Eficiência quântica detectiva

A eficiência quântica detectiva (frequentemente abreviada como DQE)[1] é uma medida dos efeitos combinados do sinal (relacionado ao contraste da imagem) e do desempenho do ruído de um sistema de imagem, geralmente expresso como uma função da frequência espacial[2].[3] Este valor é usado principalmente para descrever detectores de imagem em imagens ópticas e radiografia médica.[4][5]

Na radiografia médica, o DQE descreve a eficácia com que um sistema de imagem de raios-X pode produzir uma imagem com uma alta relação sinal-ruído (SNR) em relação a um detector ideal. Às vezes, é visto como uma medida substituta da eficiência da dose de radiação de um detector, uma vez que a exposição à radiação necessária para um paciente (e, portanto, o risco biológico dessa exposição à radiação) diminui à medida que o DQE é aumentado para a mesma imagem SNR e condições de exposição.[6][7]

DefiniçãoEditar

O DQE é geralmente expresso em termos de frequências espaciais baseadas em Fourier como:[8]

 

onde u é a variável de frequência espacial em ciclos por milímetro, q é a densidade dos quanta de raios-X incidentes em quanta por milímetro quadrado, G é o ganho do sistema relacionado q ao sinal de saída para um detector linear e corrigido por deslocamento, T( u) é a função de transferência de modulação do sistema e W(u) é o espectro de potência de ruído de Wiener da imagem correspondente a q. Como este é um método de análise baseado em Fourier, é válido apenas para sistemas de imagem linear e invariante ao deslocamento (análogo à teoria do sistema linear e invariante no tempo, mas substituindo a invariância do tempo pela invariância do deslocamento espacial) envolvendo senso amplo estacionário ou amplo -sentir processos de ruído cicloestacionário. A DQE pode frequentemente ser modelado teoricamente para sistemas de imagem específicos usando a teoria de sistemas lineares em cascata.[9]

O DQE é frequentemente expresso em formas alternativas que são equivalentes se houver cuidado para interpretar os termos corretamente. Por exemplo, o quadrado-SNR de uma distribuição de Poisson incidente de q quanta por milímetro quadrado é dado por

 

e a de uma imagem correspondente a esta entrada é dada por

 

resultando na interpretação popularizada do DQE sendo igual à razão do SNR de saída ao quadrado para o SNR de entrada ao quadrado:

 

Essa relação só é verdadeira quando a entrada é uma distribuição de Poisson uniforme de quanta de imagem e sinal e ruído são definidos corretamente.

Referências

  1. Cunningham, I. A.; Westmore, M. S.; Fenster, A. (março de 1994). «A spatial-frequency dependent quantum accounting diagram and detective quantum efficiency model of signal and noise propagation in cascaded imaging systems». Medical Physics (3): 417–427. ISSN 0094-2405. PMID 8208217. doi:10.1118/1.597401. Consultado em 2 de setembro de 2020 
  2. «Spatial Frequency». spie.org. Consultado em 2 de setembro de 2020 
  3. Ranger, Nicole T.; Samei, Ehsan; Dobbins, James T.; Ravin, Carl E. (junho de 2007). «Assessment of Detective Quantum Efficiency: Intercomparison of a Recently Introduced International Standard with Prior Methods». Radiology (3): 785–795. ISSN 0033-8419. PMC 2464291 . PMID 17517933. doi:10.1148/radiol.2433060485. Consultado em 2 de setembro de 2020 
  4. McDonald, Michael (2012). «A Method to Measure the Detective Quantum Efficiency of Radiographic Systems in a Clinical Setting»  line feed character character in |titulo= at position 82 (ajuda)
  5. Medical electrical equipment. Characteristics of digital x-ray imaging devices, BSI British Standards, consultado em 2 de setembro de 2020 
  6. Mistry, Arnav R.; Uzbelger Feldman, Daniel; Yang, Jie; Ryterski, Eric (2014). «Low Dose X-Ray Sources and High Quantum Efficiency Sensors: The Next Challenge in Dental Digital Imaging?». Radiology Research and Practice. ISSN 2090-1941. PMC 4276328 . PMID 25574389. doi:10.1155/2014/543524. Consultado em 2 de setembro de 2020 
  7. Samei, Ehsan; Flynn, Michael J.; Reimann, David A. (janeiro de 1998). «A method for measuring the presampled MTF of digital radiographic systems using an edge test device». Medical Physics (em inglês) (1): 102–113. doi:10.1118/1.598165. Consultado em 2 de setembro de 2020 
  8. I.A. Cunningham, Applied linear-systems theory, in Handbook of Medical Imaging: Vol 1, physics and psychophysics, Ed J. Beutel, H.L. Kundel and R. Van Metter, SPIE Press, 2000
  9. I.A. Cunningham and R. Shaw, Signal-to-noise optimization of medical imaging systems, J Opt Soc Am A 16:621-632, 1999
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