〔論 文 〕
輝尽 性 蛍光 体 を用 い た デ ィジタ ル ラ ジオ グ ラ フ ィの解 像 特 性
II.ディジタル特性曲線とプリサンプリングMTFの測定
藤 田
広 志
・上田
克彦・
藤 川
津 義
・大塚
昭 義
岐 阜 工業高 等専 門 学 校 電 気ll学 科
501-04
岐 阜県 本 巣郡 真正 町
山 口 大学 医学 部附 属 病 院 放 射 線 部
755 山 口県 宇 部 市大 字 小 串l144
(1987年6月6日,最 終1987年9月26日 受 理)Resolution Property in a Digital Radiography with Photostimulable Phosphors
II. Measurements of Digital Characteristic Curve and Presampling MTF
Hiroshi FUJITA, Katsuhiko UEDA, Tsuyoshi FUJIKAWA
and Akiyoshi OHTSUKA
Department of Electrical Engineering, Gifu National College of Technology, Motosu-gun, Gifu 501-04
Department of Radiology, Yamaguchi University Hospital, Ube City, Yamaguchi 755
(Received June 6. 1987, in final form September 26, 1987)
The presampling MTFs of a digital radiographic system employing two types of photostimulable
phosphor plates (imaging plates, HR and ST), which include the detector unsharpness and the
unsharp-ness of the sampling aperture. were measured even beyond the Nyquist frequency (5 cycles/mm). An
image of a slightly anguiated slit was employed in order to obtain Fourier transforms of line spread
functions at different alignments. The presampling MTF was calculated by averaging the two Fourier
transforms which we obtained from two extreme alignments (center and shifted) of the slit relative to
the sampling coordinate. From the analysis of the presampling MTFs obtained and the detector MTFs
previously determined, it was found that the effective sampling aperture size was considerably larger
than the aperture size on the plate surface (laser beam spot size) due mainly to the scatterings of the
incident laser beam and emitted laser-stimulated luminescence in the phosphors. The "digital
charac-teristic curve" relating the pixel value to the relative x-ray intensity incident on the detector was also
obtained for the liniarization, and was found to have a remarkably wider dynamic range (order of
approximately 103) than that of conventional screen/film system.
1。 は じ め に 輝 尽 性 蛍 光体 を 用 い た デ ィ ジ 黄 ル ラ ジ オ グ ラ フ ィ ΦR)卜 窪)が綿 化 さ れ ℃1ま や5年 の 翻 が 経 過 して い る 。 しか し な が ら,筆 者 ら の 知 る 限 ゆで は,こ のDRの 物 理 特 牲 に 関 す る 論 文 は 非 常 に 少 な い 。 そ の 原 因 は,デ ィ ジ タ ル 医 用 画 像 系 の た め の 画 像 評 価 法 が 確 立 さ れ て い な か っ た こ と や, DRシ ス テ ム が 一 つ の ブ ラ ッ ク ・ボ ッ ク ス と な っ て お り,ユ ー ザ が デ ィ ジ タ ル デ ー 夢を 容 易 に 取 り 扱 え な い こ と と 無 関 係 で は な い よ う で あ る 。 わ れ わ れ は 最 近,X線 検 出 郡 で あ る 輝 尽 性 蛍 光 体 〔イ メ ー ジ ン グ ア レ ー ト。 富 十 写 貞 フ ィ ル ム) のMTFに つ い て 報 告 し た 鋤.こ の ア ナ ロ グ コ ン ホ ー ネ ン トの 解 像 特 性 の 解 析 に 続 い て.礁 論 文 で は,デ ィジ タ ル 部 分 も 含 め た 解 像 特 姓 の 解 析 を 行 う。 す な わ ち 。 テ ィ ジ タ ル 系 周 有 の 解 像 特 盤 を 表 ザ ブ リサ ン フ リ ン ゲMTド 曜斜 を 測 定 す る 働 ま た.祀 弼デ ィ ジ タ ル 特 性 曲 線"と サ ン プ リ ン グ間 隔 の 測 定 も行 う。 2.プ リ サ ン プ リ ン グMTF 輝 尽 性 蛍 光体 方 式 のDRシ ス テ ム(FCR-lO1,富 士 写 真7イ ル ム)の 簡 単 な 構 成 図 を.各 段 階 に お け る コ ン ホ ー ネ ン トのMTFと 共 に, Fig.1に 示 す ⑪X線 管 熊 点 と 幾 何 学 的 拡 大 に 起 因 す る 不 鋭 を 無 視 で き る もの と す る と,シ ス テ ム の 第1段 階 で のMTFの 低 下 は,イ メ ー ジ ン グ ア レー トに よ っ て 引 き 起 こ さ れ る 癖 こ れ を ア ナ ロ グ コ ン ホ ー ネ ン ト ・(X線 検 出 器)のMTFと し て MTFAと 記 す 。X線 曝 射 に よ って イ メ ー ジ ン グ プ レ ー トに 蓄 積 さ れ た 情 報 を 取 ゆ 出 す た め に.赤 色 の ヘ リ ウ ム ー ネ オ ン(H贈 一Nω レ ー ザ ピ ー ム 走 査 光 を フ レ ー トに 照 射 す る.こ の と き.光 輝 尽 発 光 現 象 が 起 こ η,蓄 積 さ れ たX線 エ ネ ル ギ ー 量 に 比 例 した 爵 色 の 蛍 光 が 放 出 され る 。 こ の 光 を 集 光 ガ イ ドで 光 電 子 増 倍 管 に 集 め.時 系 列 の 電 気 信 号 に 変 換 す る.こ の 信 号 を 一 定 の サ ン プ リ ン グ 間 隔 でA/D変 換 綿 ビ ッ ト)し,デ ィ ジ タル 値 を 得 る 督 こ こ で,MTFAと サ ンフ リ ン ゲ ・ア パ ー チ ャの レ ス ホ ン ス 鴫MTF呂)と の 稽 を.駅 ア リ サ ン ブljン グ'MTF〔MTFpRs)と 呼 ぶ ウ デ ィ ジ タ ル 縫 で 直 接 計 算 さ れ るMTFが 足'ディ ジ タ ル'頻MTF{MTF蜘G)で,サ ン フ リ ン グ に 伴
Fig. 1 Basic block diagram of the digital
graphic system employing
imaging plate!
Component
MTFs are described.
う 効 果 を 含 ん で い る(後 述)。 画 縁 処 理 を 施 せ ぱ, こ れ に フ ィ ル タ ー のMTF(MTFF)が 積 の 形 で 掛 か って く る 。 画 像 の 観 察 は,デ ー タ をD/A 変 換(10ビ ッ ト)後,レ ー ザ ープ リ ン タ で 書 き 込 ま れ た フ ィ ル ム に よ っ て 行 う 。 デ ィ ス プ レ イ 系 の MTFをMTFDと す る 。 DRシ ス テ ム の 全 体 的 なMTFは,以 上 に 示 し た コ ン ホ ー ネ ン トのMTFを 用 い て, MTFovmALL(駕)= [{MTFA(紛 ・MTFs(の}
㌔ 辺 ゆ.δ(群 一2々 卿]
・MTFFく の 。MTFD(の ω と表 さ れ る5'6)。 こ こ で.常 は 重 ね 合 わ せ 積 分 を 示 し.露Nは ナ イ キ ス ト周 波 数 を 表 す ￠ 々 は 整 数 で あ る 。{}内 が ブ リ サ ン プ リ ン グMTFで あ り,[]内 が デ ィ ジ タ ルMTFで あ る 。 サ ンプ リ ン グ 間 隔 」κ が 十 分 小 さ く な い と,計 算 さ れ る デ ィ ジ タ ルMTFは エ リア シ ン グ(ali翻ng)の 影 響 を 受 け る 。 そ の た め,見 か け 上,MTFが 向 上 した か の よ う に な る が.実 際 に 解 像 特 性 が 良 く な っ た わ け で は な い の で 注 意 を 要 す る ひ7)。 Fuj董taら は,ナ イ キ ス ト周 波 数 潔N(言1/ 24め を 越 え る 空 間 周 波 数 ま で プ リ サ ンプ リ1ング MTFを 計 算 す る 方 法 を 考 案 し7),1,L/TV デ ィ ジ タ ル 系 に 適 用 して い る7'8)。 本 論 文 で も. そ の 方 法 に 従 っ て.イ メ ー ジ ン グ ブ レ ー ト方 式 の DRの プIJサ ン プ リ ン グMTFを 計 算 す る 。 ス リ ッ ト像 。 す な わ ち,線 像 分 布 関 数(LSF)の 中 心 と ピ ク セ ル の 中 心 と が 一 致 す る と き(セ ン タ ー 配 置)の デ ィ ジ タ ルOTF(OTFDIGCN(の) , と,LSFの 中 心 と ピ クセ ル の 中 心 と が 半 ピ ク セ ル ず れ 。 隣 接 す る ピ ク セ ル と の ち ょ う ど 境 界 上 に 位 置 す る と き(最 大 シ フ ト配 置)の デ ィ ジ タ ル OTF(OTFDIG ,SF(の)は,そ れ ぞ れ, OTFDIq ,c四 《麗)=認 OTFpns(麗 一 物N){2} OTFDIG ,SF(認) ㍉ 豊 ◎.(-D㌔TFPRS(翻 一2々 駕N) {31} と 潮 る7).こ こ で,OTFp聡s(翻 まプ リサ ン プ リ ン グOTF,盈 は 整 数 で あ る 。 こ の と き,プ リサ ン プ リ ン グOTFPRS(の は, OTFPRS(の=[OTFDIG ,CN(の 十 〇TFDI(㍉ 呂〆 の]/2(4} に よ っ て 求 ま る7).た だ し 一 寓 陰2麗Nに 対 し てOTF撒s(麗)貫 ・0と仮 定 す る 。 結 島, MTFPRS(紛 は, MTFms(紛 ;[MTFD輸 ,c製(の +MTFD輸 ,SFω)]/2{51 〔1麗 ヒ 麗四) ;[MTFDKL州(の 一MTFDコG 、βF(の]/￡{61 (麗N<1麗1<2鮮 圏) か ら 計 算 で き る 。 も し,プ リサ ンプ リ ン グMTF が2倍 の ナ イ キ ス ト周 波 数 以 上 で 零 で な い な らば, {4}式 で ± 」 潔/4シ フ ト配 置 の 二 つ の デ ィ ジ タ ル OTFを さ ら に 加 算 し 魂で 除 算 す れ ば,±4欝N の 範 囲 内 でMTFPRSが 求 め ら れ る7)。 な お,使 用 し たDIRのA/D変 換 器 の 最 子 化 レ ベ ル 数(8ピ ッ ト)が,OTFに 与 え る影 響 は 無 視 で き る と し た 。
MTF計
算 時 に.シ ス テ ム の非 線 形 を補 正{線
形 化)す
る ため に.ア ナ ロ グ系 の場 合 と同 様,特
性 曲線 を測 定 した。 た だ し,こ の特 性 曲 線 は,相
対X線 強 度 とDRの
ピ クセ ル 値 との関 係 を 表 す も
の で 野帽暁 本 論 文 で は,腫 デ ィ ジ タ ル 特 性 曲 線" と 呼 ぶ 。 謹.実 験 方 法 本 研 究 で 便 用 し た イ メ ー ジ ン グ ブ レ ー ト は. ST(標 準 用),お よ びHR(高 解 像 度 用1)で, サ イ ズ は す べ て 六 切 大(25x3砒 の で あ る 。 こ の と き の サ ン プ リ ン グ 闘 隔 は.走 査 方 向 と そ の 垂 直 方 向 と も公 称O.1醐 に 自 動 設 定 さ れ.画 素 数 は 2⑪OIG冥25ioで あ る ￠ ま た.デ ィ ジ タ ル デ ー 夢 解 析 の た め に.FCR-IIO1で 収 集 した デ ー 揮を 磁 気 テ ー プ,DAM-1⑪ ⑪⑪ テ ー プ デ ッ キ1ビ ク タ ー ・デ ー タ シ ス テ ム ズ)。 お よ びGPlB-9欝Oα1イ ン タ ー フ ェ イ ス(ナ シ ョナ ル ・イ ン ス ツ ル メ ン ト)を 介 し て,PC-98⑪1VX2パ ー ソ ナ ル コ ン ピ ュ ー タ(NEC)へ 転 送 し,計 算 処 理 を 行 う た 。 窓,1デ ィ ジ タ ル 特 性 曲 線 の 測 定 距 離 の 逆 二 乗 則 に 従 っ てX線 強 度 を 変 化 さ せ る 強 度 ス ケ ー ル 法 に よ っ て,デ ィ ジ 嶽 ル 特 性 曲 線 を 測 定 した 。 距 離 の 変 化 範 囲 は,44.1cm-35α ⑪￠口 で あ る.管 電 圧 は8⑪kVで,付 加 フ ィ ル タ と し て 1α5㎜ 銅 と4血 ア ル ミニ ウ ム を 用 い た 。 通 常 の 増 感 紙/フ ィ ル ム 系 で は,上 述 の 距 離 変 化 に よ っ て 工回 の 皿連 の 曝 射 で 重本 の 特 性 、曲線 が 得 ら れ る 。 しか しな が ら 。 本DRシ ス テ ム で は ダ イ ナ ミ ッ ク レ ン ジ が 広 い た め に.二 つ の 異 な 弓 た 曝 射 時 闇 で 1連 の 曝 射 を2回 行 っ た 、 す な わ ち,曝 射 時 間1を !/6⑪ 秒 と α3秒 に 変 化 さ せ て2本 の 特 樵 曲 線 を 作 り,2本 の 曲 線 を グ ラ フ 上 で 横 軸 方 向 に 榴 互 に 平 行 移 動 して1本 の 最 終 的 な 特 性 曲 線 を 合 成 し た 。 管 電 流 は,STで は5⑪ 皿A,HRで は 皿⑪⑪ 紐Aで あ った.曝 射 領 域 納25冠8面 り の 中 心 部 の501×5⑪ ピ ク セ ル 伍x5㎡)の デ ィ ジ タ ル 埴 の 平 均 値 を 計 算 し,こ れ を あ るX線 入 力 に 対 す る 出 力 の ピ ク セ ル 値 と した 。 同 一 イ メ ー ジ ン グ ブ レー ト上 の 異 な う た 場 所 に, 麗 離 を 変 化 さ せ て 多 数 回 のX線 曝 射 を 行 っ た が. 隣 接 す る 曝 射 領 域 か ら の 影 響 を 受 け な い よ う に. 十 分 の 闇 隔 を と る必 要 が あ 弓 た 。 特 に,レ ー ザ ー ビ ー ム の 走 査 方 向 に 対 し て.X線 強 度 が 強 い と き に,こ の 点 に 注 意 を 要 した 珈. ま た,特 性 曲 線 とMTFの 測 定 時 の シ ス テ ム の 設 定 条 件 は,す べ て 同 一 に 保 っ た.ダ イ ナ ミッ ク レ ン ジの 指 数 で あ る ム 値 をa3(約101編 を 表 す) に.感 度 の 指 数 で あ るE値 を200に.そ れ ぞ れ 一 定 と した.な お,ム 値 のa3は.使 用 し た シ ス テ ム で 選 択 で き る 最 大 の ダ イ ナ ミ ッ ク レ ン ジを 与 え る 値 で あ る⑩ 3,2.サ ンプ リ ン グ 間 隔 の 測 定 4α2×3⑪L2mm響 の ア ル ミニ ウ ム 板 を 撮 影 し,そ の 範 囲 内 に 属 す る ピ クセ ル 数 と の 関 係 か ら,サ ン フ リ ン グ 聞 隔 を 実 測 した ⑫ こ の と き の イ メ ー ジ ン グ プ レ ー トは,ボ ケ の 効 果 の 少 な ・いHRを 使 用 し た4)、 プ レ ー トの 中 心,お よ び そ の 周 辺 魂 カ 所 で 測 定 を 行 っ た 。唇4i医
用 画像 情 報 学 会雑 誌
儲.3プ リサ ン プ リ ン グMTFの 測 定 MTF測 定 に は 。10μ 瓢 の 鉛 スllッ トを 使 用 したG曝 射 条 件 は80kVで あ る 。1回 の 曝 射 で 、 セ ン タ ー 配 置 と最 大 シ フ ト配 置 を 含 む 種 々 の 異 な っ た 配 置 を と る た め に.ス リ ッ トを 走 査 方 向 あ る い は そ の 垂 直 方 向 に 対 し て,わ ず か に 傾 き を つ け て 置 い た 。 スUッ ト像 の 中 心 付 近 の ピ ー ク 値 が, お よ そ16⑪ 一一22⑪ の 範 囲 の ピ ク セ ル 値 の も の を 使 用1した 。 ス リ ッ ト橡 は.ス リ ッ ト方 向 に1ピ ク セ ル 単 位 で.ス11ッ トに 対 し て 垂 直 方 向 の デ ィ ジ タ ル 値 の 分 布 か ら 作 成 した 。 つ ぎ に,線 形 化 の た め に デ ィ ジ タ ル 特 性 曲 線 を 用 い,線 像 強 度 分 布 を 得 る.こ の 分 布 の フ ー リ エ 変 換,お よ び 規 格 化 を 行 い.デ ィ ジ タ ルMTFを 計 算 し た 。 プ1,サ ンプIll ン グMTFは 。151式 と{6}式 に 従 って,デ ィ ジ タ ルMTFか ら求 め た 。 た だ し,使 用 したDRシ ス テ ム で は,プ11サ ン プ リ ン グMTFの2倍 の ナ イ キ ス ト周 波 数(鞠=・5cycles/㎜)以 上 の 成 分 は 零 で あ る と 仮 定 し た 。 こ の 仮 定1は,実 測 した イ メ ー ジ ン グ フ レー トのMTF心 か ら 面 勲 した ブ リ サ ンプ1,ン グMTFが.1⑪cycl銘/皿 付 近 で ほ ぼ 零 で あ る こ と に 基 づ い て い る(Fig.5)。 4.実 験 結 果 イ メ ー ジ ン グ プ レー トSTを 用 い て 測 定 した デ ィ ジ タ ル 特 性 曲 線(3回 の 平 均)をFig.2に 示 す 。103に 近 い 範 囲 で 直 線 性 が み られ,通 常 の 増 感 紙/フ ィ ル ム 系 に 比 べ て き わ め て ダ イ ナ ミ ッ ク レ ン ジ が 広 い.イ メ ー ジ ン グ プ レ ー ト自 身 は1び
以 上 に わ た って 直線 性 が あ る の で1や 高 露 出 部 で
み られ る曲 線 の 飽 和 現 象 は,ロ
ッ グァ ンプ な どの
Fig. 2 "Digital characteristic
curve" relating pixel
value to the relative x-ray intensity
dent on an imaging plate. A logarithmic
amplifier was employed.
電 気 系 に 原 因 が あ る と 考 え ら れ る 。 イ メ ー ジ ン グ プ プ レ ー トのHRを 用 い た と き の デ ィ ジ タ ル 特 性 曲 線 の 形 状 は,実 験 誤 差 内 でFig.2のSTの 曲 線 に 良 く一 致 し た 。 同 一 曝 射 条 件 で こ れ ら の 曲 線 を 作 成 す る と.HRの 曲 線 はSTに 比 べ て 。 両 者 の 感 度 の 差 だ け 右 側 に 平 行 移 動 す る 。 し か し な が ら, 横 軸 は 相 対 値 で あ る の で,本 論 文 で はST,お よ びHRの 両 方 のMTF計 算 時 に,Fig,2の 曲 線 をmい た 。 サ ン プ リ ン グ 間 隔 は 。 走 査 方 向 お よ び そ れ に 垂 直 方 向 で 有 意 な 差 は な く,平 均 値 は99。75μmで, 標 準 偏 差 は α17μmで あ っ た 。 六 切 サ イ ズ の 範 囲 内 で の 場 所 に よ る 依 存 性 も な か っ た 。 以 上 か ら, 以 下 のMTF計 算 で,サ ン プ リ ン グ 間 隔 と して, 両 方 向 と も1⑪Oμmを 用 い た 。 イ メ ー ジ ン グ プ レ ー トのHR,お よ びSTを 使 用 した と き の デ ィ ジ タルMTF(MTFDIG)の
(a)
(b)
Fig. 3 Range of digital MTFs obtained with
different alignments of the slit image, for
imaging plates HR (a) and ST (b). The
Nyquist frequency is 5 cycles/ram.
Fig. 4 Measured presarnpling
MTFs of our di
system with 'mai ig plates ST and HR.
Note that the MTF is determined beyond
the Nyquist frequency (5 cycles/mm).
取 り 得 る 範 囲 を,一 例 と して 。Fig.馴alお よ び (blに そ れ ぞ れ 示 す ⑳ ナ イ キ ス ト周 波 数 ・は5qcle§ /皿 で あ り,こ れ よ む 高 周 波 数 側 は 繰 り返 さ れ る 。 曲 線 の 一 番 上 側 が セ ン タ ー 配 置 の と き の デ ィ ジ タ ルMTFに 相 当1し,一 番 下側 が 最 大 シ フ ト配 置 の と き の も の に 相 当 す る 。 こ れ らのMTF間 に 存 在 ず る 多 く の デ ィ ジ タ ルMTFは,異 な る シ フ ト配 置 の 場 合 の デ ィ ジ 舜 ルMTFで あ る 。 明 ら か に, STよ り もHRの 方 が,エ111ア シ ン グ の 効 果(黒 く塗 ゆ つ ぶ さ れ て い る 領 域)が 大 き い 。 こ れ は, 了 ナ ロ グ 成 分 で あ る イ メ ー ジ ング プ レー トのMTF が,HRの 方 がSTよ ゆ も良 い た め で あ る(サ ン プ リ ン グ ・ア パ ー チ ャ は,公 称1⑪OIμmの 円 形 で 同 一 う 面F噂.aで 注 意 す べ き 点 は,デ ィ ジ 歩 ル MTFが エ リ ア シ ン グ の 効 果 を 含 ん で い る と き に は 。MTFが ア ナ ロ グ 系 で 用 い ら れ た よ う に は 。 シ ス テ ム の 正 確 な 解 像 特 性 を 示 さ な い と い う こ と で あ る 。 HR,お よ びSTを 用 い た と き のDRシ ス テ ム の プllサ ン プllン グMTFの 結 果 を,Fig.魂 に 示 す 。HRお よ びSTと も,ナ イ キ ス ト周 波 数 の2倍 ま でMTFが 求 ま っ て い る 。 ス リ ッ トを 走 査 方 向 に 対 し て 垂,直方 向 に 置 い た と き,ス リ響 ト 像(LSF)の 形 状 は 対 称 で あ った が,平 行 方 向 に 置 い た 場 合 に1は,わ ず か ・に非 対 称 で あ っ た 。1し か し な が ら,別 個 に 計 算 し た そ れ ぞ れ のMTFは, 実 験 誤 差 内 で 一 致 し た 儲Flg.4の そ れ ぞ れ の 曲 線 は,同 一 方 向 に 対 し て 最 低3回 の 独 立 して 測 定 した 結 果 の 平 均 で あ る 。 スllッ トの 傾 き が,約 q3。-4B画 の 範 囲 の も の に 対 し て 検 討 し た 結 果 。 角 度 が 大 き く な る ほ ど,MTFの 低 周 波 成 分 が わ ず か に 大 き く な り,逆 に 高 周 波 成 分 が わ ず か に 小
一 面一
医 用 画 像情 報 学会 雑誌
さ くな る傾 向 を 観 察 した 。
Fig. 5 MTFs calculated by the product of
ing plate MTFs and SINC function [SINC
(0.1 MM)
= sin
(0.1 ru)/0.1rul . Imaging
plate MTFs of HR and ST, MTFHR and
MIFsT, are also shown4).
5.考 察 サ ン プ リ ン グ ・ア パ ー チ ャ に よ る ボ ケ の 効 果 を 調 べ る た め に,つ ぎ の 計 算 を した 。 幅 α1皿 の 矩 形 状 の ア パ ー チ ャ を 仮 定 し て,こ の 分 布 の フ ー リ エ 変 換(SINC関 数,Fig .麟 の 点 線)と,イ メ ー 〃 グ プ レー トのMTF(MTFA)4》 との 積 を 計 算 し た(Fig.5)峰MTFAも 図 中 に 示 し た 。 図 か ら明 らか な よ う に,1α1聰 アパ ー チ ャ の ボ ケ の 効 果 は 。 特 にSTで は 大 き い と1はい え な1い。 し か し な が ら,Fig、4の 実 測 した プllサ ン プ 1』ン グMTFと ,Fig,5で 計 算 し たMTFと を 比 較 す る と,実 測 した プ リサ ン プ リ ン グMTFは さ ら に 悪 く な っ て い る こ と が わ か る 。 そ こ で, MTFPES/MTFAを 計 算 し た 結 果 を,Fig』 に 示 す 。 計 算 さ れ るMTFPRS/MTFAの 値 は, 高 周 波 に な る ほ ど 精 度 は 悪 く な る の で,MTFが α5に な る 空 間 周 波 数 以 上 の 成 分 は,低 周 波 側 の MTFか らの 直 線 近 似(外 そ う)で 求 め た 。 Fig。6に 示 した 結 果 は,サ ン プ リ ン グ 過 程 に お け る 実 効 サ ン プ リ ン グ ・ア パ ー チ ャのMTFを 表 して い る と 考 え られ る 脅明 らか に,予 想 のSINC (α1㎜)よ りMTFが 悪 く な う て い る 。 ま た, イ メ ー ジ ン グ プ レ ー トの 種 類 に も 依 存 して い る 。 HRの 輝 尽 性 蛍 光 体 の 厚 さ は150μ 皿 で,STの そ れ は330μmで あ る1蓼、 す な わ ち,イ メ ー ジ ン グ プ レ ー トに 照 射 した レ ー ザ ー ビ ー ム は.蛍 光 体 中 で 散 乱 し."深 さ"の 関 数 と し て 広 が り,ア パ ー チ ャ(ビ ー ム径)1は 入 射 サ イ ズ よ り も 大 き くな る.輝 尽 発 光 す る 深 さ 方 向 の 位 置 も一 定 で は な い 画 さ ら に,輝 尽 発 光 に よ る 蛍 光 も同 様 に 蛍 光 体 中 で 散 乱 し,い っ そ う 広 が り を もつ 。 こ の よ う に して, 実 効 的 な ア パ ー チ ャ ・サ イ ズ は か な り 大 き な もの に な る と 考 え ら れ る 。 蛍 光 を 集 め る 集 光 ガ イ ドは 約1c皿 の 幅(長 さ は3010匝 以 上)が あ る よ うな の で,こ の よ う に 入 射 時 よ り もか な り 広 が っ た 出 力 光 の ほ と ん ど す べ て が 光 電 子 増 倍 管 に 導 か れ る 。 Fig。 艦 の 結 果 か ら,実 効 ア パ ー チ ャ ・サ イ ズ は,
Fig.
6 Calculated MTFs on the "effective
pling aperture" by
お よ そ12⑪ μmI(HR)と175μm(ST)と そ れ ぞ れ 計 算 さ れ る 。 以 上 で は,サ ン プ 嚇 ン グ 時 に サ ンプllン グ ・ア パ ー チ ャが 広 が り.そ の 結 果 実 効 サ ン プ リ ン グ ・ ア パ ー チ ャを 導 入 し,こ れ をMTF呂 と 考 え た 。 こ れ と少 し異 な う て.α1皿 の サ ンプUン グ ・ア パ ー チ ャ 。 レ ス ポ ン ス(MTF鉱)と,こ の ア パ ー チ ャ を ボ カ す 要 素(MTFss)を 考 え て,こ れ ら の 積 がMTFsで あ る と して 取 む扱 う こ と も で き る 。 な お.上 述 の 複 雑 な 過 程 を 考 察 す る た め に, Komら やL魑bi磯kyら は ,モ デ ル に基 づ いた計
算 を行 うて解 析 して い る 即 死
本 研 究 で 使 用 し たFCR-mIシ ス テ ム で は, 半 切 お よ び 大 角 サ イ ズ の イ メ ー ジ ン グ プ レ ー トを 用 い る と(た だ し.HRは 六 切 サ イ ズ の み),サ ン プ 叩 ン グ 閻 隔 は 自動 的 にa2㎜ に 設 定 さ れ る 。 そ こ で,測 定 した プllサ ンプ リン グMTF(Flg. 4)を 基 に,シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ って 留 α2㎜ サ ン プ リ ン グ の と き の デ ィ ジ タ ルMTFを 計 簾 し た.計 算 は,② 式 ど ⑧ 式 に 基 づ い て2次 元 で 計 算 し.垂 次 元 で 最 終 表 示 を した ⑫ 計 算 上 。 原 点 の プIlサ ン プllン グOTFの 他 に,そ の 周 辺 の120 個 の エ リア シ ン グ を 含 ん だ 。HRお よ びSTに 対 す る 結 果 を 。Fig、 劉 鋤 お よ 酬blに そ れ ぞ れ 示 す 。 各 図 の 上 側 の 曲 線 が セ ン タ ー 配 置 の デ ィ ジ タ ルMTFで 。 下 側 の 曲 線 が 最 大 シ フ ト配 置 の デ ィ ジ タ ルMTFで あ る 。 サ ン プ リ ン グ 間 隔 が α2㎜ と倍 に な っ た の で,対 応 す る ナ イ キ ス ト周 波 数 は a5￠y￠1盤/㎜ に 変 化 して い る 。 し た が っ て,倒 お よ びlb}の 場 合 と も に,α1匝 サ ンプ リ ング の と き よ り も エ リア シ ン グ の効 果 が 非 常 に 大 き くな っ(a)
(b)
Fig. 7 Predicted digital MTFs for the case of 0.2
mm sampling by the simulation study.
Calculation was performed using the
sampling MTFs (Fig. 4) along with
tions (2) and (3). (a): HR, (b): ST.
て い る 。 実 測 値 が こ の よ う な 結 果 を 示 す か ど う か STに つ い て 現 在 検 討 中 で あ るが,例 え ば,工 嚇 ア シ ン グ 除 去 の た め の 竃 気 的 フ ィル タ ー が 使 用 さ れ て い れ ば,工 國11アシ ン ダ の 効 果 はFlg.Tの 予 測 よ め1も少 な く な っ て く る 。 ま た,α2皿 サ ンプ リ ン グ の場 合 に は,走 査 と 飛 直 方 向 の アパ ーチ ャ ・ サ イ ズ は 〔M㎜ で あ る が,走 査 方 向 に は α2㎜ と 考 え られ る 轡 こ の 効 果 の た め,特 に スllッ トを 走 査 方 向 に 垂 直 に 置 い た と き の デ ィ ジ タ ルMTF
一 愚一
医 用 画 像情 報学 会 雑 誌
(プ リ サ ン プ リ ン グMTFも 含 め て)はFig.㍗ の 予 測 と は 異 な る と 思 わ れ る 。 6.結 論 ピ ク セ ル 値 と 相 対X線 強 度 の 関 係 を 示 す デ ィ ジ タ ル 特 性 曲 線 は 。103に 近 い 範 鰯 で 直 線 性 が み ら れ,従 来 の 増 感 紙/フ ィ ル ム 系 と 比 べ て,広 い ダ イ ナ ミ ッ ク レ ン ジ を 有 して い る 。 ピ ク セ ル 値 の 大 き い と こ ろ(高 露 光 部)で,曲 線 に飽 和 現 象 が み ら れ た が,こ れ は 電 気 系 部 品 の 特 性 に 起 因 して い る と 考 え ら れ る 。 ま た.測 定 し た サ ン プll「ン グ 間 隔 は.公 称100μ 孤 に 実 験 誤 差 内 で 一 致 し た ㊤ プ1』サ ン プ リ ン グMTFは,HRお よ びSTで, そ れ ぞ れ の イ メ ー ジ ン グ プ レ ー一 ト自 身 のMTFよ り もか な り低 下 し た 。 す な わ ち,イ メ ー ジ ン グ ブ レ ー トのMTFと,0」 ㎜ サ ン プ1,ン グ ・ア バ ー チ ャ の レ ス ポ ン ス か ら 予 想 さ れ る も の よ り も 低 い 値 を 示 し た 。 こ の 原 因 は,輝 尽 性 蛍 光 体 中 に お け る ア パ ー チ ャ の 広 が り に よ る も の で,実 効 ア パ ー チ ャ ・サ イ ズ は 入 射 時 よ り か な り 大 き く な っ て い る こ と を 示 して い る@サ ン プ リ ン グ 過 程 で 起 き る 解 像 特 性 の 低 下 を 改 善 で き れ ば,プ リサ ンブ リ ン グMTFはSTで も 中 感 度 タ イ プ の 増 感 紙/フ ィ ル ム 系 の そ れ に 近 づ く 。 本 論 文 で 測 定 し た プ リサ ン プ η ン グMTFは, デ ィ ジ タ ル 撮 像 系 に 固 有 な 基 本 的 なMTFで 。 デ ィ ジ タ ル 画 像 解 析 に 有 用 で あ る1卵 のb 本 研 究 で は,α1㎜ サ ンプ リ ン グ 間 隔 の と き に 限 っ た が.現 状 の シス テ ム で 使 用 頻 度 の 多 い α2 mサ ン プ リ ン グ に つ い て は,現 在 検 討 中 で あ る 。
謝
辞
本 研 究 の遂 行 に あ た りMTFの
計 算 や 実 験 に 関
して 協 力 いた だ い た,岐 阜工 業 高 等 専 門 学 校電 気
工 学 科 山 ド保 彦 氏(現 在 豊 橋 技 術 科 学 大 学),遠
藤法 一
一氏 ぐ
現在 富 士通),日
比 健 二 氏,中 川 雄 大
氏.お
よ び,山 口 大学 医学 部 附 属 病 院 放 射 線 部 杜
ド淳 次氏 に心 か ら謝 意 を表 します 。 ま た,日 頃 ご
指導 頂 いて お りま す 常 葉学 園 大学 内 田勝 教 授,並
び に シカ ゴ大 学 土 井邦 雄 教授 に深 謝 します 。
文
献
1) M. Sonoda, M. Takano, J. Miyahara, and
H. Kato: Radiology 14B 833 (1983)
2)舘 野 之 男 編:FCRの 臨 床 一一 イ メ ー ジ ン グプ レ ー一 ・に よ るDiitlRadioεraphy,画 像 診
断VoL4SuppL1(1984)
3) H. Kato, J. Miyahara, and M. Takano: in
Recent Developments in Digital Imaging,
edited by K. Doi, L. Lanzl. and P.-J. P.
Lin (American Institute of Physics, New
York, 1985) p, 237
4)藤 田 広 志,上 田 克 彦,大 塚 昭 義=医 画 情 誌4
89(]9・87)
5) M. L. Giger and K. Doi: Med. Phys. 11
287 (19841
6)土 井 邦 雄 二日 放 技 誌40581(1984)
