Тест-объект «Острый край» ТНК-Р для оценки MTF и DQE цифровых рентгеновских детекторов

Назначение

Тест-объект ТНК-Р предназначен для оценки характеристик цифровых приемников рентгеновского изображения.

Основные определяемые параметры:

• функция передачи модуляции MTF;
• квантовая эффективность регистрации DQE;
• влияние остаточных сигналов.
• Для какого оборудования используется

ТНК-Р применяется при испытаниях цифровых приемников:

• рентгенодиагностических аппаратов общего назначения;
• цифровых рентгенографических систем;
• рентгеноскопических комплексов;
• ангиографических систем;
• оборудования, работающего в динамическом режиме получения изображения.

Что такое MTF

MTF — функция передачи модуляции.

Она характеризует способность системы формирования изображения передавать контраст объектов в зависимости от их пространственной частоты.

MTF позволяет количественно оценивать разрешающую способность цифрового приемника, а не ограничиваться субъективной визуальной оценкой изображения.

Зачем измеряется MTF

При снижении способности цифрового детектора воспроизводить мелкие детали ухудшается качество диагностического изображения.

Контроль MTF позволяет оценивать:

• качество передачи мелких структур;
• пространственное разрешение;
• стабильность характеристик детектора;
• изменения после ремонта или технического обслуживания;
• характеристики новой системы при испытаниях.

Метод «острого края»

ТНК-Р используется для определения MTF по методу острого, или наклонного, края.

Рентгеновское изображение высококонтрастной границы анализируется программными методами.

На его основе определяется функция рассеяния края, а затем рассчитывается функция передачи модуляции.

Почему край располагают под небольшим углом

При использовании метода наклонного края тест-объект располагается с небольшим отклонением относительно строк или столбцов цифрового детектора.

Это позволяет получать дополнительные выборки сигнала и более точно определять характеристику края цифровой системы.

Вольфрамовый острый край

Основным рентгеноконтрастным элементом тест-объекта является вольфрам.

Вольфрам обладает высоким атомным номером и эффективно ослабляет рентгеновское излучение, формируя высококонтрастную границу изображения.

Требования стандарта к острому краю

ГОСТ IEC 62220-1 предусматривает применение вольфрамовой пластины в качестве тест-объекта «острый край».

Рабочий край должен быть тщательно обработан для исключения геометрических неоднородностей, способных влиять на результат расчета MTF.

Квантовая эффективность регистрации DQE

DQE — квантовая эффективность регистрации цифрового приемника.

Этот показатель характеризует эффективность использования детектором поступающего рентгеновского излучения для формирования полезного изображения относительно содержащегося в нем шума.

Что показывает DQE

Более высокая DQE означает, что приемник эффективнее использует доступные рентгеновские кванты для формирования изображения.

DQE рассматривают как функцию:

• пространственной частоты;

• уровня экспозиции или дозы на поверхности детектора.

MTF и DQE связаны

MTF характеризует передачу пространственной информации.

DQE характеризует эффективность регистрации рентгеновского сигнала с учетом шума.

Совместная оценка MTF и DQE дает более полное представление о качестве цифрового приемника изображения.

Остаточные сигналы

Цифровые приемники могут сохранять часть сигнала от предыдущего экспонирования.

Такое явление может формировать остаточные изображения или изменять характеристики последующих кадров.

ТНК-Р применяется при оценке влияния этих остаточных сигналов в соответствии с профильными методиками.

Общая рентгенография

Для цифровых приемников рентгенодиагностических аппаратов общего назначения испытания выполняются с учетом требований ГОСТ IEC 62220-1-2011.

Стандарт распространяется на определение квантовой эффективности регистрации цифровых приемников рентгеновского изображения.

Рентгеноскопия

ТНК-Р может применяться для цифровых приемников, работающих в динамическом режиме получения изображения.

К таким системам относится рентгеноскопическое оборудование.

Ангиография

Динамические цифровые детекторы ангиографических систем также относятся к области применения тест-объекта.

Контроль позволяет оценивать характеристики приемника при последовательном получении кадров.

ГОСТ IEC 62220-1-2011

Стандарт: действует.

Область применения: определение квантовой эффективности регистрации цифровых приемников рентгеновского изображения общего назначения.

В рамках методики применяется тест-объект типа «острый край».

ГОСТ Р МЭК 62220-1-3-2013

Стандарт: действует.

Область применения: цифровые приемники рентгеновского изображения, работающие в динамическом режиме получения данных.

Стандарт применяется, в частности, к системам рентгеноскопии и ангиографии.

Конструкция ТНК-Р

Тест-объект представляет собой многослойную конструкцию из рентгеноконтрастных и конструкционных материалов.

Основные материалы:

Вольфрам: предусмотрен.

Свинец: предусмотрен.

Гетинакс: предусмотрен.

Габаритные размеры

Длина: 200 мм.

Ширина: 100 мм.

Толщина: 5 мм.

Такие размеры позволяют удобно располагать тест-объект непосредственно в области цифрового детектора при проведении испытаний.

Масса

Масса тест-объекта: не более 1,0 кг.

Технические условия

ТНК-Р разработан по техническим условиям:

ТУ 4362-002-83075107-11.

Данное обозначение встречается в документации аппаратно-программного комплекса контроля цифровых рентгеновских систем.

Программная обработка изображения

Сам тест-объект формирует исходное рентгеновское изображение острого края.

Для вычисления MTF и DQE зарегистрированные цифровые изображения подвергаются математической обработке специализированным программным обеспечением.

Программное обеспечение DQE(u,v)

Для анализа цифровых изображений может применяться специализированное ПО DQE(u,v).

Оно предназначено для расчета:

• MTF;
• DQE;
• характеристик как функции пространственных частот;
• параметров в зависимости от дозы в плоскости детектора.

Программное обеспечение является отдельным компонентом и не следует автоматически считать включённым в комплект ТНК-Р без указания в договоре поставки.

Результаты обработки

Программный анализ может представлять результаты:

• в числовом виде;
• в табличной форме;
• в графическом виде;
• в виде зависимости показателей от пространственной частоты.

Пространственная частота

MTF и DQE анализируются в зависимости от пространственной частоты.

Для DQE в динамических системах профильный стандарт предусматривает представление результатов до максимальной пространственной частоты, соответствующей частоте Найквиста цифрового приемника.

Для испытательных лабораторий

ТНК-Р предназначен для организаций, проводящих испытания характеристик рентгенодиагностической аппаратуры.

Особенно актуален для лабораторий, выполняющих количественную оценку качества цифрового изображения.

Для производителей рентгеновской техники

Тест-объект может применяться при разработке, испытаниях и контроле цифровых рентгеновских систем.

Он позволяет количественно сравнивать характеристики различных приемников изображения и режимов работы.

Для сервисных организаций

ТНК-Р может использоваться при техническом контроле оборудования:

• после ремонта цифрового детектора;
• после его замены;
• после ремонта тракта формирования изображения;
• после настройки программного обеспечения;
• при периодическом техническом контроле.

Для медицинских организаций

Инженерные службы медицинских организаций могут применять тест-объект в рамках системы контроля качества цифрового рентгенодиагностического оборудования при наличии соответствующих методик и измерительного оснащения.

Для рентгеновских кабинетов

Сам тест-объект не предназначен для диагностического исследования пациента.

Его задача — контроль характеристик системы формирования цифрового рентгеновского изображения.

Разница между ТНК-Р и ТНК-М

ТНК-Р применяется для оборудования общей рентгенодиагностики и динамических систем.

Для цифровых маммографических систем разработан специализированный тест-объект ТНК-М.

Поэтому при подборе оборудования необходимо учитывать конкретный тип рентгеновской системы.

Не является фантомом пациента

ТНК-Р не имитирует анатомию человека и не используется для оценки изображения анатомических структур.

Это специализированный физический тест-объект для количественного анализа характеристик цифрового детектора.

Не заменяет дозиметр

Для полноценного определения DQE необходимы не только изображения тест-объекта, но и данные об уровне рентгеновской экспозиции/кермы в плоскости приемника.

Поэтому тест-объект является одним из компонентов испытательного комплекса и не заменяет соответствующее дозиметрическое оборудование.

Не рассчитывает MTF самостоятельно

ТНК-Р является физическим испытательным объектом.

Расчет MTF и DQE выполняется по зарегистрированным цифровым изображениям с использованием соответствующего программного алгоритма.

Контроль после замены детектора

После замены цифрового приемника возможно сравнить его характеристики с исходными или нормативными показателями.

Контролю могут подлежать:

• MTF;
• DQE;
• шумовые характеристики;
• остаточные сигналы;
• стабильность формирования цифрового изображения.
• Приемочные испытания

ТНК-Р может использоваться при приемочных и иных технических испытаниях, когда применяемая методика предусматривает определение MTF или DQE.

Периодический контроль

Регулярная оценка характеристик позволяет обнаруживать изменение свойств цифрового детектора в процессе эксплуатации.

Это особенно важно для оборудования с высокой интенсивностью использования.

Возможность аттестации

При поставке тест-объекта может быть предусмотрена аттестация испытательного оборудования.

Необходимость аттестации и состав документов следует устанавливать исходя из задач конкретной испытательной или метрологической лаборатории.

Для закупщика

При подготовке технического задания рекомендуется указывать:

Тип: тест-объект «Острый край».

Модель: ТНК-Р.

Назначение: определение MTF, оценка DQE и остаточных сигналов цифровых рентгеновских приемников.

Область применения: общая рентгенография, рентгеноскопия, ангиография.

Длина: 200 мм.

Ширина: 100 мм.

Толщина: 5 мм.

Масса: не более 1,0 кг.

Материалы: вольфрам, свинец, гетинакс.

Нормативные документы: ГОСТ IEC 62220-1-2011, ГОСТ Р МЭК 62220-1-3-2013.

Преимущества

• специализированный тест-объект метода «острого края»;
• количественная оценка MTF;
• применение при оценке DQE;
• контроль остаточных сигналов;
• подходит для цифровой рентгенографии;
• подходит для рентгеноскопии;
• подходит для ангиографии;
• применение для статических и динамических цифровых приемников;
• соответствует методам действующих стандартов серии IEC 62220;
• вольфрамовый высококонтрастный элемент;
• компактные габариты 200 × 100 × 5 мм;
• масса не более 1 кг;
• подходит для испытательных лабораторий;
• подходит для сервисных организаций;
• применяется производителями рентгеновской техники;
• возможность программной оценки MTF и DQE;
• российское производство.