重要性能参数

 评价一台CT扫描机的好坏是一个复杂的话题,不可能只用几个参数就得出一台CT扫描机的性能指标。不过还是可以选择一些关键的参数来大致的进行评价。主要有三个参数:空间分辨率,密度分辨率和时间分辨率。空间分辨率描述了扫描机分辨紧靠物体的能力,密度分辨率描述了扫描机区分物体的能力。如何理解这两个参数的区别呢?举个例子,远处站着一排10个人,如果你能看一个一个的看到有10个人,那么说明你的空间分辨率很好,因为我能区分处他们有10个人。如果你能看出他们有10个人,但是你分不清楚他们都是谁,看不出他们有什么区别,这说明你的密度分辨率不是很好。那为什么我们区分不出来他们呢,有可能是他们穿的衣服款式,颜色什么的差不多。一般来讲我们做无损检测更加关注密度分辨率,材料中的缺陷能否被发现取决于这一技术指标,发现后是否看得清楚才取决于空间分辨率。所以应当清楚地意识到密度分辨率是比空间分辨率更为基础地技术指标。有时候我们可以通过一些数字图像处理的方法来放大他们之间的区别,比如说直方图均衡,伽马变换之类的。

 那么如何去测量CT扫描机的空间分辨率和密度分辨率呢,或者说如何去定量分析CT扫描机的空间分辨率和密度分辨率呢?

1. 空间分辨率

 对于空间分辨率而言,我们主要是在两个方向上进行测量:XY平面内和垂直于XY方向的Z方向。

平面内分辨率

 平面内分辨率主要是用每厘米线对数lp/cm或每毫米线对数(lp/mm)来表示。
 调制传递函数MTF为输出调制度与输入调制度的比值。(输出对比度与输入对比度的比值)。它代表了一个系统对不同频率(即不同分辨率)的响应。理想系统的MTF恒为1,及输出调制率与输出调制率相等,与系统无关。但实际系统,其输出调制率一般不为1,并随着频率的升高,其输出调制率会下降。当输出调制率到达零点是,对应的频率称为极限频率。
 一个系统的MTF可以通过计算其点扩散函数(PSF)函数的傅里也变换的幅值得到。PSF为系统对一个理想点物体或函数δ(x,y)的响应。
 理想点物体在现实中并不存在,实际应用中,用高密度的物体近似PSF。对一根浸入水中的细钨丝进行目标重建,对重建后的图像进行傅里叶变换,得到二维图像的幅值。得到的函数就是对系MTF的估计。
重要性能参数

 我们使用径向分辨率与方位角分辨率来单独分析两个正交方向上的空间分辨率。径向分辨率指系统旋转中心到点状物体位置的连线,方位角方向分辨率为沿着径向的切线方向。
重要性能参数

 径向分辨率主要由X射线焦点尺寸和形状、探测器孔径、扫描机几何条件以及重建算法决定。方位角分辨率很大程度上由投影视角数、焦斑尺寸、到旋转中心的距离以及探测器孔径决定。
 CT系统的MTF在空间上是变化的,有两个因素会引起其变化:投影焦斑外形随着探测器角度γ而变化,空间采样距离随着到旋转中心距离而改变。第一个因素对径向分辨率由有贡献,第二个因素对方位角方向分辨率变化有贡献。

切片方向灵敏度曲线

 垂直于平面的分辨率经常用切边方向灵敏度曲线(ssp)描述。切边方向灵敏度曲线描述了系统在Z方向上对狄拉克δ函数δ(s)的响应。
重要性能参数
 实际应用中,狄拉克δ函数经常用厚度显著低于数据采集切片的物体近似。例如小珠或者薄圆盘。

2. 密度分辨率

 密度分辨率又称为对比度分辨率,是分辨给定面积映射到CT图像上射线衰减系数差别。

圆盘法检测空间分辨率和密度分辨率

GJB 5311-2004

3. 时间分辨率

4. 噪声

 图像噪声的测量

σ=i,jROI(fi,jf¯)2N1
i,j是二维图像的下标,N是ROI内像素总数,f¯是平均像素强度,由下式计算。
f¯=1Ni,jROIfi,j
 一般来说对图像噪声有贡献的主要来源有三个。

  1. 由X射线束流或被测到的X光子决定的量子噪声。这个来源受两个因素的影响:扫描技术条件(X光管电压、管电流、切片厚度、扫描速度、螺旋节距,等等)和扫描机效率(探测器QDE,探测器GDE,本影-半影比等等)。扫描技术条件决定了到达病人的X光子数,而扫描效率决定了病人的X光子能被转换为有用信号的百分比。
  2. 系统内在的物理限制。包括探测器二极管中的电子噪声,数据采集系统中的电子噪声,被扫描物体的X射线半透明性、散射辐射等等。
  3. 图像产生的过程。

5. 剂量

6.定位扫描的性能



来自为知笔记(Wiz)

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