APT III: Automatische Auswertung von Prüfkörperaufnahmen ...
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<strong>APT</strong> <strong>III</strong>: <strong>Automatische</strong> <strong>Auswertung</strong> <strong>von</strong><br />
Prüfkörperaufnahmen<br />
Optimage<br />
Centre de Recherche Henri Tudor,<br />
Luxemburg<br />
Andreas Jahnen, Christian Moll<br />
Phantom Check<br />
University of Applied Science<br />
Institut for Media- and Imaging<br />
Technology<br />
Andreas Schreiber, Holger Buhr,<br />
Bettina Gerndt, Christian Blendl<br />
Prüfkörperaufnahmen<br />
nach PAS 1054<br />
Fachhochschule Köln<br />
University of Applied Sciences Cologne<br />
07 Fakultät für Informations-,<br />
Medien- und Elektrotechnik<br />
Prof. Dr. C. Blend<br />
H. Buhr / A. Schreiber<br />
© 2007<br />
1
<strong>APT</strong> <strong>III</strong>: <strong>Automatische</strong> <strong>Auswertung</strong> <strong>von</strong><br />
Prüfkörperaufnahmen<br />
PAS 1054<br />
Prüfkörperaufnahmen<br />
• Evaluation durch manuelle Festlegungen <strong>von</strong> ROI´s<br />
mit hohen Flächeninhomogenitäten<br />
• Visuelle Bestimmung des Auflösungsvermögens an<br />
Pb-Strichrastern mit winkelabhängigen Moiree-<br />
Effekten und Auflösung; oder Niedrigkontrastprüfkörpern<br />
• Keine Erfassung <strong>von</strong> Kenngrößen im Frequenzraum<br />
nach „Stand <strong>von</strong> Wissenschaft und Technik“<br />
• Zeitaufwändig und zu große Messwertschwankungen<br />
• Manuelle <strong>Auswertung</strong> erlaubt keine Intersystem-<br />
Vergleiche<br />
Fachhochschule Köln<br />
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07 Fakultät für Informations-,<br />
Medien- und Elektrotechnik<br />
Prof. Dr. C. Blend<br />
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<strong>APT</strong> <strong>III</strong>: <strong>Automatische</strong> <strong>Auswertung</strong> <strong>von</strong><br />
Prüfkörperaufnahmen<br />
<strong>Automatische</strong>, PC-basierte PAS 1054 Prüfkörperevaluierung:<br />
Optimage (Centre de Recherche Henri Tudor, Luxemburg)<br />
• SNR, CNR, Offset (GW hinter Pb)<br />
• Al-Treppe: Dynamik und SNR der einzelnen Stufen<br />
• Stahlkugeln: Einschränkung der brustwandnahen<br />
Abbildung<br />
• Verkippungen des PK<br />
• SFR parallel und senkrecht zur Brustwandkante<br />
als Ersatz für die visuelle Bewertung <strong>von</strong><br />
Pb-Gruppenrastern<br />
• Analyse der Pb-Strichraster<br />
• Messwertspeicherung mit statistischer Analyse<br />
(inkl. Grenzwertüberwachung) in Datenbank<br />
• Dokumentation als pdf. Reports<br />
• EXCEL-Exportmöglichkeit<br />
• usw.<br />
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University of Applied Sciences Cologne<br />
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Medien- und Elektrotechnik<br />
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<strong>APT</strong> <strong>III</strong>: <strong>Automatische</strong> <strong>Auswertung</strong> <strong>von</strong><br />
Prüfkörperaufnahmen<br />
<strong>Automatische</strong>, PC-basierte Prüfkörperevaluierung<br />
Phantom Check (ImageJ PlugIn)<br />
(Univ. of Appl. Science, Cologne)<br />
Diplomarbeiten H. Buhr, A. Schreiber et al.<br />
• SNR, CNR, Offset (GW hinter Pb)<br />
• Al-Treppe: Dynamik, SNR der Stufen<br />
• Stahlkugeln:<br />
Einschränkung der brustwandnahen Abbildung<br />
• Verkippungen des PK<br />
• SFR PAS1054<br />
parallel und senkrecht zur<br />
Brustwandkante als Ersatz für die visuelle<br />
Bewertung <strong>von</strong> Pb-Gruppenrastern<br />
• NPS PAS1054<br />
(Noise Power Spectrum / Wiener-Spektrum)<br />
• NEQ PAS1054<br />
= Qualitätsindex mit Dosismessung<br />
• Grenzwertüberwachung & Dokumentation in Textdateien<br />
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Medien- und Elektrotechnik<br />
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<strong>APT</strong> <strong>III</strong>: <strong>Automatische</strong> <strong>Auswertung</strong> <strong>von</strong><br />
Prüfkörperaufnahmen<br />
Bestimmung <strong>von</strong> SFR und NPS:<br />
(mit Dosismessung)<br />
NEQ-äquivalente Größe<br />
• SFR (Spatial Frequency Response):<br />
(MTF diskreter Systeme) als messtechnischer<br />
Ersatz einer visuellen Bestimmung der<br />
Hochkontrast-Auflösung in PAS1054-Geometrie<br />
(streustrahlenbehaftet)<br />
Neuer (preiswerter) Prüfkörpereinsatz:<br />
Stahlkante mit 1 mm Stärke / 0,2 mm Al<br />
zwischen PMMA Platten <strong>von</strong> 3mm Dicke.<br />
Beide Kanten liegen orthogonal zueinander<br />
Versatz gegen Pixelmatrix: ca. 1,5°<br />
SFR vertikal<br />
• NPS (Noise Power Spectrum):<br />
Wiener-Spektrum als messtechnischer Ersatz<br />
einer visuellen Bestimmung der<br />
Niedrigkontrastauflösung:<br />
Au-Plättchen/ACR-/RMI-/Ackermann –<br />
Phantom usw. in PAS1054-Geometrie<br />
(Streustrahlenbehaftet)<br />
NPS<br />
SFR horizontal<br />
NEQ = Dosis 2 *SFR 2 /NPS<br />
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<strong>APT</strong> <strong>III</strong>: <strong>Automatische</strong> <strong>Auswertung</strong> <strong>von</strong><br />
Prüfkörperaufnahmen<br />
=><br />
Oversampling der Kante<br />
Line Spread Function (1. diskrete Ableitung)<br />
=><br />
Hann-Fenster (Vermeidung <strong>von</strong> „Leakage“)<br />
Anschließend Fouriertransformation und<br />
Bildung des Betragsspektrums<br />
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<strong>APT</strong> <strong>III</strong>: <strong>Automatische</strong> <strong>Auswertung</strong> <strong>von</strong><br />
Prüfkörperaufnahmen<br />
• Normierung der SFR auf 1<br />
bei Frequenz 0<br />
(DC-Anteil oder mittlerer<br />
Grauwert)<br />
• SFR-Index: 20 – 80 % der<br />
Fläche unter der Kurve<br />
bis zur Nyquistfrequenz;<br />
jeweils für die vertikale<br />
und horizontale Richtung<br />
• Verhältnis der Indizes<br />
sensitiv für CR-Systeme<br />
Abfall der SFR (Delle) bei niedrigen Frequenzen ist<br />
u.U. LFD (Low Frequency Drop) oder BV<br />
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Prüfkörperaufnahmen<br />
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<strong>APT</strong> <strong>III</strong>: <strong>Automatische</strong> <strong>Auswertung</strong> <strong>von</strong><br />
Prüfkörperaufnahmen<br />
Genauigkeit der Messung des SFR Index und des NPS-Index<br />
SFR Index : Schwankungen in Vertik. & Horiz. Richtung: ca. 1 % (1σ)<br />
bei Verschiebung (10mm) und Verkippung (
<strong>APT</strong> <strong>III</strong>: <strong>Automatische</strong> <strong>Auswertung</strong> <strong>von</strong><br />
Prüfkörperaufnahmen<br />
Ersatz visueller Prüfverfahren durch<br />
Bestimmung <strong>von</strong> Kenngrößen nach<br />
Stand <strong>von</strong> Wissenschaft und Technik<br />
Unter streustrahlenbehafteter<br />
Abbildungsgeometrie des<br />
Prüfkörpers nach PAS 1054:<br />
Weit höhere Genauigkeit<br />
Kein Beobachter-Einfluss<br />
NPS PAS1054<br />
:<br />
SFR PAS1054<br />
:<br />
NEQ PAS1054<br />
:<br />
Noise Power Spectrum<br />
Spatial Frequency Response<br />
Noise Equivalent Quanta<br />
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<strong>APT</strong> <strong>III</strong>: <strong>Automatische</strong> <strong>Auswertung</strong> <strong>von</strong><br />
Prüfkörperaufnahmen<br />
Ergebnisse<br />
1. Unterschiedliche Programme liefern vergleichbare Ergebnisse:<br />
Phantom Check (FHK) und Optimage (C.d.R.-Luxemburg):<br />
Al-Treppe: Dynamik, GW und STABW, Offset, SRV, KRV<br />
und auch bei SFR<br />
(gleiche physikalische Messmethoden mit unterschiedlichen<br />
Softwarelösungen)<br />
2. <strong>Automatische</strong> Auswertemethoden entsprechen dem<br />
“Stand <strong>von</strong> Wissenschaft und Technik” (höchstes Anspruchsniveau)<br />
Visuelle Auswertemethoden nach PAS1054 oder EUREF: EPQC-ADM:<br />
“Stand der Technik” (mittleres Anspruchsniveau)<br />
3. <strong>Automatische</strong> Auswertemethoden erfüllen die Anforderung an ein<br />
Messverfahren bei der Bestimmung <strong>von</strong> Messgrößen <strong>von</strong> einem<br />
minimalen Signal/Rauschverhältnis (SNR <strong>von</strong> 3:1)<br />
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<strong>APT</strong> <strong>III</strong>: <strong>Automatische</strong> <strong>Auswertung</strong> <strong>von</strong><br />
Prüfkörperaufnahmen<br />
Fragen zur Beantwortung:<br />
1) Wie groß muss das Verhältnis <strong>von</strong> Signal zu Messunsicherheit sein, damit eine<br />
Messgröße (Signal) mit gerade noch zu akzeptierender Messunsicherheit erfasst<br />
werden kann<br />
a) 3:1<br />
b) 1:1<br />
c) 10:1<br />
2) Visuelle Prüfverfahren in der Mammographie, wie die <strong>Auswertung</strong> <strong>von</strong> CDMAM- oder<br />
PAS 1054-Prüfkörperaufnahmen zeichnen sich durch eine Messunsicherheit aus, die<br />
im wesentlichen durch die Inter- und Intraobservervariabilität verursacht ist. Sind die<br />
Messunsicherheiten derartiger visueller Prüfverfahren im Vergleich zu<br />
automatischen Auswerteverfahren<br />
a) geringer<br />
b) vergleichbar<br />
c) deutlich größer<br />
3) <strong>Automatische</strong> Auswerteverfahren spiegeln wieder den<br />
a) Stand <strong>von</strong> Wissenschaft und Technik<br />
b) den Stand der Technik<br />
c) den anerkannten Stand der Technik<br />
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