Project

Discipline

detection; computed tomography; model observer

Lead
Ces dernières décennies, l'imagerie tridimensionnelle s'est généralisée et les doses délivrées par les examens de radiodiagnostic ont augmenté régulièrement. La dose ne pouvant être efficacement optimisée que si la qualité d'image est objectivement quantifiée, nous proposons d'utiliser des modèles d'observateur tridimensionnels afin d'estimer la performance d'un observateur humain dont la tâche consiste à détecter une pathologie dans une image de scanner RX.
Lay summary
Contenu et objectifs du travail de recherche Nous proposons de développer deux types de modèles d'observateur.  Le premier sera une extension directe de ce qui s'est déjà fait à deux dimensions et incorporera l'effet du défilement au travers des coupes. Le second modèle intégrera une composante de recherche qui stimulera ce qui se passe dans la périphérie de la vision.  Le but ultime est de pouvoir estimer la qualité d'image dans des cas proches de la clinique. Ces modèles seront testés sur des images de tomosynthèse mammaire et des images de scanner RX du foie obtenues au département de radiologie du CHUV, Lausanne.  Leurs performances seront comparées à celles d'observateurs humains afin d'ajuster et de valider leurs caractéristiques.  De manière ultime, nous désirons proposer un fantôme imprimé en 3D qui puisse être utilisé pour estimer la performance des modèles.   Contexte scientifique et social du projet de recherche Contrairement aux modèles d'observateur actuels, nous proposons de prendre en compte deux aspects importants de la vision humaine dans ce travail : la capacité que nous avons à scruter une image à trois dimension et à localiser un signal.  Ceci devrait nous permettre de définir une qualité d'image de manière plus proche de la pratique clinique et ainsi d'améliorer la manière dont la communauté médicale optimise la dose au patient en radiologie.

Direct link to Lay Summary

Last update: 13.10.2014

Active participation

Communication	Title	Media	Place	Year

Number	Title	Start	Funding scheme

Background. Radiation dose to the patient in medical diagnostic imaging has been steadily increasing together with the use of 3D modalities for the last two decades. Dose can only be optimized with the knowledge of a pertinent estimation of image quality. Mathematical model observers have already shown their usefulness for 2D image modalities, but their generalization into 3D modalities is still in the limbo. In this work, we propose to develop two anthropomorphic model observers able to estimate the performance of human observers searching for and detecting a pathology in 3D computed tomography.Aims and objectives. We propose to develop model observers. The first will be a direct extension of conventional detection 2D detection model observers that will incorporate the scrolling action within the image stack. The second model will incorporate a search component that simulates what is happening in the vision periphery. The ultimate goal is to provide a practical method to measure image quality in the clinical practice.Material and methods. The first model (TRF-CHO) will be a channelized Hotelling observer (CHO) able to detect a signal at a known location on a 3D image stack. The effect of navigating through the image stack will be taken into account by a time response function (TRF) developed in a previous project. The second model observer, called "search extra-foveal observer" (SEFO), will be developed together with our colleagues from the University of California, Santa Barbara (Dr Eckstein's lab). It builds on recent advances in neuroscience and processes the visual field with decreasing spatial resolution with increasing distance from the point of fixation. Both models will be tested on digital breast tomosynthesis and hepatic nodule CT exams provided by the department of radiology at CHUV. Their performances will be compared with those of human observers in order to validate them and tune their characteristics (our psychophysics laboratory is equipped with an infra-red video eye-tracker). Ultimately, we want to propose a 3D printed phantom with anatomic-like structures that could be imaged in order to compute the performance of the model observers. The 3D printed phantoms will be produced by our colleagues of Duke University (Dr Samei's lab).Expected results and importance. Contrary to present model observers we will incorporate two key aspects of human vision: the ability to scan an image stack and to search a signal location. This should provide an image quality parameter that is closer to the common practice than the present situation. This should be welcome by the medical community in charge of optimizing radiation dose.