| Source DB | nl |
|---|
| Institution | KU Leuven |
|---|
| Code | 3261337b-dc63-4211-8f02-11a63a6cf057 |
|---|
| Unit | 3f010436-c5b1-438c-8066-4dae396d238f
|
|---|
| Begin | 11/1/2016 |
|---|
| End | 5/6/2020 |
|---|
| title fr |
|
|---|
| title nl | Taakspecifieke optimalisatie van de systeem parameters voor beeldgeleide interventies
|
|---|
| title en | Task based optimization of system parameters in image guided interventions
|
|---|
| Description fr |
|
|---|
| Description nl | Fluoroscopie beeldvorming is een essentieel instrument op het gebied van interventionele radiologie en cardiologie, waardoor artsen de mogelijkheid hebben om in real-time naar het inwendige van een patiënt te kijken. Het beschikbaar hebben van dynamische beelden van de patiënt geeft artsen een snel en eenvoudig hulpmiddel tijdens beeldgeleide interventies, zoals bijvoorbeeld tijdens stentplaatsing in een stenotische slagader. Fluoroscopie geeft artsen ook de mogelijkheid om te kijken naar de functionaliteit van een bepaald orgaan, bijvoorbeeld het pompen van het hart of de beweging van slikken. Het nadeel van het gebruik van fluoroscopie beeldvorming zijn echter de röntgenstralen die nodig zijn om de beelden te maken welke leiden tot een stralingsdosis die wordt geabsorbeerd door de patiënt en het medisch personeel. Een fundamentele sub eenheid van een fluoroscopiesysteem dat zoekt naar het cruciale evenwicht tussen beeldkwaliteit en dosis wordt de Automatic Dose Rate Control (ADRC) genoemd. De ADRC automatiseert de selectie van de exposiefactoren om om te gaan met veranderingen in de dikte van de patiënt tijdens het examen. De ideale ADRC zal dus consistente en adequate beeldkwaliteit leveren voor de medische taken voor een breed bereik van patiënten.Het doel van deze thesis was om een goede methode te onderzoeken om de efficiëntie van een ADRC te beschrijven en om nieuwe methoden te onderzoeken om de acquisitie parameters te optimaliseren tijdens fluoroscopie begeleide interventies met behulp van een speciale beeldkwaliteit metriek: de ruimtelijke frequentie afhankelijke SDNR(u). Deze beeldkwaliteit metriek past de standaard SDNR aan door geometrische- en bewegingsvervaging toe te voegen bij de berekening ervan. Door gebruik te maken van deze toegewijde beeldkwaliteit metriek in combinatie met een gekozen stralingsdosis van belang, vergelijkt het werk in deze studie de efficiëntie, gedefinieerd als de beeldkwaliteit kwadraat gedeeld door de dosis, van verschillende ADRC-operatie methoden. In hoofdstuk 2 toonden metingen van stents en geleidingsdraden aan dat SDNR(u) veel nauwer verbonden is met de visuele perceptie van beeldkwaliteit dan de standaard beeldkwaliteit metriek SDNR. Dit levert goed bewijs dat het gebruik van deze nieuwe methode nuttig en relevant is in het veld van interventionele radiologie en cardiologie. Hoofdstuk 1 toont aan dat de efficiëntie van een 5-parameter ADRC superieur is aan die van een 3-parameter systeem, wat het voordeel van een flexibelere ADRC aangeeft. Gelijkaardig, blijkt uit hoofdstuk 3 dat verbeteringen in de Röntgen generator een gunstig effect hebben op de beeldprestaties. De studie vergeleek de nieuwere Siemens Artis Q met de oudere Siemens Artis zee, concentrerend op de ADRC-parameter selectie, en de resultaten tonen een duidelijke efficiëntie winst voor het nieuwere systeem. Hoofdstuk 4 is het belangrijkste hoofdstuk van het proefschrift en introduceert een nieuwe methode om de ADRC-selectie van de exposieparameters te optimaliseren. Momenteel geïmplementeerde ADRC-systemen meten de helderheid van het beeld in opgegeven gebieden van de afbeelding en houden de pixelwaarde in dit gebied constant. De nieuwe aanpak probeert een bepaalde SDNR(u)-waarde te bereiken in plaats van een bepaalde pixelwaarde en tegelijkertijd kiest het die exposieparameters die de laagste dosis aan de patiënt leveren, waardoor de optimale efficiëntie voortdurend wordt bereikt. De metingen, uitgevoerd over een groot aantal patiëntdiktes en met behulp van veel verschillende materialen, tonen een significante toename van de beeldvormingsefficiëntie voor de nieuwe methode in vergelijking met de conventionele ADRC-benadering. Verwachtingen zijn dat deze nieuwe ADRC-methode kan leiden tot belangrijke dosisverlagingen. Ten slotte implementeert hoofdstuk 5 de technieken die in de vorige hoofdstukken zijn geleerd om de exposieparameters te bepalen van een concept hybride angio-MRI-systeem dat wordt voorgesteld door Siemens Healthineers. Het x-stralen deel van dit concept systeem heeft een heel andere geometrie en spectrale filtratie dan standaard angio systemen en werkt in de nabijheid van een magnetisch veld. Deze studie probeerde daarom te onderzoeken of een conventionele röntgenbuis voldoende vermogen heeft om de exposieparameters te selecteren die nodig zijn om dezelfde SDNR(u) als een conventioneel systeem te leveren. Om deze vraag te beantwoorden, werd een simulatie platform gemaakt voor het berekenen van de beeldkwaliteit en de dosis. Resultaten toonden aan dat onder bepaalde condities, het hybride systeem de beeldkwaliteit van een conventioneel systeem zal kunnen benaderen.
|
|---|
| Description en | Fluoroscopy imaging is an essential tool in the field of interventional radiology and cardiology, giving physicians the possibility to look at the internals of a patient in real-time. Having dynamic images available of the patient gives physicians a fast and easy guidance tool during image-guided interventions, like for example during stent placement in a stenotic artery. Fluoroscopy also gives physicians the possibility to look at the functionality of a certain organ, e.g. the pumping of the heart or the motion of swallowing. The downside of using fluoroscopy imaging however, are the x-rays needed to create the images leading to radiation dose absorbed by the patient and the medical personnel. A fundamental subunit of a fluoroscopy system that searches for the crucial balance between image quality and dose is called the Automatic Dose Rate Control (ADRC). The ADRC automates the selection of the x-ray factors to cope with changes in patient thickness during the exam. In so doing, the ideal ADRC provides consistent and adequate image quality for the medical tasks on a broad range of patients.The goal of this thesis was to investigate a proper method of describing the efficiency of an ADRC and to investigate new methods to optimize the acquisition parameters during fluoroscopy guided interventions using a dedicated image quality metric: the spatial frequency dependent signal difference to noise ratio, SDNR(u). This image quality metric adjusts the standard SDNR by adding geometric and motion blurring in its calculation. By using this dedicated image quality metric in combination with a radiation dose metrics of interest, the work in this study compares the efficiency, defined as the image quality squared divided by the dose, of several ADRC operation methods. In chapter 2, measurements of stents and guidewires showed that SDNR(u) is much more closely linked to the visual perception of image quality than the standard image quality metric SDNR, providing good evidence that using this new method is useful and relevant in the field of interventional radiology and cardiology.Chapter 1 shows that the efficiency of a 5-parameter ADRC is superior to that of a 3-parameter system, indicating the benefit of a more flexible ADRC. Similarly, chapter 3 shows that improvements in the x-ray generator have a beneficial effect on imaging performance. The study compared the newer Siemens Artis Q with the older Siemens Artis Zee, concentrating on the ADRC parameter selection, and the results show a clear gain in efficiency for the newer system.Chapter 4 is the main chapter of the thesis and introduces a new method for the ADRC to optimize the exposure parameter selection. Currently implemented ADRC systems measure the image brightness in specified regions of the image and keep the pixel value in this area constant. The new approach tries to reach a target SDNR(u) value instead of a target pixel value and it does so while simultaneously selecting the exposure parameters with the lowest dose to the patient, therefore continuously reaching optimal efficiency. The measurements, performed over a large range of patient thicknesses and using many different materials, show a significant increase in the imaging efficiency for the new method compared to the conventional ADRC approach. Expectations are that this new ADRC method can lead to important dose reductions. Finally, chapter 5 implements the techniques learned in the previous chapters to determine the exposure parameters of a concept hybrid Angio-MRI system proposed by Siemens Healthineers. The x-ray part of this concept system has a very different geometry and spectral filtration than standard angio systems and is operating near a magnetic field. This study therefore tried to investigate whether a conventional x-ray tube had enough power output to select the exposure parameters necessary to deliver the same SDNR(u) as a conventional system. To answer this question, a simulation platform to calculate image quality and dose was created. Results showed that under certain conditions, the hybrid system should be able to match the image quality of a conventional system.
|
|---|
| Qualifiers | - MRI - Stroke - X-ray system - |
|---|
| Personal | Dehairs Michiel, Marshall Nicholas, Bosmans Hilde |
|---|
| Collaborations | |
|---|
