Abstract
The magnification technique has recently become popular in bone radiography, mammography and other diagnostic examination. However, because of the finite size of X-ray focal spot, the magnification influences various imaging properties with resolution, noise and contrast. The purpose of study is to investigate the influence of magnification and focal spot size on digital imaging system using eDQE (effective detective quantum efficiency). Effective DQE is a metric reflecting overall system response including focal spot blur, magnification, scatter and grid response. The adult chest phantom employed in the Food and Drug Administration (FDA) was used to derive eDQE from eMTF (effective modulation transfer function), eNPS (effective noise power spectrum), scatter fraction and transmission fraction. According to results, spatial frequencies that eMTF is 10% with the magnification factor of 1.2, 1.4, 1.6, 1.8 and 2.0 are 2.76, 2.21, 1.78, 1.49 and 1.26 lp/mm respectively using small focal spot. The spatial frequencies that eMTF is 10% with the magnification factor of 1.2, 1.4, 1.6, 1.8 and 2.0 are 2.21, 1.66, 1.25, 0.93 and 0.73 lp/mm respectively using large focal spot. The eMTFs and eDQEs decreases with increasing magnification factor. Although there are no significant differences with focal spot size on eDQE (0), the eDQEs drops more sharply with large focal spot than small focal spot. The magnification imaging can enlarge the small size lesion and improve the contrast due to decrease of effective noise and scatter with air-gap effect. The enlargement of the image size can be helpful for visual detection of small image. However, focal spot blurring caused by finite size of focal spot shows more significant impact on spatial resolution than the improvement of other metrics resulted by magnification effect. Based on these results, appropriate magnification factor and focal spot size should be established to perform magnification imaging with digital radiography system.
확대촬영은 일반촬영뿐 아니라 미세골촬영, 유방촬영 및 다른 진단 영역에서 널리 사용되고 있다. 유한한 X선 초점의 크기로 인해 확대촬영은 분해능, 노이즈, 대조도 등 영상 시스템 전체에 영향을 미친다. 본 연구의 목적은 유효검출양자효율(effective detective quantum efficiency, eDQE)을 이용하여 영상시스템에 있어서 확대도와 초점크기의 영향을 알아보고자 함이다. 전체적인 영상 시스템 특성을 반영하는 eDQE는 초점에 의한 흐림 현상, 확대, 산란 그리고 격자 반응 등의 영향을 고려한다. 본 실험에서는 Food and Drug Administration (FDA)에서 고안된 흉부 팬텀을 사용하여 실제 가슴 촬영조건에서 측정된 유효변조전달함수(effective modulation transfer function, eMTF), 유효잡음력스펙트럼(effective noise power spectrum, eNPS), 산란율(scatter fraction, SF) 및 투과율(transmission fraction, TF)을 통해 eDQE 값을 도출하였다. 연구 결과를 통해 살펴보면 소초점을 사용했을 경우, eMTF의 값이 10%일 때의 공간주파수는 확대도가 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0일때 각각 2.76, 2.21, 1.78, 1.49 그리고 1.26 lp/mm이었다. 대초점을 사용했을 경우, MTF의 값이 10%일 때의 공간주파수는 확대도가 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0일 때 각각 2.21, 1.66, 1.25, 0.93 그리고 0.73 lp/mm이었다. 확대도가 증가할수록 eMTF 값이 떨어지고, 소초점을 사용했을 때가 대초점을 사용했을 때보다 eMTF가 전체적으로 높다는 것을 확인할 수 있었다. 초점의 크기에 따른 zero frequency에서의 eDQE 값의 변화는 크게 보이지 않았다. 그러나 대초점을 사용했을 경우, 소초점을 사용했을 때보다 저 주파수에서 고 주파수로 갈수록 eDQE가 급격하게 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 일반적으로 확대촬영은 작은 병변을 확대시키고 낮은 유효잡음과 air-gap에 의한 산란선의 감소로 인해 대조도를 증가시킨다. 이로 인해 크기가 작은 병변을 고대조도로 확대시킴으로써 진단율을 높일 수 있다. 그러나 초점 크기로 인한 흐림 현상이 확대도에 따라 공간 분해능에 더 큰 영향을 미친다. 이러한 결과를 바탕으로, 디지털 일반촬영 시스템에서의 확대촬영을 시행하기 위한 적절한 초점크기와 확대도가 확립되어야 한다.
