조직 등가물질 두께 증가에 따른 디지털 엑스선 영상의 해상도 분석에 관한 연구

A Study on the Resolution Analysis of Digital X-ray Images with increasing Thickness of PMMA

디지털 래디오그라피 시스템에서 발생하는 산란선은 신호의 증가를 가져오는 장점도 있지만 피사체를 투과한 엑스선 영상의 해상도 저하, 노이즈 증가로 궁극적인 검출능이 감소된다. 공간주파수 도메인에서 해상도를 평가하기 위한 변조전달함수(modulation-transfer function, MTF)에서 간접적으로 산란선을 측정하는 방법은 제로-주파수에 해당하는 변조전달함수 값이 강하되는 정도로 간주할 수 있다. 본 연구는 환자 조직 등가물질로 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA)를 사용하였으며 다양한 두께에 대한 변조전달함수를 획득하여 산란선이 해상도에 미치는 영향을 정량화하였다. PMMA 두께 증가에 따라 엑스선 영상 신호는 35 ~ 83%까지 감소되는 것이 관찰되었고, 이는 PMMA에 엑스선이 흡수 혹은 산란되는 양상으로 판단되며 이러한 결과는 변조전달함수를 저하시키는 것과 동시에 산란선 비율을 증가시키는 결과로 나타났다. PMMA에 의한 변조전달함수 저하를 보정하기 위한 방법은 간접변환방식 검출기에서 발생되는 빛 퍼짐 경향까지 절단하여 변조전달함수 값의 상승을 가져왔다. 보다 합리적인 방법으로 경계확산함수(edge-spread function, ESF) 혹은 선확산함수(line-spread function, LSF)에서의 피팅, 제로 값으로 채우는 처리 등이 이루어져야 할 것으로 사료된다.

Scattered x-ray generated by digital radiography systems also have the advantage of increasing signals, but ultimately detectability is reduced by decreasing resolution and increasing noise of x-ray images transmitted objects. An indirect method of measuring scattered x-ray in a modulation-transfer function (MTF) for evaluating resolution in a spatial-frequency domain can be considered as a drop in the MTF value corresponding to zero-frequency. In this study, polymethyl methacrylate (PMMA) was used as a patient tissue equivalent, and MTFs were obtained for various thicknesses to quantify the effect of scattered x-ray on resolution. X-ray image signals were observed to decrease by 35 ~ 83% with PMMA thickness increasing, which is determined by the absorption or scattering of x-rays in PMMA, resulting in reduced MTF and increased scatter fraction. The method to compensate for MTF degradation by PMMA resulted in the MTF inflation without considering the optical spreading generated by the indirect-conversion type detector. Data fitting or zero-padding are needed to compensate for MTF more reasonably on edge-spread function or line-spread function.