A scanning slot digital mammography system Luing a plastic scintillating fiber screen (SFS) is currently being developed To improve the x-ray interaction efficiency and absorption efficiency of an SFS, high Z elements can be added into the scintillating fiber core. In this paper, we investigated theoretically the zero spatial frequency detective quantum efficiency, DQE(0), and modulation transfer function, MTF(f), of three 2 cm thick SFSs made of polystyrene, polystyrene loaded with 5% by weight of lead, and polystyrene Loaded with 10% by weight of tin scintillating fibers. X-ray interaction efficiency, scintillating light intensity distributions and line spread functions were generated using Monte Carlo simulation. DQE(0) and MTF(f) were computed for x-ray energies ranging from 15 to 50 keV. Loading high Z elements into the SFS markedly increased the DQE(0). For x-ray energies used for mammovaphy, DQE(0) values of both high Z element loaded SFSs are about a factor of three higher than the DQE(0) of an Min-R screen. At mammographic x-ray energies, MTF(f) values of all three SFSs are Venter than 50% at 25 Ip/mm spatial frequency, and were found to be dominated by the 20 um individual scintillating fiber diameter used The results show that both hiP DQE(0) and spatial resolution can be achieved with the high Z element loaded SFSs, which make these SFSs attractive for use in a scanning slot detector for digital mammography.
이 연구에서는 저자들이 개발한 비정질 셀레늄층과 비정질 실리콘TFT배열을 사용하는 직접방식 디지털 X-선 영상 검출기에 대해 IEC (international electrotechnical commission)와 같은 국제표준으로 권고된 측정방법에 따라 특성을 평가하였다. 영상 성능 묘사에 사용되는 측정은 응답특성(response characteristic), 변조전달함수(MTF, modulation transfer function), 잡음전력스펙트럼(NPS, noise power spectrum), 양자검출효율(DQE, detective quantum efficiency), 양자제한 성능을 포함하고 있다. 영상특성평가 결과, 개발된 검출기의 DQE 값은 최저주파수와 최고주파수에서 각각 40%와 25%이었다. 해외 타사의 제품과 비교해서도 우월한 값을 나타내었다. 또한 MTF는 간접방식 DR, CR과 비교하면 매우 우월한 성능을 보이고 있다. 또한 양자 제한된 특성을 평가한 결과, 0.023 mR 이하에서만 제한된 특성을 보여 일반촬영용도로서 적합성을 확인할 수 있었다.
본 연구는 전하결합소자(charged coupled device; CCD), CR (computed radiography), 평판형검출기(flat panel detector; FPD) 등을 사용하는 다양한 디지털 방사선(digital radiography; DR) 시스템의 물리적 영상 특성의 평가를 실시한 것이다. 본 연구에서 적용된 영상 특성은 신호응답특성(system response), 해상력특성(modulation transfer function; MTF), 잡음특성(wiener spectrum; WS), 양자검출효율(detective quantum efficiency; DQE) 등이며 이를 통하여 DR 시스템의 성능을 비교하였다. CCD의 신호응답특성은 입사선량에 비례하여 증가하였으며, CR과 FPD는 입사선량의 증가에 대수적 비례 관계를 보이면서 증가하였다. MTF는 CR과 FPD는 유사한 경향을 나타내었지만 CCD는 떨어지는 값을 나타내었다. WS는 FPD가 가장 낮았고, CR, CCD 순으로 증가하였다. DQE는 FPD, CR, CCD의 순으로 나타났다. DR 시스템은 영상수용체의 종류에 따라 서로 다른 영상 특성이 나타났다. 의료영상 획득 시 DR 시스템을 올바르게 사용하려면 영상의 물리적 특성을 정확히 알고 사용하는 것이 중요하다.
본 연구에서는 맘모그래피 장비에 대한 유지 보수에 대한 진단을 하는데 있어서 필수적인 정확성을 높이기 위해서 edge방법을 이용한, 유방영상의 물리적 특성에 대해서 알아보고자 한다. International electronical commission standard IEC: 61267의 RQA-M2 방법에 의해서 변조전달함수(modulation transfer function: MTF), 잡음전력스펙트럼(noise power spectrum: NPS), 양자검출효율(detective quantum efficiency: DQE)등을 측정하였다. 결과는 selenia demensions의 tomo장비와 lorad selenia는 맘모 전형장비의 MTF는 $10mm^{-1}$에서의 공간분해능을 유지하고 있었으며, NPS와 DQE는 낮은 nyquist frequency 포함하여 $6.0mm^{-1}$까지 나왔다. 따라서 정확한 진단을 위하여 주기적인 맘모시스템의 유지보수가 필요하며, 본 연구는 DDR 맘모시스템의 QA 및 수행성능 평가에 기초가 될 것으로 생각된다.
간접형 CsI flat-panel detector (FPD)의 해상특성(modulation transfer function, MTF), 잡음특성(Wiener spectrum or noise power spectrum, NPS), 양자검출효율(detective quantum efficiency, DQE)을 측정하고 평가하기 위하여 본 실험을 실시하였다. IEC에서 권고한 실험방법을 따라 RQA3, RQA5, RQA7, RQA9의 방사선 선질을 사용하였다. MTF는 egde법을 사용하였다. Wiener spectrum은 조사 영역내에서 획득한 영상의 푸리에 변화를 통하여 구하였다. DQE는 MTF, WS(NPS), X선 입력 및 입력 광자량을 사용하여 평가하였다. 특성곡선은 RQA3와 RQA5, RQA7, RQA9과는 차이가 발생하였다. MTF는 X선 선질과는 상관없이 일정하였다. WS(NPS)은 X선 양이 증가 할수록 감소하였으며, RQA3, RQA5, RQA7, RQA9순으로 감소하였다. DQE는 1mR에서 가장 우수했으며, RQA3, RQA5, RQA7, RQA9순으로 감소하였다. FPD의 물리적 영상 특성을 입력 선질에 따라 다를 수 있다. 본 연구를 통하여 디지털 방사선 시스템의 바르게 사용하려면 FPD의 물리적 영상 특성을 아는 것이 중요함을 인식하게 되었다.
간접변환방식 CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) 엑스레이 디텍터 시스템의 성능 분석 및 개선을 위하여 공간주파수에 따른 DQE (detective quantum efficiency)를 모델링 하였다. 모델의 검증을 위하여 마모그라피 W/Al 선질에 대한 modulation-transfer function (MTF), noise-power spectrum (NPS)를 측정하고 이로부터 DQE를 계산하였으며, 모델과 측정된 DQE는 전체 공간주파수 영역에서 서로 잘 일치함을 확인하였다. 검증된 모델을 이용하여 형광스크린 양자효율 및 MTF, Swank 잡음, 포토다이오드 양자효율 등 CMOS 디텍터 시스템의 DQE 성능에 영향을 미칠 수 있는 다양한 디자인 파라미터의 역할을 살펴보았다. 엑스레이 디텍터 시스템의 신호 및 잡음 분석에 대해 이와 같은 선형시스템 전달을 이용한 이론적인 접근법은 이미 개발된 의료영상시스템을 이해할 수 있는 유용한 도구일 뿐만 아니라 새로운 디텍터 개발 및 최적화를 위한 도구로 활용될 수 있을 것이다.
노이즈를 평가하는 방법은 Root Mean Square(RMS) 입상도, 자기상관함수, 위너스펙트럼이 있다. RMS입상도는 광자데이터의 표준편차로 나타내며, 자기상관함수는 거리변화에 따른 1차원함수를 중적분하여 얻어진다. 그리고 자기상관함수를 푸리에 변환하면 노이즈 파워 스펙트럼이 되고, 화상에서는 이것을 위너스펙트럼이라고 한다. 위너스펙트럼은 노이즈 자체만을 표현할 뿐 아니라 해상특성을 나타내는 Modulation Transfer Function(MTF)과 함께 Detective Quantum Efficiency(DQE)를 산출하는 중요한 요소가 된다. 제시된 위너스펙트럼의 평가기술은 교육현장에서 그 개념을 교육하거나 임상 환경에서 시설에 알맞은 디지털 영상 검출기를 선택하고 디지털 영상 시스템의 영상품질을 유지 보수하는데 도움이 될 것으로 기대한다.
최근 본 연구팀에서 기존의 선 조사방식 디지탈 X-선 촬영시스템의 단점을 보완하여 촬영시간을 0.7초로 단축시키고 환자에의 X-선 조사량을 3mR 정도로 감소시킨 디지탈 X-선 촬영시스템을 개발한 바, 이 논문에서는 이 시스템의 감도 특성, 산란 성분 구성률, 양자검출 효율, 변조전달함수, 그리고 콘트라스트 상세도 등과 같은 물리적 및 영상특성들을 조사함으로써 그 촬영성능을 평가하였다. 조사 결과 이 시스템의 감도특성은 입사에너지에 비례하며, 기존의 필름-스크린 보다 적은 X-선 조사량으로도 더 우수한 콘트라스트 해상도를 지녔음이 나타났다. 그 이유는 뛰어난 산란선 제거능력과 양자검출 효율 때문인 것으로 생각된다.
본 연구의 목적은 CR(Computed Radiography)과 DR(Digital Radiography)장비의 각 Detector를 통해 획득된 영상의 화질을 비교 분석하기 위한 것이다. CR(AGFA MD 4.0 General plate, JAPAN)과 DR(HOLOGIC nDirect Ray, USA)에 대한 영상평가의 주요인자인 MTF(Modulation transfer function), NPS(Noise power spectrum), Photon fluence, DQE(Detective quantum efficiency)를 정량적인 값으로 도출하여 비교한 결과 CR이 DR보다 우수하게 나타났다. 본 연구의 결과는 CR과 DR장비의 Image quality를 정량적으로 평가할 수 있을 뿐만 아니라 이 장비들을 유지, 보수하는데도 도움이 될 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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