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Parámetros que afectan la calidad de una imagen

In document Ruido y calidad en imágenes médicas (página 48-52)

CAPÍTULO 2. EL CONCEPTO DE CALIDAD EN LAS IMÁGENES MÉDICAS

2.2 Parámetros que afectan la calidad de una imagen

2.2.1 Contraste de la imagen

En una imagen, el contraste puede ser apreciado en la forma de diferentes niveles de gris, intensidad de luz o color. El contraste es la característica fundamental para determinara la calidad de la imagen. Una patología en el cuerpo solo será visible en una imagen si hay suficiente contraste en la zona del tejido afectado.

El contraste físico de un objeto tiene que representar la diferencia de uno o más características del tejido. Por ejemplo, en radiografía, se puede obtener imagen de tejidos circundantes si ellos tienen una diferencia notable en sus densidades o numero atómico y se el tejido afectado tiene el grosor necesario.

Cuando se habla de un valor para el contraste, eso se refiere a la diferencia entre dos puntos o áreas específicas en una imagen. En la mayoría de los casos, es de importancia el contraste entre una estructura específica u objeto en la imagen y el área que lo rodea [20]. 2.2.2 Manchas y visibilidad de los detalles

Las estructuras y objetos en el cuerpo no varían solamente en el contraste físico pero también en tamaño, y pueden ir de un rango de órganos y huesos grandes a pequeñas estructuras y pequeños calcificaciones en el cuerpo. Son estas estructuras pequeñas las que introducen detalle en una imagen médica. Cada método de imaginología tiene un límite del objeto más pequeño que puede ser representado, y por consiguiente, el nivel de detalle que puede ser representado.

Consideremos la figura 2.2, que representa los varios objetos en el cuerpo en términos de contraste y tamaño. Como ya se mencionó, el límite entre objetos visible e invisible está determinado por la sensibilidad al contraste del sistema de imagen. En esa figura extendemos ese límite para incluir el efecto de manchas, el que tiene un efecto despreciable en la visibilidad de objetos grandes, pero reduce el contraste y la visibilidad de objetos pequeños.

Figura 2.2: Efecto de mancha en la visibilidad de los detalles de la imagen. La cantidad de manchas en una imagen puede ser cuantificada en unidad de longitud, donde estos valores representaran la anchura de un objeto pequeño en una imagen manchada. En la siguiente figura se hace la comparación de valores aproximados de manchas para los diferentes métodos de imaginología médica. Como una regla general, el objeto más pequeño o menor nivel de detalle que puede ser representado tiene aproximadamente la misma dimensión de la mancha en la imagen.

Figura 2.3: Rango de valores típicos de manchas y la visibilidad de detalles en los diferentes métodos de imaginología médica.

2.2.3 Ruido

Otra característica de todas las imágenes médicas es el ruido. El ruido en la imagen hace que esta tenga una apariencia texturizada o granosa. La fuente y cantidad de ruido, como ya se vio en el primer capítulo, depende del método usado para la imaginología. En la

siguiente imagen se puede observar el familiar arreglo de los objetos del cuerpo colocados de acuerdo al contraste físico y tamaño, pero a esa imagen se ha introducido un tercero factor, el ruido, que afectara la frontera entre objetos visibles y invisibles. En general, aumentando el nivel de ruido en la imagen se baja la visibilidad, y por consiguiente, la calidad de la misma. En muchas imágenes médicas el efecto del ruido es más significativo en aquellos objetos de bajo contraste que ya están cerca del umbral de la visibilidad. A la hora de determinar la calidad de una imagen, el ruido desempeña un papel determinante pues es una variable de gran impacto que puede afectar significantemente esa calidad [16].

Figura 2.4: Efecto de ruido en la visibilidad de objetos.

2.2.4 Distorsión

Una imagen médica debe no solo hacer visibles los objetos internos del cuerpo, sino que además debe dar una medida exacta de sus tamaños, forma, y posición relativa. Un procedimiento de imagen puede introducir distorsión en algunos de estos tres factores. 2.2.5 Artefactos

Ya vimos que varias características de un cierto método de imaginología (sensibilidad al contraste, manchas, y ruido) tienen como efecto que ciertos objetos del cuerpo sean difíciles de observar o hasta hacerlos invisibles. Otro problema que surge es

que varios métodos de imaginología pueden crear en la imagen formas que no representan una estructura del cuerpo u objeto, o sea, aparece en la imagen figuras que no están presentes en la anatomía representada. Este fenómeno es lo que se llama artefactos en la imagen. En general, el artefacto no afecta significantemente la visibilidad del objeto y el diagnostico, pero puede obstruir una parte de imagen o puede ser interpretado como una parte de la anatomía. Varios factores asociados con cada método de imaginología pueden causar artefactos en la imagen, y es un factor que afecta de manera significante su calidad. 2.2.6 Uniformidad

La uniformidad es una expresión del brillo borde a borde, resolución y ausencia de distorsión geométrica en una imagen. La no-uniformidad de las imágenes médicas es otro de los factores que afectan la calidad de las mismas. Por ejemplo, si hablamos de las imágenes de tomografía, se puede afirmar que una de las principales fuentes de artefactos en este tipo de imágenes es la no uniformidad en la fluidez de la imagen, mientras que el grado de no-uniformidad en la respuesta de la cámara gamma para un campo uniforme puede ser definido en términos de variaciones global o local en la uniformidad del campo de vista (uniformidad integral y diferencial respectivamente) [19]. Se define como uniformidad integral a la gran variación (máximo-mínimo) en la medida a través del campo de vista, mientras que la uniformidad diferencial es una medida del peor caso de la razón del cambio de la uniformidad en una distancia limitada (más o menos 5 píxeles). Así los sistemas de cámaras gamma modernas tienen una uniformidad integral y diferencial típica entre 4-7%. La no uniformidad de estas magnitudes pueden generar artefactos “anillos” en los datos de tomografía [24], por eso todos los sistemas de imágenes tomográficas aplican una corrección adicional en los datos de imagen antes de ser procesados, llamado corrección de la “uniformidad”, “flujo”, o “sensibilidad”. Según esa corrección, un sistema de tomografía trabajando de una forma correcta (y por ende produciendo una imagen de calidad aceptable) tendrá valores de uniformidad diferencial en el rango de 1.0 - 2,5%, y valores de uniformidad integral ligeramente superior a 1.5 - 3.5%.

Para entender como la magnitud y tipo de no-uniformidad puede crear un artefacto anillo, se debe entender el mecanismo de cómo se generan estos artefactos. El proceso de reconstrucción asume que la cámara gamma tiene una uniformidad perfecta. Durante la

proyección, se asume que todos los píxeles son iguales y fueron proyectados con igual intensidad. Si la medida en un píxel de la imagen es reducida artificialmente (por ejemplo debido a la grilla en el colimador), entonces la información en esa localización será reflejada de acuerdo a ese nivel reducido. El resultado en la imagen reconstruida será un artefacto anillo, donde el radio del mismo será igual a la distancia del píxel en cuestión desde el centro de la rotación [13] [20].

2.2.7 Compromiso

Como ya fue planteado, sería lógico hacer la pregunta de por qué no se ajusta los parámetros de cada procedimiento de imaginología para obtener la máxima visibilidad con la mayor calidad posible. La razón, ya explicada en este trabajo, es que en algunos casos la variable que afecta la calidad de la imagen también afecta otros factores como la exposición a la radiación y tiempo de imagen. En general, un procedimiento de imaginología debe ser ejecutado estableciendo una relación de compromiso entre los parámetros de forma a obtener para imagen con calidad y visibilidad adecuada sin una exposición y tiempo de imagen excesiva [28].

2.3 Métricas más utilizadas para la cuantificación de la calidad en las imágenes y

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