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一般撮影・X線

一般撮影の画質(鮮鋭度・粒状性・MTF・DQE)

X線画像の画質は、おもに 鮮鋭度(シャープさ)・粒状性(ざらつき)・コントラスト で決まります。客観評価には MTFDQE を使います。

鮮鋭度(シャープさ)

鮮鋭度 は、境界(エッジ)がどれだけくっきり写るか です。ボケると境界がなだらかになります。

鮮鋭度(エッジの立ち方) 境界部の信号の変化を示した図。鮮鋭な画像はエッジが急に変わり、ボケた画像はなだらかに変わる。 信号 位置 鮮鋭(シャープ) ボケ(なだらか)
図:鮮鋭な画像はエッジが急に変わり、ボケた画像はなだらかになる。

ボケの主な原因は、焦点が大きい・幾何学的なボケ(拡大)・動き・検出器のボケ などです。鮮鋭度は MTF(Modulation Transfer Function:変調伝達関数) で、空間周波数(細かさ)ごとに数値化できます。高い周波数までMTFが高い=高鮮鋭 です。

粒状性(ざらつき・ノイズ)

粒状性 は画像の ざらつき(ノイズ) です。主な原因は、X線の量が少ないことによる 量子ノイズ で、線量を増やすほど目立たなく なります(ノイズは線量の平方根に反比例)。

DQE(検出量子効率)

DQE(Detective Quantum Efficiency:検出量子効率) は、入ってきたX線(線量)を、どれだけ無駄なく画像の情報に変えられるか の効率です。

  • DQEが高い検出器ほど、少ない線量で高い画質 が得られます(被ばく低減に有利)。
  • 鮮鋭度を表す MTF と、ノイズを表す NPS(Noise Power Spectrum:ノイズパワースペクトル) の両方を合わせた、総合的な指標です。

MTF・NPS・DQEの関係

3つは、おおよそ次の関係でつながっています。

DQE(f)MTF(f)2NPS(f)\mathrm{DQE}(f) \propto \frac{\mathrm{MTF}(f)^2}{\mathrm{NPS}(f)}
  • MTF(信号の伝わりやすさ)が高い ほど、DQEは高く なります。
  • NPS(ノイズ)が大きい ほど、DQEは低く なります。
  • つまり、鮮鋭度がよくても、ノイズが多ければDQEは下がる。MTF(鮮鋭度)とNPS(ノイズの少なさ)の両取りができてはじめて、低線量で高画質(高DQE)になります。
  • いずれも 空間周波数 f ごと に評価する点も共通です。

試験で問われやすいポイント

  • 画質は 鮮鋭度・粒状性・コントラスト で考える。
  • 鮮鋭度は MTF(高い周波数まで高い=高鮮鋭)。ボケ原因は焦点・拡大・動き・検出器。
  • 粒状性(ノイズ)は 量子ノイズ が主。線量を増やすと減る。
  • DQE=線量を画質に変える効率。高いほど低線量で高画質。
  • DQE ∝ MTF² ÷ NPS。MTF(鮮鋭度)が高く、NPS(ノイズ)が小さいほどDQEは高い。

まとめ

  • 一般撮影の画質は 鮮鋭度(MTF)・粒状性(ノイズ)・コントラスト
  • DQE は線量の使い方の効率で、被ばく低減に直結。
  • ボケと線量(ノイズ)のバランスを意識する。
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