dijital radyoloji

DİJİTAL RADYOLOJİ
Prof. Dr. Mustafa SEÇİL
Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi
Radyoloji Anabilim Dalı, İzmir
İLETİŞİM
Dr. Mustafa SEÇİL
Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi
Radyoloji AD, İnciraltı, İzmir
Tel-Fax: 0 232 4125916
msecil@mustafasecil.com
E-Posta: mustafa.secil@deu.edu.tr
www.mustafasecil.com
Öğrenme Hedefleri:
- Dijital radyoloji görüntüleme yöntemlerinin donanım ve fizik ilkeleri
- Computed radyografi ve dijital radyografi teknolojisi
- Dijital radyolojide görüntü kalitesi ölçütleri
GİRİŞ:
Radyografik görüntülemenin dijital ortamda
gerçekleştirilmesi, son yıllarda radyoloji alanında ortaya çıkmış en önemli gelişmelerden birisidir. Dijital radyografik sistemlerin hızla yaygınlaşmasının arkasındaki neden, daha iyi görüntü
kalitesi elde etme, görüntüye mümkün olduğunca az ara basamak kullanarak hızla ulaşma,
elde edilen görüntüyü saklama ve iletme
hedefleri yanı sıra tüm bunlara olanak veren
teknolojik gelişmelerdir.
Bu bölümde, dijital radyoloji görüntüleme yöntemlerine ait donanım ve fizik ilkeler tanımlanmakta, dijital radyolojide görüntü kalitesini
belirleyen etmenler ele alınmaktadır.
I. DONANIM VE FİZİKSEL İLKELER
1. COMPUTED RADYOGRAFİ (CR)
Computed radyografi, konvansiyonel radyografide kullanılan boyut ve yapıdaki kasetler
içerisine yerleştirilen özel bir görüntüleme
plakasında latent görüntünün oluşturulması,
daha sonra bu plakanın özel bir cihaz ile
okunarak dijital görüntü elde edilmesine
dayanan yöntemdir.
Computed radyografide görüntü alıcısı (imaj
reseptörü) ışınla uyarılabilir fosfor ekran
(photostimulable phosphor screen) ya da depo
fosfor görüntüleme plakası (storage phosphor
imaging plate) adı verilen, baryum florohalid
Dijital Radyoloji – Prof. Dr. Mustafa SEÇİL www.mustafasecil.com
1
kristallerinden oluşan bir plakadır. Konvansiyonel radyografide kullanılan görüntü güçlendirici ekran (screen/ranforsatör) ile benzer
yapıda olan fosfor plakayı oluşturan kristaller,
baryumun halid grubu elementlerinden iyot,
brom ve klorla yaptığı bileşiklerdir (BaFI, BaFCl,
BaFBr). Ayrıca aktivatör madde olarak
tanımlanan Europium (Eu) elementi, fosfor
kristalinde elektron alışverişini sağlamakta ve
görüntü
oluşumunda
önemli
bir
rol
oynamaktadır. Tüm bu bileşikler yarı-iletken
özelliğinde kristal bir ortam içerisindedirler.
Yarı-iletkenlerde elektronların yoğun olarak
bulunduğu valens (valence) bandı, elektronların
çok az bulunduğu kondüksiyon (conduction)
bandı ve ikisinin arasında F-merkezi adı verilen,
elektronların yakalanarak tutulduğu (trapping)
bir ara alan bulunmaktadır (Şekil 1). Fmerkezinde
tutulan
elekronların
enerjisi
kondüksiyon bandındakilerden düşük, valens
bandındakilerden yüksektir. X-ışınları, yarıiletken özelliğindeki fosfor ekrana ulaştığında,
absorbe edilen enerjiyle Europium’dan valens
elektronları salınır ve Eu +2 değerlikten +3
değerlikli bir atoma dönüşür. Ortaya çıkan
elektronlar yüksek enerjili konuma geçerler ve
kondüksiyon bandına yönelirler. Bu yönelme
esnasında bazı elektronlar F-merkezinde
tutulur. Bir bölgede tutulan elektron miktarı o
bölgede absorbe edilen x-ışını miktarı ile doğru
orantılıdır ve tutulan bu elektronlar latent
görüntüyü oluşturur.
Latent görüntünün görünür hale getirilmesi, Fmerkezinde tutulmuş olan elektronların eski
konumlarına gönderilmesi ve bu aşamada
ortaya çıkan görünür ışık fotonlarının saptanarak veriye dönüştürülmesi ilkesine dayanır.
Bunun için latent görüntüyü içeren plaka,
görüntü okuyucu bir cihaz içerisine yerleştirilir.
Cihaz içerisinde, plaka kasetten ayrılır ve 700
nanometre (kırmızı) dalga boyundaki helyumneon laser ışını ile taranır. Laser, Fmerkezindeki tutulmuş elektronlara enerji
aktarır, enerji alan elektronlar kondüksiyon
bandına çıkarak yeniden serbestçe dolaşabilir
hale gelir ve daha düşük enerjili valens bandına
dönme olanağı ortaya çıkar. Valens bandına
dönen bu elektronlar Eu+3’ü Eu+2 formuna
geri çevirir ve aradaki enerji farkı mavi-yeşil
dalga boyunda (400-500 nm) görünür ışık
fotonu olarak salınır. Bu fotonlar fosfor plaka
boyunca başlangıçta gönderilen laser ışığı ile eş
zamanlı olarak transvers şekilde taranır.
Yalnızca salınan fotonların saptanması için
kırmızı ışığı önleyen, mavi-yeşil dalga boyunu
algılayan filtrelerden geçen ışınlar, ışınçoğaltıcı
tüp (photomultiplier tube / PMT) aracılığıyla
elektriksel sinyale dönüştürülür ve ardından
analog-dijital
dönüştürme
(analog-digital
conversion / ADC) işlemi ile dijital veriye
çevrilir.
Şekil 1. Computed radyografi (CR)’de görüntünün
oluşumu: A) X-ışını enerjisiyle bir Europiumun valens
elektronu serbest hale geçer, kondüksiyon bandına
yönelir ve F-merkezi adı verilen elektron tutma özelliği
olan bir alanda yüksek enerjili bir konumda yakalanır. B)
Okuma sırasında, dışarıdan verilen He-Ne laser ışını
enerjisi ile yeniden serbest hale geçen elektron
kondüksiyon bandı ile valens bandı arasında yer
değiştirme özelliği kazanır. Elektron valens bandına
döndüğünde Europium eski haline geçer, tüm işlemden
artan enerji foton olarak salınır. Foton ışın çoğaltıcı tüple
yükseltilir, sinyal okunur ve dijitalize edilir.
2. DİJİTAL RADYOGRAFİ (DR)
Dijital radyografi (flat panel) sistemleri doğrudan ve dolaylı dönüştürme sistemleri olmak
üzere ikiye ayrılır. Doğrudan dönüştürme sisteminde x-ışını, ışın-iletken (photoconductor) bir
madde aracılığıyla doğrudan yük değişimi oluşturmaktadır. Dolaylı dönüştürme sisteminde ise
iki basamaklı bir işlem gerçekleşmekte, önce xışını sintilasyon (görünür ışığa dönüştürme)
özelliğine sahip bir madde ile etkileşerek
görünür ışığa dönüşmekte daha sonra görünür
ışık bir yük değişimi meydana getirmektedir.
Her iki sistemde de yük değişimi sonrası ortaya
çıkan elektrik akımı elektronik okuma düzenekleri tarafından algılanmakta ve ardından analog
-dijital dönüştürme (analog-digital conversion /
ADC) işlemi ile dijital veriye çevrilmektedir
(Şekil 2).
İnce-film transistor (thin-film transistor / TFT)
dizilimi x-ışını etkileşimi sonrası oluşan
elektriksel yük değişikliğinin saptanması ve bu
Dijital Radyoloji – Prof. Dr. Mustafa SEÇİL www.mustafasecil.com
2
değişimin elektronik olarak işlenmesine olanak
veren bir teknolojik gelişmedir. Dijital radyografi, elektronik alanındaki bu gelişme sayesinde ilerlemiş ve giderek yaygınlaşmıştır. DR
sistemlerinde kullanılan TFT diziliminin yapısı
dizüstü bilgisayar ekranlarının yapısı ile aynı
özelliklerdedir. Bu yapı, ışın duyarlı pikseller ve
her bir pikselin kenarında elektronik okuma
işlevini sağlayan transistorlardan oluşmaktadır.
Işın duyarlı alanda oluşan yük değişimi her bir
sıra pikseldeki transistorlarla okunur, yükseltilir
(amplifikasyon) ve dijital veriye çevrilir.
Şekil 2. Dijital radyografi (DR) sistemleri: A)
Doğrudan dönüştürme sisteminde x-ışını algılanması ve
elekriksel yük değişimi a-Se tarafından gerçekleştirilir, yük
değişimi TFT aracılığıyla sinyale dönüştürülür. B)
Sintilasyon-fotodiyod dolaylı dönüştürme DR sisteminde,
x-ışını önce görünür ışığa dönüşür, görünür ışık fotodiyod
tarafından algılanarak elektriksel yüke çevrilir ve TFT ile
sinyale dönüştürülür. C) Sintilasyon-CCD sisteminde, xışını önce görünür ışığa dönüşür, görünür ışık lens ya da
fiber-optik kanallarla küçültülerek CCD üzerine odaklanır.
CCD yük değişimini algılar ve sinyale dönüştürür. Tüm DR
sistemlerinde elde edilen sinyal analog dijital dönüştürme
işlemi ile dijital veriye çevrilir.
A. DOĞRUDAN DÖNÜŞTÜRMELİ DİJİTAL
RADYOGRAFİ SİSTEMLERİ
Doğrudan dönüştürme sisteminde x-ışını, amorf
selenyumdan (a-Se) oluşan ışın-iletken bir
madde ile etkileşim gösterir. Selenyum iyi bir
iletken olması yanı sıra x-ışını etkileşimi ve
uzaysal çözünürlüğü yüksek bir madde olduğundan tercih edilmektedir. Aynı nedenlerle aSe, geçmişte xeroradyografi adı verilen bir
teknik olarak özellikle mamografi alanında uzun
yıllar kullanılmıştır.
Selenyumdan oluşan ışın-iletken katmana her
kullanımdan önce elektriksel alan uygulanır ve
katman yüzeyi yük kazanır. X-ışını fotonu a-Se
tarafından absorbe edildiğinde madde içerisindeki yük dağılımı değişir, elektronlar yüzeye
doğru, elektronlar dışı boşluk (hole) derine
doğru yer değiştirir ve sonuçta a-Se içerisinde
yük değişimi ortaya çıkar. Selenyum yüzeyiyle
birebir eşleşmiş TFT dizilimi ile yük değişiminden oluşan sinyal okunur ve ADC ile dijitalize
edilir.
B. DOLAYLI DÖNÜŞTÜRMELİ DİJİTAL
RADYOGRAFİ SİSTEMLERİ
Dolaylı dönüştürme sistemlerinde, konvansiyonel radyografide kullanılan film-ranforsatör
(screen) sisteminde olduğu gibi x-ışını,
sintilasyon özelliğine sahip bir madde sayesinde
görünür ışığa çevrilmektedir. X-ışını absorpsiyon yeteneği ve x-ışını – görünür ışık dönüştürme etkinliği yüksek olması nedeniyle günümüzde tercih edilen sintilatörler cesium iyodür
ve gadolinyum oksisülfid’tir. Dolaylı dönüştürme sistemleri, sintilasyon ardından uygulanan
basamaklar açısından iki ana gruba ayrılır:
a. Sintilasyon –TFT sistemi
Gelen x-ışını şiddetine bağlı olarak değişen
miktarda oluşan görünür ışık, silikondan yapılmış fotodiyod tarafından algılanmaktadır. Fotodiyodda oluşan yük değişimi ve elektriksel
sinyal diyodla eşleştirilmiş olan TFT dizilimi ile
okunmakta ve dijitalize edilmektedir.
b. Sintilasyon – CCD (Charged-Coupled
Device) sistemi
Metal-oksid-yarı iletken kapasitörlerden oluşan
ve geçmişi 1969’a dayanan charged-coupled
device (CCD), ışına olan duyarlılığının fark
edilmesi ardından sintilasyon özelliği olan
maddelerle eşleştirilerek ışın dedektörü olarak
kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde dijital
fotoğraf makineleri ve videoların çoğunda bu
teknoloji kullanılmaktadır. CCD, 2-4 cm2 alana
sahip piksellerden oluşmaktadır. Sintilasyon ise
çok daha geniş bir alanda gerçekleşmektedir.
Bu nedenle sintilasyonla oluşan ışınların lens ya
da fiber-optik bir donanımla odaklanarak daha
küçük bir alan olan CCD üzerine düşürülmesi
gerekmektedir. Demagnifikasyon adı verilen bu
basamak, ışın kaybı, gürültü artışı gibi görüntü
kalitesini olumsuz etkileyen bir dizi etken
nedeniyle
CCD
sisteminin
en
önemli
dezavantajını oluşturmaktadır. CCD dedektörleri elektriksel yük değişimini kendisi algılamakta ve dijital veriye dönüştürmektedir.
Dijital Radyoloji – Prof. Dr. Mustafa SEÇİL www.mustafasecil.com
3
B. DİJİTAL
KALİTESİ
RADYOLOJİDE
GÖRÜNTÜ
Uzaysal çözünürlük (Spatial Resolution)
Bir görüntüleme yönteminin uzaysal çözünürlük
kapasitesini tanımlamada kullanılan ölçüt,
sistem tarafından görüntülenebilen en yüksek
‘milimetredeki çizgi çifti’ (line pair/mm - lp/mm)
sayısıdır. Konvansiyonel radyografik kalite
değerlendirmesinde kullanılan bir yöntem olan
çizgi çifti testi, aralıkları giderek azalan çizgi
çiftlerinden oluşan bir plakanın filminin elde
edilmesi ve görüntüde gözün ayrımını yapabildiği çizgi çiftine kadarki sayının belirlenmesiyle
yapılmaktadır. Bu test dijital radyolojide bir
anlamda gereksiz, bir anlamda da yetersizdir.
Dijital radyolojide çözünürlük doğrudan piksel
boyutu tarafından belirlenir, bu anlamda test
gereksizdir. Ancak dijital radyolojide dedektör
sayısı ve araboşluk mesafesi ile Nyquist limiti
gibi konvansiyonel radyografilerde olmayan bir
dizi faktör çözünürlüğü etkilemektedir, bu
anlamda da test yetersiz kalmaktadır. Bu
nedenlerle dijital radyolojide uzaysal çözünürlüğü ölçme ve sistemler arası karşılaştırmada
Modulation Transfer Function (MTF) ve
Detected Quantum Efficiency (DQE) adı verilen
özel yöntemler kullanılmaktadır.
Nyquist limiti
Nyquist teoremine göre periyodik bir harekete
ait frekansın doğru olarak gözlemlenebilmesi
için gözlem frekansı periyodik hareketin frekansının en az iki katı olmalıdır. Gözlem frekansının
gözlemlenen periyodik hareketin birim zamandaki yineleme sıklığının iki katından daha düşük
olması durumunda Nyquist limiti aşılır, periyodik hareket gerçekte olduğundan farklı olarak
görüntülenir. Bu duruma ‘aliasing’ adı verilmektedir. Eski sinema filmlerinde teknolojinin
yetersizliğinden ortaya çıkan, günümüzde bazı
otomobil reklamlarında dikkat çekmek için
kasıtlı olarak yapılan, araçlarda tekerleklerinin
ters dönüyormuş gibi görünmesi aliasing’in
klasik örnekleridir. Radyoloji alanında aliasing
Doppler ultrasonografi ve manyetik rezonans
görüntülemede bir artefakt olarak bilinmektedir
ancak aslında aliasing dalga teoreminin geçerli
olduğu tüm fiziksel koşullarda ortaya çıkabilir.
Konvansiyonel radyolojik görüntülemede uzaysal çözünürlük çok yüksek olduğundan Nyquist
limitinin aşılması olası değilken dijital radyolojide sistemin örnekleme oranı detayın görüntülenmesinde yetersiz kalabilmekte, aliasing
ortaya çıkabilmektedir. Örneğin milimetrede 5
çizgi çifti (5 lp/mm) çözünürlükte her çizgi çifti
0,2 mm aralıktadır; bu çözünürlüğü doğru
olarak görüntüleyebilmek için örnekleme aralığı
0,1 mm’den daha ince olmalıdır.
Piksel Boyutu
Bir görüntü alanının (field of view-FOV), x ve y
eksenlerinde bölünmesiyle oluşan matriksin en
küçük görüntü alanına piksel adı verilmektedir.
Piksel genişliği dijital radyografide uzaysal
çözünürlüğü belirleyen temel etmendir. Basit
bir hesapla, 512x512 matrikse sahip 50mm x
50 mm’lik bir görüntü alanında her bir piksel
0,1 mm x 0,1 mm boyutlarında olacaktır. Bu da
çizgi çiftiyle ifade edilecek olduğunda, iki piksel
dikkate almak gerektiğinden, milimetrede 5
çizgi çiftine (5 lp/mm) karşılık gelmektedir.
Piksel boyutu dijital bir sistemin uzaysal
çözünürlüğünün yalnızca çok temel belirleyicisidir. Ancak piksel boyutunun uzaysal çözünürlüğü birebir yansıtmadığının, çözünürlüğü
belirleyen başka çok sayıda etmenin bulunduğunun ve bu nedenle MTF ve DQE gibi kavramların kullanıldığının bir kez daha hatırlatılmasında yarar vardır.
Modulation Transfer Function (MTF):
Birim aralıktaki çizgi çifti sayısı uzaysal frekans
(spatial frequency) olarak tanımlanmakta
cycle/mm ya da lp/mm olarak ifade edilmektedir. Uzaysal frekansın yüksek olması küçük
nesnelerin de görüntülenebildiğinin bir göstergesidir. Modulation Transfer Function (MTF) bir
görüntüleme sisteminin elde ettiği sinyali
uzaysal frekans fonksiyonuna göre koruyabilme
yeteneği olarak tanımlanabilir. Düşük frekanslarda nesneye ait sinyal yüksekken frekans
yükseldikçe görüntüleme yönteminin sınırlılıklarından dolayı elde edilen sinyal düşmektedir.
MTF, x-ekseninde uzaysal frekans, y-ekseninde
görüntü keskinliğini tanımlayan MTF’den oluşan
bir grafikle gösterilmektedir (Şekil 3). MTF için
en yüksek değer 1’dir ve bu değer nesnenin
olduğu gibi görüntülendiğini tanımlar. Uzaysal
frekans arttıkça nesneden elde edilen sinyalin
düşmesi ve nesnenin aslına uygun olarak
görüntüye yansımasının azalması nedeniyle
MTF değeri aşamalı olarak düşer. MTF’nin 0.1’e
indiği noktadaki uzaysal frekans değeri o görüntüleme yönteminin çözünürlük sınırı’dır
(limiting resolution). Bir görüntüleme yöntemi
tarafından saptanabilen en küçük nesne boyutu
çözünürlük sınırındaki uzaysal frekans değerinin
Dijital Radyoloji – Prof. Dr. Mustafa SEÇİL www.mustafasecil.com
4
matematiksel çarpanının (reciprocal) yarısıdır.
Örneğin çözünürlük sınırındaki uzaysal frekansı
5 lp/mm olan bir sistemin saptayabileceği en
küçük nesne 0,1 mm’dir (1 / 5 lp/mm =
1mm/5 lp = 0,2 mm/lp; çizgi çifti olduğundan
gerçek değer bunun yarısı= 0,1 mm).
Gürültü (Noise)
Görüntü oluşum basamaklarındaki rastgele
etkileşimlerden kaynaklanan, görüntü kalitesini
bozan ancak bütünüyle önlenemeyen değişikliklere gürültü adı verilmektedir. Konvansiyonel
radyolojide kullanılan film- screen sisteminde
gürültünün ana kaynakları şunlardır:
1) Quantum mottle / quantum beneklenmesi:
X-ışını miktarı tarafından belirlenen gürültünün
en önemli parçasıdır. En tipik örneği floroskopide ekranda oluşan görüntüdür. Bu görüntü
çok düşük mAs’la oluşturulduğundan asla bir
film kadar keskin olamaz.
2) Structural mottle / yapısal beneklenme:
Ranforsatör (screen) kristallerinin absorpsiyon
etkinliğinin sınırlılığı, x-ışını kristal etkileşiminin
rastgele olması, oluşan görünür ışığın her yöne
dağılıyor olmasından kaynaklanmaktadır.
3) Film graininess (gren): Film emülsiyonundaki gümüş halid kristallerinin şekilsiz
yapıları, rastgele dağılmış olmaları ve ışık –
emülsiyon
etkileşiminin
rastgele
olması
nedeniyle oluşmaktadır.
Dijital radyografide film kullanılmadığından film
greni gürültü kaynağı değildir. Ancak dolaylı
dönüştürme yapan dijital radyografi sistemlerinde ranforsatöre eşdeğer sintilasyon kristalleri olduğundan yapısal beneklenme gürültü
kaynakları arasındadır. Işık etkileşiminin yönünü kontrol ederek yapısal beneklenmeyi azaltabilmek için bu sistemlerde sintilasyon kristalleri
mikron düzeyinde yan yana dizilmiş ince toplu
iğneler şeklinde üretilmektedir. Dolaylı dönüştürme yapan sistemlerde, sintilasyon kristallerinin dönüştürme etkinliğinin sınırlılığı aşılamadığından ve x-ışınının sintilasyon kristali ile
arasındaki etkileşimin rasgele oluşu önlenemediğinden yapısal beneklenme tümüyle ortadan
kaldırılamamaktadır. Doğrudan dönüştürmeli
dijital radyoloji sistemlerinde amorf selenyum
plakası kullanılmaktadır, bu sistemlerde görüntü oluşturmada sintilasyon basamağı olmadığından yapısal beneklenme bir gürültü kaynağı
değildir.
Doğrudan ya da dolaylı tüm dijital radyografi
sistemlerinde konvansiyonelden farklı gürültü
kaynakları bulunmaktadır. Bunlar elektronik
gürültü ve dijitizasyon gürültüsüdür. Elektronik
gürültü, sistemin bütününde çalışmakta olan
tüm elektronik aksamın görüntüde yarattığı
bozulmadır. Dijitizasyon gürültüsü ise yüksek
bit derinliği ile elde edilen görüntünün düşük
bit derinliğinde bir ortamda gösterilmesi
(display) durumunda ortaya çıkan gri ton
kodlama farklılıklarıdır. Örneğin 10 bit
derinliğinde (1024 gri tonu) elde edilen bir
görüntü 8 bit (256 gri tonu) derinliğinde bir
ortamda gösterildiğinde, elde edilmiş olan her
dört gri skala düzeyinden birisi display ortamında bir gri skalanın içerisine dağıtılacak, bu
da görüntüde az da olsa bir bozulmaya neden
olacaktır. Bu nedenle sistemler mümkün olduğunca yüksek ancak bir o kadar da uyumlu bit
derinliğinde tasarlanmalıdır.
Detective Quantum Efficiency (DQE)
MTF bir sistemde görüntü kalitesini ölçerken
önemli bir parametre olan gürültüyü dikkate
almamaktadır. Bu nedenle sistemin tüm gürültü
kaynaklarını da dikkate alarak sistemin genel
kalite performansını değerlendiren ve sistemler
arasında karşılaştırma olanağı sağlayan bir
ölçüt tanımlanmıştır. Detective Quantum
Efficiency (DQE) adı verilen bu ölçüt, expojura
ait bilginin ne kadarının görüntü alıcısı (imaj
reseptörü) tarafından algılandığını ve görüntüye çevrildiğini belirler (Şekil 4). Arada ortaya
çıkan kayıp tüm sistemin gürültüsüdür. İdeal
bir sistemde tek gürültü kaynağı x- ışını
miktarının azlığından kaynaklanan quantum
beneklenmesi olmalıdır. Ancak diğer gürültü
kaynaklarının tümüyle ortadan kaldırılması
fiziksel olarak mümkün olmadığından görüntü
kalitesini olumsuz etkileyen diğer gürültü
nedenleri görüntüde hep var olacaktır.
Screen – film bileşiminin DQE değeri %1520’dir.
CR
(computerized
radiography)
sistemlerinde
de
benzer
değerler
sözkonusudur. Dijital radyografilerde ise bu
değer biraz daha yüksektir. Doğrudan ile
dolaylı sistemler arasındaki fark, gürültü
bölümünde anlatılanlardan anlaşılabileceği gibi,
doğrudan dönüştürmede sintilasyon basamağının olmamasından kaynaklanmaktadır. CCD
(Charge coupled device) adı verilen, görece
daha eski olan dijital sistemlerde DQE değeri
%20’dir. Bu düşüklüğün en önemli kaynağı bu
cihazların karmaşık yapılarından kaynaklanan
elektronik gürültünün yüksek olmasıdır.
Sistemlerin bu DQE değer yüzdeleri karşılaştırma için kabaca bir fikir vermektedir ancak
Dijital Radyoloji – Prof. Dr. Mustafa SEÇİL www.mustafasecil.com
5
DQE değerlerinin aynen MTF değerlerinde
olduğu gibi uzaysal frekansın artışıyla birlikte
aşamalı düşüş göstermektedir (Şekil 5). Bu
düşüş CCD ve CR sistemlerinde oldukça
belirgindir. Direkt dönüştürmeli dijital radyo-
grafi sistemleri başta olmak üzere DR sistemlerinde ve konvansiyonel screen-film bileşiminde DQE değerlerindeki düşüş daha az
oluşmaktadır.
Şekil 3. Modülasyon Transfer Fonksiyonu (MTF)
eğrisinin elde edilme örneği: MTF, bir görüntüleme
sisteminin elde ettiği sinyali uzaysal frekans fonksiyonuna
göre koruyabilme yeteneğidir.
Şekil 4. Detective Quantum Efficiency (DQE)
eğrisinin elde edilme örneği: DQE, expojura ait
bilginin ne kadarının görüntü alıcısı tarafından
algılandığını
ve
görüntüye
çevrildiğini
belirler.
Arada ortaya çıkan kayıp sistemin tüm gürültüsüdür.
Dynamic Range (Etkin Erim)
Bir sistemin karşılayabildiği değer aralığı
genişliğine dynamic range (etkin erim) adı
verilmektedir. Dijital radyografi sistemlerindeki
etkin erimi belirleyen sistemin değişen foton
şiddetlerini görüntüye dönüştürebilme kapasitesidir. Atenüasyon sonrası şiddeti belirgin
düşen fotonlarla yüksek penetrasyonlu fotonların taşıdığı bilgiyi görüntüye dönüştürebilen
sistemler etkin erimi geniş sistemlerdir. Bilindiği
gibi screen-film bileşiminin görüntü kalitesi o
bileşime özgü olan, karakteristik eğri üzerinden
değerlendirilir. Karakteristik eğri sigmoid (S)
şeklinde bir eğridir. Bu eğrinin omuz ve ayak
tarafları olarak tanımlanan uçlarında ekspojur
dozu değişse de görüntüde belirgin bir
değişiklik olmaz. Bu alanlar screen-film
bileşiminin etkin eriminin kısıtlı olduğu alanlardır. Dijital radyografi sistemlerinde ise bir
karakteristik eğri yoktur, ekspojurla görüntünün gri skalası arasındaki bağıntı doğrusal
olarak oluşmaktadır. Bu doğrusal ilişki aynı
zamanda yüksek bir etkin erim anlamı taşımaktadır. Yani düşük ekspojur dozlarında da,
yüksek ekspojur dozlarında da sistem, fark
edilebilecek gri ton ataması yapabilmektedir.
Etkin erim genişliği dijital sistemin konvansiyonel sisteme olan en önemli üstünlüğü
olarak sayılabilir.
Dijital Radyoloji – Prof. Dr. Mustafa SEÇİL www.mustafasecil.com
6
Şekil 5. Görüntüleme yöntemlerinin DQE değerleri:
DQE değerleri uzaysal frekansın artışıyla birlikte aşamalı
düşüş gösterir. Bu düşüş CCD ve CR sistemlerinde
oldukça belirgindir. Direkt dönüştürmeli dijital radyografi
sistemleri başta olmak üzere DR sistemlerinde ve
konvansiyonel screen-film bileşiminde DQE değerlerindeki
düşüş daha az oluşmaktadır.
Kaynaklar:
1. Chotas HG, Dobbins JT, Ravin CE.
Principles of digital radiography with
large-area,
electronically
readable
detectors: a review of the basics.
Radiology 1999; 210:595-599
2. Kotter E, Langer M. Digital radiography
with large-area flat-panel detectors. Eur
Radiol 2002 12:2562–2570
3. James JJ, Davies AG, CowenAR,
O’Connor PJ. Developments in digital
radiography: an equipment update. Eur
Radiol 2001; 11:2616-2626.
4. Oakley J. Digital Imaging A Primer for
Radiographers Radiologists and Health
Care Professionals. 1st ed. Greenwich
Medical Media Limited. London 2003.
5. Bushong SC. Digital X-ray imaging. In
Radiologic Science for Technologists.
6th ed., Mosby, MO, 1997. pp 357375.
Dijital Radyoloji – Prof. Dr. Mustafa SEÇİL www.mustafasecil.com
7