Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article présente les principaux facteurs de mérite d'un imageur, qui quantifient ses performances: la résolution au travers de la MTF, le bruit grâce au NPS, et enfin le rapport signal sur bruit et le facteur de mérite universel que constitue la DQE. Les grandes sources de bruit (quantique et électronique) sont décrites ainsi que leur influence sur le rapport signal sur bruit. L'article se conclut sur les autres paramètres importants pour un détecteur que sont le traînage, la vitesse, et les modes d'acquisition.
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This article describes the main parameters that quantify the performance of a detector: resolution through the MTF, noise through the NPS, and lastly the signal-to-noise ratio and the now universal factor of merit represented by the DQE. The main sources of noise (electrical and quantum) are described, together with their influence on the signal-to-noise ratio. The article ends with other key parameters for a detector such as lag, speed and acquisition modes.
Auteur(s)
-
Thierry LEMOINE : Directeur technique Thales microwave & Imaging subsystems, Vélizy, France
INTRODUCTION
Cet article présente les fondements théoriques des techniques de caractérisation des détecteurs de rayons X. Après un rappel très succinct mais indispensable d'analyse de Fourier, il introduit la notion de MTF (Modulation Transfer Function) qui mesure la performance en résolution d'un détecteur, en explicitant les contributions de ses différentes composantes (scintillateur et matrice de pixels notamment). Ensuite, les notions de bruits quantique et électronique sont présentées, ainsi que le paramètre qui permet de les synthétiser (le NPS ou fonction de Wiener). Les différentes contributions au NPS (Noise Power Spectrum) sont explicitées, y compris celles qui sont liées aux effets de sur-échantillonnage et au repliement de spectre dans le cas d'un détecteur pixellisé.
Une troisième partie définit la notion de rapport signal sur bruit, d'abord ramené à un pixel élémentaire. Elle est généralisée dans une quatrième partie lorsque sont introduits le NEQ (Noise-Equivalent Quanta) et la DQE (Detective Quantum Efficiency). Cette dernière est aujourd'hui un facteur de mérite universellement utilisé pour quantifier les performances d'un détecteur numérique, et elle ne mesure rien de moins que la dégradation du rapport signal-sur-bruit induite par le détecteur en fonction de la fréquence spatiale. Autrement dit, elle quantifie la perte d'information attribuable au détecteur ou, autre façon de la présenter, elle estime la dose perdue au niveau du détecteur, qu'il faudra compenser par un surplus de dose au niveau du patient pour atteindre une qualité d'image donnée : plus élevée sera la DQE, plus faible sera la dose à laquelle le patient sera exposé.
En toute fin de cet article, d'autres paramètres importants sont également introduits de façon plus succincte, en particulier la vitesse de lecture.
Les technologies de détecteurs plats, qu'ils soient à détection directe ou indirecte, constituent le fil conducteur de cet article, mais l'ensemble des notions présentées peut s'appliquer à toute sorte de détecteurs de rayons X, quitte à adapter ici ou là telle ou telle formule.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
X-ray detectors | DQE | MTS
DOI (Digital Object Identifier)
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Vitesse, modes de fonctionnement et thermique d'un détecteur
En anglais
5. Traînage et autres effets mémoire
Considérons deux images N et N + 1 prises successivement dans un laps de temps réduit : la seconde (N + 1) peut laisser voir, superposée, un « fantôme » très atténué de la première (N) à cause d'un phénomène parasite de piégeage de charges électriques : le scintillateur, le photoconducteur ou les photodiodes conservent en effet en mémoire un résidu du signal précédent. On parle d'effet de traînage ou de lag (le terme afterglow (lueur) désigne le même phénomène, mais limité au scintillateur). Cette mémoire s'efface peu à peu (en quelques dizaines ou centaines de millisecondes), mais elle peut être gênante lors d'un examen « dynamique » (fluoroscopie) et pour certaines modalités sous forte dose nécessitant une séquence rapide de plusieurs images : c'est le cas des examens d'angiographie. Pour la même raison, le traînage est gênant pour des acquisitions d'images destinées à une reconstruction 3D type scanner (CT), CBCT, ou tomosynthèse, ou aux modalités de radiographie à double énergie.
Les effets de traînage sont liés à la qualité des matériaux utilisés (scintillateur, photodiode). Ils sont d'autant plus faibles que cette qualité est excellente. Jusqu'à un certain point, leur impact dans l'image peut être atténué par un traitement d'image approprié. Remarquons que s'il est modéré, il contribue positivement à la qualité de l'image en fluoroscopie où il peut être assimilé à un filtrage récursif [MED 203].
Il existe d'autres types d'effets mémoires, qui se manifestent par une altération du gain du détecteur, le plus souvent du gain du scintillateur. Soumis à une très forte dose, celui-ci peut perdre ou gagner provisoirement en sensibilité. Leurs constantes de temps, relativement longues, distinguent ces phénomènes des effets de traînage : elles peuvent atteindre des minutes, voire des heures. On parle de ghosting.
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Traînage et autres effets mémoire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VAN METTER (R.), BEUTEL (J.), KUNDEL (H.) - Handbook of medical imaging. Physics and psycho-physics. - SPIE Press Monograph, part.1, vol. 1 (2000).
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(2) - WEBB (S.) - The physics of medical imaging. - Taylor & Francis Editors (1998).
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(3) - DENDY (P.P.), HEATON (B.) - Physics for diagnostic radiology. - Taylor & Francis Editors (1999).
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(4) - BUSHBERG (J.T.), SEIBERT (J.A.), LEIDHOLDT (E.M.), BONNE (J.M.) - The essential physics of medical imaging. - Lippincott, Williams & Wilkins Editors LWW (2002).
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(5) - DOWSETT (D.J.), KENNY (P.A.), JOHNSTON (R.E.) - The physics of diagnostic imaging. - Hadder-Arnold Editors (2006).
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(6) - AUFRICHTIG (R.) - Perception and filtering of interventional X-ray fluoroscopy image se-quences. - UMI (1994).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Appareils électromédicaux – Caractéristiques des appareils d'imagerie à rayonnement X – Partie 1 : Détermination de l'efficacité quantique de détection - IEC 62220-1 - 2003
-
Équipement de diagnostic médical à rayonnement X – Conditions de rayonnement pour utilisation dans la détermination des caractéristiques - IEC 61267-1 ed2.0 - 2005
-
Local and metropolitan area networks – Specific requirements – Part 11 : Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 5 : Enhancements for Higher Throughput - IEE 802.11.N - 2009
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