변조전달함수 측정에 의한 디지털 X-선 영상시스템의 공간해상도 평가 기법에 관한 연구

Abstract

[한글]본 연구에서는 디지털 X-선 영상시스템의 화질을 평가하는 객관적 지표 중의 하나인 공간해상도(spatial resolution)를 변조전달함수(modulation transfer function; MTF)의 측정을 통하여 평가하였다. 변조전달함수의 측정방법에는 직경 10 mm의 pinhole을 이용하는 법, 폭 10 mm의 slit을 이용하는 법, edge 테스트 펜톰을 이용하는 법, 그리고 구형파형 차트를 이용하는 법을 사용하였으며, 각각의 방법에 의해 계산된 변조전달함수들을 상호 비교하였다. 영상획득에 사용된 디지털 X-선 영상시스템의 구성은 X-선관(60 kVp, 5 mA), 96x96 mm2 픽셀크기를 가진 CMOS 광센서, 100 mm 두께의 CsI(Tl) 신틸레이터, 신호처리회로, 영상처리용 GUI console 등이다. 획득된 디지털 X-선 영상 data는 darkness와 brightness 교정을 통하여 전처리(preprocessing) 되었으며, raw data와 전처리된 data를 이용하여 변조전달함수를 각각 계산하였다. 계산된 변조전달함수는 공간주파수(spatial frequency)가 증가함에 따라 지속적으로 감소하는 일반적인 경향을 보여 주었으며, 10% MTF 값에 해당되는 공간주파수의 값으로써 평가되는 해상도는 각각의 측정방법에 따라 대략 1.8 - 2.2 LP/mm 범위 내에서 근사한 값을 보여 주었다. 또한 raw data와 전처리된 data로부터 계산된 변조전달함수는 거의 변화가 없음을 알 수 있었다.본 연구를 통하여, 주어진 디지털 X-선 영상시스템에 대한 변조전달함수를 다양한 방법으로 측정함으로써 객관적으로 해상도를 평가하는 기법을 정립할 수 있었으며, 향후 유사한 디지털 의료영상 시스템의 해상도 평가에 필요한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

[영문]In this study, we have evaluated the spatial resoultion of a digital X-ray imaging system by measuring modulation transfer function (MTF). In MTF measurements we used four different methods using a pinhole of a 10 mm diameter, a slit of a 10 mm width, a edge test phantom, and a line test pattern, and compared each result for comparison. The digital X-ray imaging system we tested consists of a conventional X-ray generator (60 kVp, 5 mA), a CMOS photosensor of a 96x96 mm2 pixel size, a CsI(Tl) scintillator of a 100 mm thickness, a readout board for signal processing, and a GUI console for image processing. The acquired digital X-ray image data were postprocessed with a dark and bright correction process, and both the raw and the corrected image data were used to calculate corresponding MTF curves. The resulting MTF curves, as expected, decreased gradually with spatial frequency, and the spatial frequencies at the 10% MTF value were in the range of 1.8-2.2 LP/mm, depending on the used techniques, with a discrepancy of about 10%. In addition, the MTF curves were almost identical for the raw and corrected data.We hope this study will be helpful for the MTF measurements of similar digital X-ray imaging systems in the future.