フラットパネルディテクタにおけるノイズ成分の検討

－変換方式の異なる装置間の比較－

公立大学法人　大阪市立大学医学部附属病院

○村井雅美　片山豊　田中克尚　長畑智政　岸本健治　西村美輝

目的

　間接変換方式FPDと直接変換方式FPDのノイズ特性を測定し，各々のノイズ成分を解析する．

使用装置

X線装置Philips

Digital Diagnost一般撮影用装置

島津製作所Sonialvision Safire透視用装置

X線変換 CsIシンチレータ α‐Se半導体

pixel size 143μm 150μm

pixel数 3001×3001 2880×2880

有効視野 430×430mm 432×432mm

階調 14bit 14bit

検出器間接変換方式

FPD直接変換方式

FPD

方法

1．ノイズ特性の測定　　 FFT法による二次元ディジタルW.S.測定

IEC規格に準ずる管電圧　　70kV　線量　　 　0.05mR～約1.7mRFFD 　150cm付加フィルタ　　21mmAlROI　 　256×256pixel　16個　　　　　 （1048576点の平均値）試料　 　間接変換方式・・・Rawデータ　　　　 　直接変換方式・・・DICOMデータ近畿部会デジタル画像評価セミナー配布試料を改定して計算

解像度の測定　矩形波チャート像のフーリエ変換による　プリサンプルドMTF測定

管電圧　　60kV　　FFD 　　 150cmチャート kyokko type 1水平方向と垂直方向を平均　

２．解析

a．測定結果と試料画像の関係　 b. ノイズ量と量子モトルの関係　 c. 周波数成分と解像度の関係

測定条件　

１．間接変換方式FPDのW.S.

０．０５mR

０．１１mR０．２２mR０．４３mR０．８６mR

W.S.値　[mm2]

空間周波数　[cycles/mm]

１０－３

０ ２１ ３

線量増加に伴いW.S.値低下

空間周波数が高くなるに伴いW.S.値低下

４

１０－５

１０－４

１０－７

１０－６

空間周波数　[cycles/mm]０ ２１

０．０５mR０．１０mR０．２１mR０．４３mR０．７８mR

３ ４

線量増加に伴いW.S.値低下

空間周波数によるW.S.値の変化はわずか

１．直接変換方式FPDのW.S.W.S.値　[mm2]１０－３

１０－５

１０－４

１０－７

１０－６

2-a. 測定結果と試料画像の関係

W.S.値　[mm2]

低線量 （ 0.05mR ）

直接

間接

直接

間接

細かい粒状が目立つ

空間周波数　[cycles/mm]０ ２１ ３ ４

粗い粒状が目立つ

１０－３

１０－５

１０－４

１０－７

１０－６

空間周波数　[cycles/mm]０ ２１ ３ ４

直接

間接

ノイズが目立つ

直接

間接

直接変換方式の方がノイズ量が多い

高線量 （ 0.8mR ）

2-a. 測定結果と試料画像の関係

１０－３

１０－５

１０－４

１０－７

１０－６

W.S.値　[mm2]

[mR]

2-b. ノイズ量と量子モトルの関係

１０－２ １０－１

　１０　

直接

間接

1cycle/mmγ 2×｜MTF(u)

2｜

| n | 2ＷＳ(u) ∝

直線的な低下＝量子モトルの支配

飽和＝装置固有のノイズ

n：単位面積当たりの光子数１０－３

１０－５

１０－４

１０－６

W.S.値　[mm2]

１　

間接のMTFに置き換えた場合

2-c. 周波数成分と解像度の関係

W.S.値　[mm2]

０

空間周波数　[cycles/mm]２１ ３ ４

0.43mR

直接

０

空間周波数　[cycles/mm]２ ４

直接

間接

MTF

１ ３

間接

１

形状が違う

形状が同じ

１０－３

１０－５

１０－４

１０－７

１０－６

　　　　　の方が全周波数で高値

直接

γ 2×｜MTF(u)2｜

| n | 2ＷＳ(u) ∝

結果

　　a.　測定結果と試料画像の関係は一致する．

　　b.ノイズ量は量子モトルが支配的であり，その影響は間接変換方式の方が大きい．

　　c.　各周波数に含まれるノイズ成分の違いは，MTFが大きく関係している．

間接変換方式FPDと直接変換方式FPDのノイズ特性を測定し，各々のノイズ成分を解析，比較検討することができた．

結語