Metal artifact reduction in computed 

tomography at head and neck region

Sornjarod Oonsiri, MSc

Anchali Krisanachinda, PhD

David Sutton, PhD

Chulalongkorn University,  Thailand

University of Dundee, United Kingdom

Content

• Introduction

• Material and method

• Result

• Conclusion

2

CT for radiation therapy

• Organ delineation

• Dose calculation

3

Artifact

• Artifacts are significant problem in CT • Streak artifact• Motion artifact• Ring artifact

Sprawls P. 1995Popilock R et al. 2008 4

Artifact

• Artifacts are significant problem in CT • Streak artifact• Motion artifact• Ring artifact

5Sprawls P. 1995

Popilock R et al. 2008

Metal artifact

• Source: Metal implant• Dental implant• Surgical clip• Coils, wires• Orthopedic hardware

• Metal streak artifacts occur because filtered back projection

Miller‐Thomas MM et al. 2005Rutherford EE et al. 2007

Boas EF et al. 2011 6

OMAR

• O‐MAR = Metal Artifact Reduction for Orthopedic Implants

• O‐MAR is a commercial product available from Philips Healthcare which implements a robust and efficient algorithm to mitigate artifact caused by metal objects in CT images

Philips Healthcare, 2012 7

OMAR in radiation therapy

RegionImage quality (%Noise) Dosimetric evaluationFBP OMAR Dose difference (%) 1%,1mm

Oral cavity 61.5 44.4 3.7 100%

8Oonsiri S. et al. 2014

Filter back projection OMAR

Research objective

• To develop the method for metal artifact reduction in oral cavity computed tomography image using MATLAB

9

Material and method

10

Material and method

• Philips Brilliance CT• Big Bore Oncology• OMAR

• MATLAB• New algorithm

• Phantom• CTDI head phantom• Alderson‐Rando phantom

11

Segment of streak artifact

Remove the streak artifact

CorrectedCT image

Fill the blank region by• Interpolation

• Linear interpolation• Non‐linear interpolation

• Average value• Weighted average value• Substitution

12

Phantom test

• With and without metalic inserts• 120 kVp• 3 mm slice thickness• Vary mA over clinical range (100‐250) 

13

Result

14

Homogeneous phantom without metallic

FBP New algorithmOMAR15

Homogeneous phantom with metallic

FBP New algorithmOMAR16

Noise of homogeneous phantom (HU)

Without metallic With metallic

FBP OMAR New algorithm FBP OMAR New 

algorithm

100 mAs

150 mAs

200 mAs

250 mAs

10.2

7.6

6.3

6.3

9.7

7.6

6.4

6.5

10.0

7.5

6.4

6.4

52.6

30.9

17.6

17.6

23.8

17.3

16.2

10.2

35.8

22.4

17.4

12.3

17

Alderson‐Rando phantom without metallic

FBP New algorithmOMAR18

Alderson‐Rando phantom with metallic

FBP New algorithmOMAR19

Noise of Alderson‐Rando phantom (HU)

Without metallic With metallic

FBP OMAR New algorithm FBP OMAR New 

algorithm

100 mAs

150 mAs

200 mAs

250 mAs

11.9

8.6

7.6

7.3

10.2

8.0

7.9

6.9

10.6

8.0

7.5

6.7

73.2

51.2

48.5

47.9

41.2

38.9

38.1

37.8

52.3

43.7

42.6

40.2

20

Discussion

• Metal artifact reduction techniques cannot eliminate metal artifacts totally but it can suppress the metal artifact and improve the image quality in the CT images

• The overall dose distribution difference in the clinical application was within 2%

Oonsiri S. et al. 2014

21

Conclusion

• Metal artifact reduction techniques reduce metal artifacts 20‐40% in CT images of the treatment planning system

22

Future work

• Further analysis with phantom

• Implement to the patient CT image

• Improve performance of new algorithm

23

FBP

New algorithm

Thank youfor your attention 

24