Rofo
DOI: 10.1055/a-1388-7712
Breast

Motion Artifact Reduction in Contrast-Enhanced Dual-Energy Mammography – A Multireader Study about the Effect of Nonrigid Registration as Motion Correction on Image Quality

Bewegungsartefakte in der kontrastverstärkten Dual-Energy Mammografie – eine Multireader-Studie zur Wertigkeit der nicht-rigiden Registrierung auf die Bildqualität
1  Department of Radiology, MVZ Prof. Dr. Uhlenbrock & Partner, Dortmund, Germany
,
Bernd Kowall
2  Center of Clinical Epidemiology, Institute for Medical Informatics, Biometry and Epidemiology, Medical Faculty, University Duisburg-Essen, Germany
,
Mathias Hörnig
3  Department of Diagnostic imaging, X-ray Products, X-ray Physics & Systems, Siemens Healthcare GmbH Forchheim, Germany
,
Karsten Beiderwellen
1  Department of Radiology, MVZ Prof. Dr. Uhlenbrock & Partner, Dortmund, Germany
,
Detlev Uhlenbrock
1  Department of Radiology, MVZ Prof. Dr. Uhlenbrock & Partner, Dortmund, Germany
› Author Affiliations
Supported by: Siemens Healthineers

Abstract

Purpose The technically caused delay between low-energy (LE) and high-energy (HE) acquisitions allows motion artifacts in contrast-enhanced dual-energy mammography (CEDEM). In this study the effect of motion correction by nonrigid registration on image quality of the recombined images was investigated.

Materials and Methods Retrospectively for 354 recombined CEDEM images an additional recombined image was processed from the raw data of LE and HE images using the motion correction algorithm. Five radiologists with many years of experience in breast cancer diagnostic imaging compared side-by-side one conventional processed CEDEM image with the corresponding image processed by the motion correction algorithm. Every pair of images was compared based on six criteria: General image quality (1), sharpness of skin contour (2), reduction of image artifacts (3), sharpness of lesion contour (4), contrast of lesion (5), visibility of lymph nodes (6). These criteria were rated on a Likert scale (improvement: + 1, + 2; deterioration: –1, –2).

Results The mean ratings concerning criteria 1–5 showed a superiority of the recombined images processed by the motion correction algorithm. For example, the mean rating of general image quality was 0.86 (95 % CI: 0.78; 0.93). Only the mean rating concerning criterion 6 showed an inferiority of the recombined images processed by the motion correction algorithm (–0.29 (–0.46; –0.13)).

Conclusion The usage of nonrigid registration for motion correction significantly improves the general image quality and the quality of subordinate criteria on the recombined CEDEM images at the expense of somewhat reduced lymph node visibility in some cases.

Key Points:

  • The usage of motion correction in CEDEM improves the general image quality

  • Motion correction might have the potential to increase diagnostic accuracy

  • Alternative methods of motion artifact reduction are not yet available in clinical practice

Citation Format

  • Sistermanns M, Kowall B, Hörnig M et al. Motion Artifact Reduction in Contrast-Enhanced Dual-Energy Mammography – A Multireader Study about the Effect of Nonrigid Registration as Motion Correction on Image Quality. Fortschr Röntgenstr 2021; DOI: 10.1055/a-1388-7712

Zusammenfassung

Ziel Bewegungsartefakte werden bei der contrast-enhanced dual-energy mammografy (CEDEM) durch die technisch bedingte Verzögerung zwischen den Low- und High-energy-Aufnahmen begünstigt. In dieser Studie wurde die Wertigkeit einer Bewegungskorrektur durch unstarre Registrierung auf die Bildqualität der rekombinierten CEDEM-Bilder untersucht.

Material und Methoden Retrospektiv wurde für 354 rekombinierte CEDEM-Bilder ein zusätzliches rekombiniertes Bild aus den Rohdaten der Low-energy- und High-energy-Aufnahmen mithilfe eines Bewegungskorrekturalgorithmus prozessiert. Fünf Radiologen mit langjähriger Erfahrung in der Brustkrebsdiagnostik verglichen im Side-by-side-Verfahren je ein durch den Standardalgorithmus prozessiertes CEDEM-Bild mit dem korrelierenden, durch den Bewegungskorrekturalgorithmus prozessierten CEDEM-Bild. Jedes Bilderpaar wurde anhand der folgenden 6 Kriterien verglichen: allgemeine Bildqualität (1), Hautkonturschärfe (2), Bildartefaktreduktion (3), Läsionskonturschärfe (4), Läsionskontrast (5), und Lymphknotensichtbarkeit (6). Die Kriterien wurden auf einer Likert-Skala bewertet (Verbesserung: + 1, + 2; Verschlechterung: –1, –2).

Ergebnisse Die mittleren Bewertungen der Kriterien 1–5 zeigen eine Überlegenheit der mittels Bewegungskorrektur prozessierten rekombinierten CEDEM-Bilder. Beispielsweise liegt die mittlere Bewertung der allgemeinen Bildqualität bei 0,86 (95 %-KI 0,78–0,93). Lediglich die mittlere Bewertung von Kriterium 6 zeigt eine Unterlegenheit der mittels Bewegungskorrektur prozessierten rekombinierten CEDEM-Bilder (–0,29; 95 %-KI –0,46 bis –0,13).

Schlussfolgerung Die Anwendung einer Bewegungskorrektur in Form einer unstarren Registrierung verbessert verschiedene Bildqualitätskriterien der rekombinierten CEDEM-Bilder, aber auf Kosten einer verschlechterten Lymphknotensichtbarkeit.

Kernaussagen:

  • Die Nutzung der Bewegungskorrektur verbessert die Bildqualität.

  • Die Bewegungskorrektur könnte das Potenzial haben, die diagnostische Genauigkeit zu erhöhen.

  • Alternative Verfahren zur Bewegungsartefaktreduktion sind im klinischen Alltag aktuell nicht verfügbar.



Publication History

Received: 07 September 2020

Accepted: 01 February 2021

Publication Date:
18 March 2021 (online)

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