Transcript 기하학적 불선예도
P. 97 2장 화 질 론 1. 농도 2. 대조도 3. 선예도 4. 해상력 5. 입상성 6. 화질에 대한 용어 * 화 질 론* P. 97 화질(image quality)이란 영상 자체가 가지고 있는 여러 가지 성질인 농도, 계조재현, 대조도, 선예도, 해상력, 입상성 등의 품질. - 농도 : 필름의 단위면적 내에서 현상으로서 석출된 흑화은(감광은) 미립자의 밀도로서, 흑화도(blackening)라고도 함. 영상전체가 밝고 어두운 정도를 말하며, 관전류량(mAs)으로 농도를 조절. - 계조도: 밝은 부분에서 어두운 부분까지 변화해 가는 농도의 단계 - 대조도: 검사하려는 조직과 병소 사이에 적당한 농도차를 만들어 병적 변화를 식별하는 것. - 입상성: 필름 위에 형성된 금속 은의 크기나 분포상태를 말한다. - 선예도: 영상의 선명한 정도를 나타냄(detail=sharpness) 즉, 농도가 다른 두 부분의 경계선을 어느 정도까지 구별할 수 있느냐 하는 능력. - 해상력: 근접해 있는 작은 물체의 상을 얼마나 식별할 수 있는 가를 나타내는 능력 (분리능력) 입상성(graininess)이란, X선 사진을 육안으로 보면 전체적으로 무엇인 가 반점이 있는 느낌을 받게 된다. 보통사진이라도 밀착프린터인 경우는 거의 알 수 없으나, 어느 정도 크게 확대해 보면 반점이 두드러지게 나 타난다. 이와 같은 반점을 입상성 이라 한다. 보통 대조도, 선예도, 입상성을 화질의 3요소 라고 한다. X선 사진의 명확도, 또는 잘 볼 수 있는 것은 대조도나 선예도, 해상력의 영향을 받 으며, 이에 대해서 대조도, 선예도, 해상력은 하나씩 분리해서 생각할 수 는 없다. 이들은 서로 상관관계가 있으며, 이중에서 하나만을 가지고 X선 사진 의 화질을 평가한다는 것은 불가능하며, 종합적인 평가가 이루어지지 않 으면 아무런 의미가 없다. 더욱 최종적으로 인간의 주관적인 평가가 선행 되므로 인간의 심리, 감각적인 것을 무시하고 평가한다는 것은 성립될 수 없다. P. 98 1. 농도(Density) 영상전체의 밝고 어두운 정도. 사진농도란 현상 으로 흑화된 필름 농도를 표현하는 것으로 입사광량 에 대한 투과광량 의 비를 대수로 표 시한 것. 2. 대조도(Contrast) P. 99 영상을 인식하기 위해선 목적하는 부위와 주변과의 농도차가 있어야 가능한 데 그 차가 클수록 인식하기가 쉽다. 즉, 인식을 목적으로 하는 부위와 주변 부위의 농도차이를 대비 또는 대조라 하며 그 농도비를 대조도 라고 한다. 피사체 대조도(선대조도)와 필름대조도(후대조도)로 분류 2.1 피사체 대조도 피사체를 X-선이 투과하면 X-선속은 장파장의 X-선과 단파장의 X-선이 혼합 된 연속스펙트럼으로 피사체의 조성이나 두께차이에 따라 X-선 흡수율이 달라짐 -> 투과 X-선의 강도가 달라짐 -> 강도의 차이는 피사체에 의한 것-> 피사체 대조도 <피사체 대조도에 영향을 주는 인자> - 피사체의 두께, 밀도, 원자번호 - 조영제 - X-선 선질 - 감약계수 2.1.1 피사체 두께 P. 102 피사체를 구성하는 물질이 균등하고 두께가 다를 경우 다음 식으로 나타 냄. 피사체대조도 = Is IL = Ioe- ux Ioe- u(x+ㅿx) 2.1.2 피사체 밀도 조직의 밀도가 높을수록 X-선의 흡수가 크다. air <fat <water < muscle < bone 2.1.3 피사체 원자번호 X-선의 흡수는 피사체의 두께, 밀도와 함께 인체에 함유되어 있는 구성원소의 원자번호에 따라 달라짐. X-선 촬영 영역에서 광전효과에 의한 흡수는 원자 번호의 3승에 비례하므로 원자번호가 높을수록 X-선 흡수는 커진다. (뼈 13.8, 근육 7.42, 지방 5.9 등) 2.1.4 조영제 피사체의 대조도를 높이기 위해 사용. 음성조영제 – 밀도차이를 이용 (공기, 산소) 양성조영제 – 원자번호가 높은 물질 (요오드, 바륨) : 광전흡수↑ P. 103 2.1.5 X-선 선질 P. 103 X-선에 따라 피사체를 투과시키는 능력에는 차이가 있다. X-선의 에 너지가 낮으면 투과선량이 적으며 에너지가 높으면 투과선량이 많아진 다 - 저관전압 : 대조도는 높고 진단가능영역(관용도)이 좁아지는 short scale C. - 고관전압 : 대조도는 낮고 진단가능영역(관용도)이 넓어지는 long scale C * short scale contrast : 피사체 대조도가 높을수록 gray scale 이 적음 * long scale contrast : 피사체 대조도가 낮을수록 gray scale 이 많음 2.1.6 감약계수 P. 104 X-선 촬영에서 조직 사이에 대조도가 생기는 것은 X-선 감약에 차이가 있기 때문이다. 실효에너지에 따른 뼈, 근육, 지방의 감약계수는 광전효과, 콤프턴 효과에 따라 달라짐. - 뼈는 저관전압에서 광전효과가 크나 관전압이 높아질수록 콤프턴효과가 커짐. - 근육(물)에서는 콤프턴효과가 주로 작용 에너지가 낮을수록 감약 계수차는 크고, 에너지가 높을수록 차이는 작아진 다.(100KeV 이상이 되면 같아짐) **반가층 (half value layer : HVL) 반가층이란 입사 엑스선의 선량률을 절반 값으로 감약 시키는 데 필요한 필터의 두께로써, 보통 구리 또는 알류미늄의 두께(mm)로 나타낸다. 연선의 경우 셀로판을 사용하지만 매우 강한 엑스선의 경우는 납이 필터로 쓰인다. 예컨대 어떤 엑스선질이 구리 필터에 조사되었을 때 d1 mm 의 두께에서 50% 감약 되고, 다시 나머지의 엑스선이 d2 mm 의 두께에 의하여 반감되는 경우, 제 1의 d1 mm 를 제 1반가층, 제 2의 d2 mm 를 제 2 반가층 이라고 한다. 제1반가층(d1) = 0.5 mm 제2반가층(d2) = 0.7 mm d 2 ** 물론 제 2반가층이 제 1반가층보다 ?? (1.2 - 0.5 = 0.7) 3. 선예도(Sharpness) P. 105 영상의 선예도란 농도가 다른 두 부분의 경계선을 어느 정도까지 구별할 수 있는가 하는 능력. 선예도가 영상의 경계선을 선명하게 나타낼 수 있 는 능력이라면 해상력(reso lution)은 근접해 있는 작은 물체의 영상을 얼 마나 식별할 수 있는가를 나타내는 능력. 또한, 선예도와 대조도는 밀접한 관계에 있기 때문에 불 선예한 경계선 이라도 대조도가 좋으면 잘 보이고, 선예한 경계선이라도 대조도가 나쁘 면 잘 보이지 않을 수 있다. 그러나 선예도와 대조도를 변화시키는 인 자는 엄밀히 다르다 . - 선예도 : 기하학적 인자(촬영거리, 초점크기, 움직임, 증감지등)에 따라 달라짐. - 대조도 : 피사체의 두께, 밀도, 원자번호, 관전압에 따른 투과력의 차이로 달라진다고 할 수 있다 <불선예도의 종류> - 기하학적 불선예도 - 운동에 의한 불선예도 - 흡수에 의한 불선예도 : 피사체에 의한 것 - 증감지에 의한 불선예도 - 시차변위에 의한 불선예도 : 전· 후면의 감광유제로 인한 것 P. 106 3.1 P. 107 기하학적 불선예도 X-선이 방사원추선인 이상 영상은 항상 실물보다 확대된다. 그 정도는 피사체 와 필름간의 거리가 멀게 될수록(?), 초점과 피사체의 거리가 가까울 수록(?) 커진다 < 기하학적 불선예도에 의해 생기는 현상> - 확대(magnification) , 왜곡(distortion), 반음영(penumbra) <관심부위를 필름에 밀착시키므로서 좋은 점> -선예도의 증가 - 확대율 감소 - X-선관 = 촬영부위 = 필름이 일치하므로 왜곡을 최소화 - 밀도가 높은 조직이 X-선상으로 나타날 때 겹침이 없음으로 가시도가 증가 영상 영상2 영상1 영상1 영상2 P. 109 3.1.1 확대율(Magnification ratio) X-선 촬영시 X-선관 초점과 필름과의 거리는 보통 40” 이상 72”가 대부분 이다. 40”이하로 하면 피사체가 왜곡되어 확대율이 크게 되므로 영상의 관 찰에 정확성을 기할 수 없으나 60~72”정도로 하면 많이 시정된다. 피사체와 실물크기와의 영상의 크기를 수식으로 나타내면, 피사체의 크기를 OB, 영상의 크기를 IM, 초점-필름간 거리를 FFD라고 한다면 필름에서의 상의 크기 피사체의 크기 IM = OB FFD = FOD 따라서 확대율은 M= FFD FOD 또는 = FFD FFD - OFD **책문제풀기 ** 초점-필름간 거리가 일정한 경우 ** 초점-피사체간 거리가 길수록 피사체-필름간 거리가 짧을수록 영상의 크기는 피사체의 크기에 가까워짐 을 알수 있다. 3.1.2 왜곡(distortion) *왜곡을 최소화 시키는 방법* “피사체와 필름을 평행하게 하고, 중심축상에 위치시키는 것이다” P. 113 3.1.3 반음영(penumbra) 피사체 끝부분의 영상이 흐려지게 되는 현상. 이렇게 흐려진 영역을 반음영 (penumbra)영역이라 한다. 반음영의 크기는 초점의 크기를 작게 하고, 피사체 - 필름간 거리를 짧게 하고, 초점 - 피사체간 거리를 길게 하면 기하학적 반음영을 작게 할 수 있다. 반음영의 크기(P) = 초점크기 X OFD(피사체-필름간 거리) FOD(초점-피사체간 거리) P. 114 P. 115 엑스선관의 초점은 경사져 있어 양극보다 음극측 반음영이 훨씬 크다. (음극에서 흐림(blurring)이 더욱 심함) P. 114 P. 116 P. 116 P. 117 P. 117 P. 118 3) Anode heel-effect P. 119 P. 119 (1) ) Anode heel effect는 양극측에서 여과가 일어나 엑스선의 강도가 음극측과 차이가 생기는 것 -> 양측측으로 갈수록 타겟 투과 두께가 두 꺼워져 엑스선 흡수가 많아지기 때문(농도 낮아짐). (2) Anode heel effect는 양극 경사각이 급경사일수록, 필터를 사용하지 않을 때, 조사야가 넓을 수록, 촬영거리가 짧을수록 더욱 두드러 진다. => 윗팔(humerus), 넙다리뼈(femur), 등뼈(thorac spine), thorac spine lateral의 촬영에 효과적(두꺼운 부위가 ??) (3) 양극 경사각이 작을수록(급할수록) 실효초점의 크기는 더욱 작아짐, 선예도는 높아지나 조사야가 좁아지기 때문에 해부학적 상이 작다. P. 119, 122 (4) - 실초점(Actual focus) : 열전자가 타겟에 충돌된 면적의 초점 . - 실효초점(effective focus) : 상의 형성에 관여하는 초점. => 실초점보다 실효초점을 작게 해서 좋은 화질을 만들어 보다 진단범위를 확대시킴. P. 120 Projected focal spots : 방사각에 따라 형성되 는 초점, 양극쪽에서 가장 적고 음극쪽으로 갈수록 커진다. 이때 중심선속에서 만들어 지는 초점이 실효초점 이다. P. 121 P. 122 P. 123 3.2 운동에 의한 불선예도 P. 123 피사체의 운동은 선예도를 저하 시키는 가장 큰 파괴인자이다. 영상경계면 (image edge)의 반음영이 넓어지기 때문 이다. 심한 운동은 대조도도 저하 시킬 수가 있다. 3.3 흡수에 의한 불선예도 P. 125 피사체의 형태에 따라 경계선의 불선예도가 나타나며 같은 형태라도 물질 의 흡수정도에 따라 선예도는 달라진다. 3.4 증감지에 의한 불선예도 P. 125 빛의 확산에 의한 경계선의 흐림이 생기는 것으로 증감지의 감도에 따라 불선예도는 달라진다 선예도가 좋은 증감지는? 또한 필름 감광유제가 전면 및 후면의 위치적인 관계도 불선예도가 되는 원인 이 되며 엑스선의 입사각에 따라서 선예도는 크게 변동이 되는 데 입사각도가 크면 클수록 선예도는 저하된다. P. 129 P. 130 3.5 선예도의 영향인자 총 불선예도 (총 반음영) = 흡수에 의한 불선예도 + 기하학적 불선예도 (초점 크기에 따라) P. 127 3.6 선예도를 측정하는 방법 1) 해상력 측정 : 가는선이 어디까지 분리되어 있는 가를 측정 2) 레스폰스함수 : 공간주파수마다의 진폭의 감쇠율을 측정 3) 혼탁도 측정 : 빛의 번짐(spreading)을 측정 4) 할레이션 : halation만을 측정 5) Acudance : H상을 필름에 밀착노광하여 경계선의 농도분포를 측정 P. 128 3.5 X-선 사진의 선예도에 영향을 미치는 인자 P. 127 4. 해상력(resolution) P. 130 선예도는 사진에 있어 물체의 경계 또는 단(edge)을 표현하는 능력(경계선). 해상력은 근접한 작은 물체의 분리능력(구별능력) => 실제로 밀접한 관계가 있어 분리해서 생각하기 어렵다 5. 입상성, 5.1.1X-선 양자의 입상성(Quantum mottle) P. 132 X선 사진을 육안으로 관찰한 경우의 반점은 필름의 은입자나 형광체의 입자 하나하나에 의한 것이 아니라, 입자가 몇 개 모여서 집단을 이루고 있을때 비로소 입자로서 관찰된다. 이 집단을 mottle(반점, 얼룩)이라고 한다. X선 사진은 낟알모양의 입자가 모여 형성된다. 이것은 선속내의 광자 (ph-onton)나 양자(quanta)가 반점의 형태로 필름상에 보여진 것이다. 이 반점을 양자반점(quantum mottle)이라고 한다. 양자반점은 고감도계의 소량인 X선으로 촬영할 경우 잘 나타나고, 저감 도 system에서는 눈에 띄지 않게 된다. 저관전류시 필름에 닿는 광자의 수는 적게되며 사진농도는 불균등한 분포로 나타난다. 관전류량을 증가하여 X선 빔의 강도를 증가하면 양자반점을 줄일 수 있 다.