ποιότητας εικόνας στην απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού : μελέτη ομοιώματος
Authors: Διαμάντη, Βασιλική
Keywords: Quality control in MRI
Image quality assessment in IMR
ACR MRI phantom
Qualitative image quality indices
Quantitative image quality indices
Keywords (translated): Απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (ΑΜΣ)
Ποιότητα ιατρικής εικόνας
Abstract: Magnetic Resonance Imaging (MRI) has a crucial role in disease management, further allowing the identification of non-invasive imaging biomarkers for disease detection, diagnosis and monitoring response to therapy. Towards this direction, quality assurance (QA) of MRI scanners is a prerequisite for ensuring optimal imaging quality in the clinical setting and for providing standardized approach for the identification of imaging biomarkers (Osadebey, et al., 2017), (Osadebey, et al., 2018). The current thesis is focused on evaluating image quality of three clinical MRI scanners in terms of a phantom-based study, for a time period of three years. A standardized QA protocol was adopted (Ihalainen, et al., 2011), (Chen, et al., 2004), using the American College of Radiology (ACR) ACR accreditation phantom (The American College of Radiology, 2005), (AAPM, 2010). According to the standardized image quality evaluation methodology, both quantitative and qualitative image quality indices have been utilized. Quantitative image quality indices include: geometric accuracy, slice thickness accuracy, slice position accuracy, image intensity uniformity, percent-signal ghosting, homogeneity and signal-to-noise-Ratio (SNR). The effect of slice thickness and receiver bandwidth in SNR is also investigated. Furthermore, the feasibility of first order statistical image features acting as adjunct quantitative image noise indices, in the frame of slice thickness and receiver bandwidth on SNR, is also investigated. The basic hypothesis underlying the use of first order statistical features is mainly based on the recent use of texture features as clinical image quality surrogates in brain MR images (Osadebey, et al., 2017), (Osadebey, et al., 2018). Qualitative image quality indices include low-contrast detectability and high contrast spatial resolution. Inter-observer variability in qualitatively assessed indices is also considered. For each MRI system, compliance to national and international image quality guidelines is discussed. Long term performance reproducibility (system stability) is assessed in terms of standard deviations and coefficient of variation analysis of the quantitative and qualitative image quality indices. Results of the current study suggest the feasibility of the adopted ACR phantom-based QA protocol in monitoring short- and long-term MR systems performance. Extraction of image texture descriptors in combination to pattern classification schemes (machine learning) is expected to contribute to the development of automated QC procedures, with increased consistency in estimation of image quality indices, towards QA optimization in MRI.
Abstract (translated): Η Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού (ΑΜΣ) έχει καθοριστικό ρόλο στην ανίχνευση, διάγνωση και παρακολούθηση απόκρισης της νεοπλασματικής νόσου (και άλλων παθήσεων) στη θεραπεία. Προς αυτή την κατεύθυνση, προγράμματα διασφάλισης ποιότητας συστημάτων ΑΜΣ είναι απαραίτητα για τη διασφάλιση υψηλής ποιότητας εικόνας στην κλινική πράξη [AAPM 2010], αλλά και για την τυποποίηση των μεθοδολογιών ανάδειξης απεικονιστικών βιοδεικτών (Osadebey, et al., 2017), (Osadebey, et al., 2018). Η παρούσα εργασία στοχεύει στην αξιολόγηση ποιότητας εικόνας τριών κλινικών συστημάτων ΑΜΣ, σε βάθος χρόνου. Υιοθετήθηκε πρωτόκολλο βάσει ομοιώματος ACR (The American College of Radiology, 2005), (AAPM, 2010) σύμφωνα με το οποίο εκτιμήθηκαν ποσοτικοί και ποιοτικοί δείκτες ποιότητας εικόνας. Οι ποσοτικοί δείκτες ποιότητας εικόνας περιλαμβάνουν: γεωμετρική ακρίβεια, ακρίβεια πάχους τομής, ακρίβεια θέσης τομής, ομοιομορφία έντασης σήματος, ποσοστιαία εκτίμηση ψευδενδείξεων σήματος, γεωμετρική παραμόρφωση/χωρική γραμμικότητα εικόνας, ομοιογένεια στατικού μαγνητικού πεδίου και λόγο έντασης σήματος-προς-θόρυβο (Signal-to-Noise Ratio, SNR). Μελετήθηκε η επίδραση του πάχους τομής και του εύρους συχνοτήτων δέκτη στην τιμή του λόγου SNR. Επιπλέον, εκτιμήθηκαν χαρακτηριστικά υφής εικόνας (στατιστικής 1ης τάξης), ως πρόσφατα προτεινόμενοι κλινικοί δείκτες ποιότητας εικόνας στην ΑΜΣ εγκεφάλου (Osadebey, et al., 2017), (Osadebey, et al., 2018), στα πλαίσια της μελέτης επίδρασης πάχους τομής και εύρους συχνοτήτων δέκτη στο SNR. Οι ποιοτικοί δείκτες ποιότητας εικόνας περιλαμβάνουν τη χωρική διακριτική ικανότητα υψηλής αντίθεσης και τη διακριτική ικανότητα χαμηλής αντίθεσης, λαμβάνοντας υπόψη τη μεταβλητότητα μεταξύ παρατηρητών. Για κάθε κλινικό σύστημα ΑΜΣ διερευνήθηκε η συμμόρφωσή των εκτιμηθέντων παραμέτρων ποιότητας εικόνας του με εθνικά και διεθνή όρια. Η σταθερότητα της απόδοσης των συστημάτων ΑΜΣ εκτιμήθηκε με χρήση του συντελεστή διακύμανσης. Τα αποτελέσματα τα παρούσας εργασίας ανέδειξαν την ικανότητα της χρήσης του πρωτοκόλλου βάσει ομοιώματος ACR (The American College of Radiology, 2005), (AAPM, 2010) στην αξιολόγηση ποιότητα εικόνας τριών κλινικών συστημάτων ΑΜΣ σε βάθος χρόνου. Η αξιοποίηση μεθόδων εξαγωγής χαρακτηριστικών υφής εικόνας σε συνδυασμό με μεθόδους ταξινόμησης προτύπων (μηχανική μάθηση) μπορεί να συνεισφέρει στην ανάπτυξη αυτόματων μεθόδων εκτίμησης ποιότητας εικόνας με στόχο τη βελτιστοποίηση της εφαρμογής ποιοτικών ελέγχων και προγραμμάτων διασφάλισης ποιότητας στην ΑΜΣ.
Appears in Collections:Τμήμα Ιατρικής (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Diamanti_MSc Thesis_.pdf4.04 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.