Reducción del ruido en imágenes de tomografía computarizada usando un filtro bilateral anisotrópico
En este trabajo se propone el uso de un filtro bilateral anisotrópico (FBA) para reducir el ruido en imágenes de tomografía computarizada. El FBA fue implementado en una versión tridimensional que permite ajustar los parámetros del filtro dependiendo de la resolución de las imágenes en cada uno de l...
- Autores:
-
Ramírez-Giraldo, J. C. (Juan Carlos)
Fletcher, J. (Joel)
McCollough, C. (Cynthia)
- Tipo de recurso:
- Article of journal
- Fecha de publicación:
- 2010
- Institución:
- Universidad EIA .
- Repositorio:
- Repositorio EIA .
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- Acceso en línea:
- https://repository.eia.edu.co/handle/11190/486
- Palabra clave:
- RBI00075
TECNOLOGÍAS PARA LA SALUD
TECHNOLOGY IN HEALTH
PROCESAMIENTO DE IMAGEN ASISTIDA POR COMPUTADOR
IMAGE PROCESSING - COMPUTER - ASSISTED
FILTRO BILATERAL
RADIACIÓN IONIZANTE
RAYOS X
REDUCCIÓN DE LA DOSIS DE RADIACIÓN
REDUCCIÓN DEL RUIDO
TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA BILATERAL FILTER
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RADIATION DOSE REDUCTION
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En este trabajo se propone el uso de un filtro bilateral anisotrópico (FBA) para reducir el ruido en imágenes de tomografía computarizada. El FBA fue implementado en una versión tridimensional que permite ajustar los parámetros del filtro dependiendo de la resolución de las imágenes en cada uno de los ejes. La utilidad del FBA se demostró con un fantoma estándar, que se escaneó, inicialmente, utilizando una dosis de radiación referencia de 240 mAs, y, seguidamente, con dosis del 50 % y 25% de la de referencia. Asimismo, se procesaron y analizaron dos casos clínicos correspondientes a una tomografía abdominal y otra de tórax, ambas utilizando una inyección intravenosa de medio de contraste. Se encontró que el FBA permite mantener una mejor relación entre el ruido, la resolución espacial y la detectabilidad de bajos contrastes, cuando se le compara con el método tradicional de retroproyección filtrada que utilizan los escáneres de tomografía clínicos. Los resultados del fantoma, sugieren que es posible reducir las dosis de radiación hasta en un 50% sin afectar la resolución espacial o la detectabilidad de bajos contrastes, cuando se le compara con la dosis de referencia. Los estudios clínicos, revelaron que el FBA puede disminuir el ruido de las imágenes y aún garantizar una calidad adecuada para el diagnóstico. Estudios clínicos prospectivos, son necesarios para demostrar que la disminución del ruido puede permitir una reducción significativa de las dosis de radiación. |
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La utilidad del FBA se demostró con un fantoma estándar, que se escaneó, inicialmente, utilizando una dosis de radiación referencia de 240 mAs, y, seguidamente, con dosis del 50 % y 25% de la de referencia. Asimismo, se procesaron y analizaron dos casos clínicos correspondientes a una tomografía abdominal y otra de tórax, ambas utilizando una inyección intravenosa de medio de contraste. Se encontró que el FBA permite mantener una mejor relación entre el ruido, la resolución espacial y la detectabilidad de bajos contrastes, cuando se le compara con el método tradicional de retroproyección filtrada que utilizan los escáneres de tomografía clínicos. Los resultados del fantoma, sugieren que es posible reducir las dosis de radiación hasta en un 50% sin afectar la resolución espacial o la detectabilidad de bajos contrastes, cuando se le compara con la dosis de referencia. Los estudios clínicos, revelaron que el FBA puede disminuir el ruido de las imágenes y aún garantizar una calidad adecuada para el diagnóstico. Estudios clínicos prospectivos, son necesarios para demostrar que la disminución del ruido puede permitir una reducción significativa de las dosis de radiación.This work proposes the use of an anisotropic bilateral filter (ABF) to reduce the noise in computed tomography images. The FBA is implemented in the tridimensional space, allowing the adjustment of filter parameters depending on the image resolution in each axis. The utility of the FBA was demonstrated using a standard image quality phantom which was scanned using a 240 mAs reference dose, and subsequently with 50 % and 25 % of the reference dose. Additionally, two clinical cases were processed, corresponding to routine clinical, intravenous contrast-enhanced abdomen and thorax scans. The phantom study found that the FBA keeps a better tradeoff between noise, spatial resolution, and low contrast detectability, when it is compared to traditional filtered backprojection reconstructions, routinely employed by current computed tomography scanners. Hence, results in the phantom suggest it is possible to reduce radiation dose by at least 50% without affecting spatial resolution or low contrast detectability. The clinical studies revealed that the FBA can decrease image noise and still provide enough information for adequate diagnosis. Prospective clinical studies are necessary to demonstrate whether or not the observed noise reduction would allow a significant decrease in radiation dose.8 p.application/pdfspaDerechos Reservados - Universidad EIA, 2020https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/El autor de la obra, actuando en nombre propio, hace entrega del ejemplar respectivo y de sus anexos en formato digital o electrónico y autoriza a la ESCUELA DE INGENIERIA DE ANTIOQUIA, para que en los términos establecidos en la Ley 23 de 1982, Ley 44 de 1993, Decisión andina 351 de 1993, Decreto 460 de 1995, y demás normas generales sobre la materia, utilice y use por cualquier medio conocido o por conocer, los derechos patrimoniales de reproducción, comunicación pública, transformación y distribución de la obra objeto del presente documento. PARÁGRAFO: La presente autorización se hace extensiva no sólo a las dependencias y derechos de uso sobre la obra en formato o soporte material, sino también para formato virtual, electrónico, digital, y en red, internet, extranet, intranet, etc., y en general en cualquier formato conocido o por conocer. EL AUTOR, manifiesta que la obra objeto de la presente autorización es original y la realiza sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto la obra es de exclusiva autoría y tiene la titularidad sobre la misma. PARÁGRAFO: En caso de presentarse cualquier reclamación o acción por parte de un tercero en cuanto a los derechos de autor sobre la obra en cuestión, EL AUTOR, asumirá toda la responsabilidad, y saldrá en defensa de los derechos aquí autorizados; para todos los efectos la ESCUELA DE INGENIERÍA DE ANTIOQUIA actúa como un tercero de buena fe.info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercialhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2RBI00075TECNOLOGÍAS PARA LA SALUDTECHNOLOGY IN HEALTHPROCESAMIENTO DE IMAGEN ASISTIDA POR COMPUTADORIMAGE PROCESSING - COMPUTER - ASSISTEDFILTRO BILATERALRADIACIÓN IONIZANTERAYOS XREDUCCIÓN DE LA DOSIS DE RADIACIÓNREDUCCIÓN DEL RUIDOTOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA BILATERAL FILTERIONIZING RADIATIONX-RAYSRADIATION DOSE REDUCTIONNOISE REDUCTIONCOMPUTED TOMOGRAPHYReducción del ruido en imágenes de tomografía computarizada usando un filtro bilateral anisotrópicoNoise reduction in computed tomography images using an anisotropic bilateral filterArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionTexthttps://purl.org/redcol/resource_type/ARThttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Biomédica, Mecatrónica y MecánicaEscuela de Ingeniería de Antioquia EIAUniversidad CESKalender W.A. X-ray computed tomography, Physics in Medicine and Biology, 51, R29-43, 2006.McCollough C.H., Guimaraes L., Fletcher J.G. In defense of body CT, American Journal of Roentgenology, 193, 29-39, 2009.Brenner D.J., Hall E.J., Computed tomography-an increasing source of radiation exposure, New England Journal of Medicine, 357, 2277-2284, 2007.PublicationTHUMBNAILRBI00075.pdf.jpgRBI00075.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg13709https://repository.eia.edu.co/bitstreams/adc45082-4107-4a73-a6a0-3e63064f8bcd/download839174e9763ba2d0674c84c14ffc661aMD57ORIGINALRBI00075.pdfRBI00075.pdfapplication/pdf2299954https://repository.eia.edu.co/bitstreams/ffb3d60a-3553-4cb0-9284-596a00eb0e1f/downloadad20b95ff460a1c879d39c7c333b87d1MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81494https://repository.eia.edu.co/bitstreams/c6f188e0-d009-4ce8-adcf-f268790d13e0/download66874b0b9366b748c60895d2fb6339f8MD52CC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; charset=utf-849https://repository.eia.edu.co/bitstreams/f3e216fe-d7a6-4c98-8cae-94212fd8f114/download4afdbb8c545fd630ea7db775da747b2fMD53license_textlicense_texttext/html; charset=utf-821251https://repository.eia.edu.co/bitstreams/1466982d-9942-474d-923d-68de4c588516/download251affa47a4b8eb28fc5a9a9249263a1MD54license_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-823253https://repository.eia.edu.co/bitstreams/e713d2c0-ea32-4d58-adcc-11cb2eb0646b/downloadcd76e7886171c964e259dcf5e912e299MD55TEXTRBI00075.pdf.txtRBI00075.pdf.txtExtracted texttext/plain34376https://repository.eia.edu.co/bitstreams/fc50295a-37c6-464a-99be-f65b9ecb8e16/downloadb2f9b4d1799cd5f3777bcb4b06130be2MD5611190/486oai:repository.eia.edu.co:11190/4862023-07-25 17:11:42.155https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/Derechos Reservados - Universidad EIA, 2020open.accesshttps://repository.eia.edu.coRepositorio Institucional Universidad EIAbdigital@metabiblioteca.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 |