Дополнительные лекции по курсу «Компьютерная томография»

Контраст и нерезкость изображения

Рассмотрим простейшую модель объекта, представленную на рис.6.
Т ело пациента заменяется однородным блоком ткани толщиной с линейным коэффициентом ослабления . Внутрь этого блока помещается другой блок ткани (называемой "мишенью") толщиной с линейным коэффициентом ослабления . Ткань мишени – это тот объем, который необходимо в
Рис.6. Простая модель для оценки величины контраста
изуализировать с большой четкостью в проекционной рентгенографии. Контраст в изображении ткани мишени определяется с помощью функций распределения изображения и , которые дают энергию, поглощенную единицей площади поверхности приемника соответственно за пределами изображения ткани мишени и внутри него

При использовании выражения [1] получаем:

Таким образом, к факторам, влияющим на контраст (С) в изображении, относятся толщина ткани мишени ( ), разность линейных коэффициентов ослабления излучения и отношение интенсивности рассеянного излучения к первичному (R)
Нерезкость рентгенографической системы изображения важный фактор, определяющий процесс формирования изображения проекций, зависящий от конструктивных особенностей рентгеновской трубки, свойств приемника и движений пациента.
Контраст равнозначен глубине модуляции, а нерезкость – смазу передаточной функции изображения. Наиболее полно свойства рентгенографической системы определяются передаточной функцией системы. В настоящее время для каждой изображающей системы строится ее передаточная функция или кривая контраст-размер.
Наиболее общим и полезным способом оценки нерезкости является применение модуляционной передаточной функциии (МПФ), которая показывает, насколько качественно система может передавать информацию на любой пространственной частоте.
У прощенный подход к анализу нерезкости состоит в получении изображения тест-объекта в виде решетки и определении по ней наивысшей частоты, которую еще может передать система.
Н
Рис.7. Изменение контраста с энергией квантов для двух наиболее важных для маммографии сред, а именно – для микрокальцинатов (гидроксифосфата кальция) размером 100 мкм (верхняя кривая) и железистой ткани размером 1 мм (нижняя кривая). Контраст определяется по отношению к тканям молочной железы в норме. Снижением контраста за счет рассеяния пренебрегаем
а рис.7 приведены кривые зависимости контраста от энергии квантов для двух видов биотканей, представляющих особый интерес для маммографических исследований. Эти кривые показывают, что контраст резко уменьшается с увеличением энергии квантов, так что для получения большего контраста необходимо использовать излучение низкой энергии. Однако, как уже упоминалось выше, последнее требование влечет за собой высокую дозу облучения пациента, и поэтому должен быть найден компромисс между достаточным контрастом и наименьшей дозой облучения.
Томография позволяет резко увеличить контраст изображения, из-за того, что через любую точку проходит много лучей под разными углами.
Простой расчет позволяет указать те ткани, которые можно различить с помощью обычной трансмиссионной рентгеновской аппаратуры. Коэффициенты линейного ослабления в воздухе, костной и мышечных тканях, а также в крови имеют соответственно следующие значения:

для типичного энергетического спектра излучения рентгеновских аппаратов. Ослабление первичного рентгеновского пучка слоем мягкой ткани с полостью внутри размером 1 см можно вычислить непосредственно, используя выражение .
Обычные рентгеновские пленки позволяют визуально легко различить контраст порядка 2%, так что ребро толщиной 1 см или же заполненная воздухом трахея диаметром 1 см могут быть визуализированы. Однако кровь в кровеносных сосудах и иные тонкие структуры мягких тканей различить с помощью обычного рентгеновского аппарата не удается. Действительно, чтобы сделать видимыми кровеносные сосуды, в кровь необходимо ввести жидкое контрастное вещество, содержащее соединение йода; эти вещества на время увеличивают линейный коэффициент ослабления жидкой среды до такой величины, что возникает требуемый контраст.