Шум изображения и контраст

Вследствие случайной природы радиоактивного распада ядер и статистических неопределенностей, возникающих в гамма-камере, в процессе измерения изображения в РНД содержат статистические флуктуации или шум. Поэтому при проведении в идентичных условиях серии измерений одного и того же распределения РФП получающиеся изображения будут отличаться друг от друга. Случайные вариации от изображения к изображению подчиняются распределению Пуассона. В соответствии с этим распределением, если ожидаемое число отсчетов в части изображения площадью А равно N (где изображение выбирается из семейства изображений, измеренных в идентичных условиях), тогда стандартное отклонение, а числа отсчетов, зарегистрированных в площади, равно fW. Дополнительно, если площадь А имеет однородную плотность счета, тогда среднее значение и стандартное отклонение внутри площади, равно N и у/ТГ. Процентное стандартное отклонение (или контраст шума) дается формулой^[n /ivj-100%.

Рис. 4.5. Зависимость информационной плотности, требуемой для визуального детектирования патологических очагов, от контраста.

и площади очага [4].

Площадь очага:—1 см²;———-2 см²;———4 см²

Информационная (справочная) плотность (ID) находится как число отсчетов, измеренных на единице площади изображения (ID = (N/A) счет/см²). Эта величина является важным параметром для определения минимального размера визуально обнаруживаемого патологического изменения и контраста. В РИД контраст изображения генерируется используемым РФП в зависимости от превышения его поступления в атипичные ткани по сравнению с окружающими нормальными тканями. Математическое выражение для процентного контраста паталогии следующее:

где N_naT/A_naT, Мф_ОН/Аф_ОН — среднее число отсчетов на единицу площади, зарегистрированное внутри патологического очага и внутри района фона, окружающего патологический очаг, соответственно.

Для уверенного обнаружения различия между нормальными и атипичными тканями контраст между нормальными и патологическими тканями должен быть примерно на четыре стандартных отклонения выше области фона [3], например:

Рис. 4.6. Моделирование ухудшающего влияния шума на изображения печени и селезенки с патологическими очагами при разном количестве полного числа отсчетов: вверху справа — 10 000; внизу слева — 50 000; внизу справа — 500 000; вверху слева — шум отсутствует [4].

На рис. 4.5 приводится график, показывающий зависимость информационной плотности от контраста и площади очага, требуемой для обнаружения патологической области. На рис. 4.6 моделируется изображение печени с различными уровнями счета в патологических очагах. Хотя на рис. 4.6 контраст патологического очага и пространственное разрешение везде одинаковые, патологический очаг становится лучше различимым с повышением информационной плотности. Обычно информационная плотность изображений в системах гаммакамер находится в диапазоне от 1000 до 3000 отсчетов/см². Основные ограничения в получении более высоких значений информационной плотности обусловлены недопустимостью превышения допустимых пределов дозы у пациента, не эффективным сбором испускаемого излучения и поглощением коллиматора.