Zwei Detektoren können bei gleicher Dosis Bilder unterschiedlicher Qualität liefern. Welcher ist also der „bessere Detektor“? Die Ein-Zahl-Antwort lautet DQE: ein Maß dafür, wie effizient ein Detektor die einfallenden Röntgenquanten in Bildqualität (SNR) umsetzt. Ihre Bedeutung: Eine hohe DQE bedeutet, dieselbe Bildqualität bei niedrigerer Dosis zu erzielen — also unmittelbar im Zentrum von ALARA. Die DQE vereint die Konzepte MTF (Signal) und NPS (Rauschen) in einem einzigen Maß.
Was ist DQE?
Die DQE (Detective Quantum Efficiency / detektive Quanteneffizienz) beschreibt die frequenzabhängige SNR-Leistung eines Röntgenbildgebungssystems.1 Ihre konzeptionelle Definition ist das Verhältnis des Quadrats der SNR aus dem System zum Quadrat der SNR in das System:1
Die Eingangs-SNR ist einfach: Da SNR = √N, ist SNR²ein = N, die mittlere Zahl der auf den Detektor einfallenden Photonen.1 Ein idealer (perfekter) Detektor nutzt jedes einfallende Quant vollständig und hat DQE = 1; reale Detektoren haben stets eine DQE unter 1.
MTF + NPS
Die Eleganz der DQE liegt darin, dass sie die zwei Seiten der Bildqualität — Signalübertragung und Rauschen — in einer Formel vereint. Die Ausgangs-SNR² wird über MTF und NPS ausgedrückt:1
Dabei beschreibt MTF(f), wie gut das System das Signal verarbeitet, und NPS(f), wie es das Rauschen verarbeitet; k ist eine Einheiten-Umrechnungskonstante.1 Für eine hohe DQE brauchen wir also: hohe MTF (gute Auflösung) und niedriges NPS (wenig Rauschen). Genau das macht einen Detektor zugleich scharf und rauscharm.
Dosiseffizienz
Das ist die eigentliche Bedeutung der DQE: Sie ist eine ausgezeichnete Beschreibung der Dosiseffizienz eines Detektors — also dafür, wie gut er die einfallende SNR² in Bild-SNR² umsetzt.1 Die praktische Konsequenz betrifft unmittelbar ALARA: Ein Detektor mit höherer DQE kann dieselbe Bildqualität bei niedrigerer Dosis (oder bessere Qualität bei gleicher Dosis) erzeugen. Deshalb ist die DQE zum Standard geworden, an dem die Leistung von Röntgenbildgebungssystemen in der Forschung gemessen wird.1
Quellen
- Bushberg JT, Seibert JA, Leidholdt EM, Boone JM. The Essential Physics of Medical Imaging, 3rd ed. Lippincott Williams & Wilkins, 2011. §4.11 (Detective Quantum Efficiency): DQE(f) = SNR²çıkış/SNR²giriş (Denklem 4-24); SNR²giriş = N (gelen foton akısı); SNR²çıkış = MTF²(f)/NPS(f); DQE(f) = k·MTF²(f)/(N·NPS(f)) (Denklem 4-26); DQE bir dedektörün doz verimliliğinin mükemmel bir tanımıdır ve araştırmada dedektör performansının standardıdır (s.94–95, Şekil 4-37). Sayfa numaraları bu baskıya aittir.
- İlişkili: MTF Nedir? · NPS Nedir? · Doz ve Gürültü (√N) · ALARA Prensibi