Frequency Selective Non-Linear Blending to Improve Image Quality in Liver CT

Abstract

Purpose: To evaluate the effects of a new frequency selective non-linear blending (NLB) algorithm on the contrast resolution of liver CT with low intravascular concentration of iodine contrast.

Materials and Methods: Our local ethics committee approved this retrospective study. The informed consent requirement was waived. CT exams of 25 patients (60 % female, mean age: 65 ± 16 years of age) with late phase CT scans of the liver were included as a model for poor intrahepatic vascular contrast enhancement. Optimal post-processing settings to enhance the contrast of hepatic vessels were determined. Outcome variables included signal-to-noise (SNR) and contrast-to-noise ratios (CNR) of hepatic vessels and SNR of liver parenchyma of standard and post-processed images. Image quality was quantified by two independent readers using Likert scales.

Results: The post-processing settings for the visualization of hepatic vasculature were optimal at a center of 115HU, delta of 25HU, and slope of 5. Image noise was statistically indifferent between standard and post-processed images. The CNR between the hepatic vasculature (HV) and liver parenchyma could be significantly increased for liver veins (CNR_Standard 1.62 ± 1.10, CNR_NLB 3.6 ± 2.94, p = 0.0002) and portal veins (CNR_Standard 1.31 ± 0.85, CNR_NLB 2.42 ± 3.03, p = 0.046). The SNR of liver parenchyma was significantly higher on post-processed images (SNR_NLB 11.26 ± 3.16, SNR_Standard 8.85 ± 2.27, p = 0.008). The overall image quality and depiction of HV were significantly higher on post-processed images (NLB_DHV: 4 [3 – 4.75], S_tandardDHV: 2 [1.3 – 2.5], p = < 0.0001; _NLBIQ: 4 [4 – 4], _StandardIQ: 2 [2 – 3], p = < 0.0001).

Conclusion: The use of a frequency selective non-linear blending algorithm increases the contrast resolution of liver CT and can improve the visibility of the hepatic vasculature in the setting of a low contrast ratio between vessels and the parenchyma.

Key Points:

• Using the new frequency selective non-linear blending algorithm is feasible in contrast-enhanced liver CT.

• Optimal post-processing settings make it possible to significantly increase the contrast resolution of liver CT without affecting image noise.

• Especially in low contrast CT images, the novel algorithm is capable of significantly increasing image quality.

Citation Format:

• Bongers MN, Bier G, Kloth C et al. Frequency Selective Non-Linear Blending to Improve Image Quality in Liver CT. Fortschr Röntgenstr 2016; 188: 1163 – 1168

Zusammenfassung

Ziel: Ziel der Studie war es herauszufinden welche Effekte durch einen neuartigen, frequenzselektiven Algorithmus der nichtlinearen Fensterung (NLF) zur Steigerung des Bildkontrastes bei primär gering kontrastierten CT-Bildern erzielt werden können.

Material und Methoden: Diese retrospektive Studie wurde von der lokalen Ethikkommission begutachtet und genehmigt. Als Modell für eine geringe Gefäßkontrastierung wurden CT-Spätphasen der Leber von 25 Patienten (60 % weiblich, mittleres Alter 65 ± 16 Jahre) ausgewählt. Die optimalen Post-Processing-Einstellungen zur Steigerung der hepatischen Gefäßkontrastierung wurden subjektiv ermittelt. Es wurde das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) und Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis (CNR) der Lebergefäße sowie das SNR des Leberparenchyms mittels ROI-Analyse bestimmt und zwischen den Standard- und NLF-Bildern verglichen. Die subjektive Bildqualität wurde unter Verwendung von Likert-Skalen von zwei unabhängigen Radiologen bewertet.

Ergebnisse: Die optimalen Post-Processing-Einstellungen zur Darstellung der Lebergefäße waren ein Fensterzentrum von 115 HU und eine Fensterweite von 25 HU bei einer Steigung von 5. Das Bildrauschen zeigte keinen signifikanten Unterschied zwischen den Standard- und NLF-Bildern. Das CNR zwischen den Lebergefäßen und dem Leberparenchym konnte sowohl bzgl. der Lebervenen (CNR_Standard 1,62 ± 1,10, CNR_NLF 3,6 ± 2,94, p = 0,0002) als auch der Pfortader (CNR_Standard 1,31 ± 0,85, CNR_NLF 2,42 ± 3,03, p = 0,046) signifikant gesteigert werden. In den NLF-Bildern konnte ein signifikant höheres SNR des Leberparenchyms als in den Standard-Bildern festgestellt werden (SNR_NLF 11,26 ± 3,16, SNR_Standard 8,85 ± 2,27, p = 0,008). Die Gesamtbildqualität (BQ) und Beurteilbarkeit der Lebergefäße (BLG) war in den NLF-Bildern signifikant höher als in den Standard-Bildern (BLG_NLF: 4 [3 – 4,75], BLG_Standard: 2 [1,3 – 2,5], p = < 0,0001; IQ_NLF: 4 [4 – 4], IQ_Standard: 2 [2 – 3], p = < 0,0001).

Schlussfolgerung: Mittels frequenzselektiven, nichtlinearen Fensterung lässt sich der Kontrast in der CT der Leber steigern und die Beurteilbarkeit der Lebergefäße in gering kontrastierten CT-Bildern signifikant verbessern.

Kernaussagen:

• Der neuartige Post-Processing-Algorithmus der frequenzselektiven, nichtlinearen Fensterung lässt sich in der kontrastangehobenen CT der Leber einsetzen.

• Durch die optimalen Post-Processing-Einstellungen ist eine signifikante Steigerung des Kontrastes der Lebergefäße ohne Beeinflussung des Bildrauschens zu erzielen.

• Insbesondere bei primär gering kontrastierten CT-Bildern lässt sich durch den neuartigen Algorithmus die Bildqualität signifikant verbessern.

Key words

non-linear blending - poor contrast - liver vasculature - objective analysis - subjective analysis - computed tomography

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