Rauschen messen wir meist mit einer einzigen Zahl — der Standardabweichung. Doch diese Zahl ist unvollständig: Sie gibt die Menge des Rauschens an, nicht seine Textur. So wie die MTF das Signal nach Frequenz zerlegt, zerlegt das NPS (Rauschleistungsspektrum) das Rauschen nach Frequenz. Dieser Artikel erklärt kurz, was NPS ist. Für die Signalseite siehe MTF; für die Effizienz, die beide vereint, DQE.
Was ist NPS?
Das NPS (Noise Power Spectrum / Rauschleistungsspektrum) — auch als Wiener-Spektrum bekannt — ist eine Funktion, die zeigt, wie das Rauschen über die Ortsfrequenzen verteilt ist.1 Was die MTF für das Signal leistet, leistet das NPS für das Rauschen: eine reichhaltige, frequenzabhängige Beschreibung. Der entscheidende Zusammenhang: Das Integral des NPS über alle Frequenzen entspricht der Rauschvarianz (σ²).1 Die Standardabweichung ist also nur die Gesamtfläche unter dem NPS; das NPS liefert diese Summe zusammen damit, wie sie sich über die Frequenzen verteilt.
Rauschtextur
Hier zeigt das NPS seine Stärke. Bushberg zeigt zwei Bilder mit derselben Standardabweichung, aber unterschiedlichem Aussehen: In einem ist das Rauschen grob (niederfrequenz-gewichtet), im anderen feinkörnig (hochfrequenz-gewichtet).1 Eine einzelne Zahl (die Standardabweichung) kann sie nicht unterscheiden; das NPS unterscheidet sie anhand der Form der Kurve. Das ist besonders bei der iterativen Rekonstruktion wichtig: Diese Algorithmen verringern die Rauschmenge und verändern zugleich seine Textur, was mitunter einen „plastikartigen/künstlichen“ Eindruck erzeugt — eine Veränderung, die nur das NPS erfasst.
Warum ist es wichtig?
Weil die Textur des Rauschens die Erkennbarkeit beeinflusst. Rauschen, das sich nahe der Größe (Frequenz) einer Läsion konzentriert, kann diese maskieren, während Rauschen bei einer ganz anderen Frequenz weniger stört. Deshalb verlassen sich moderne Detektor- und Rekonstruktionsbewertungen nicht allein auf die Standardabweichung; sie verwenden das NPS (zusammen mit der MTF). Beide vereinen sich in der DQE, um die Dosiseffizienz eines Detektors zu definieren.
Quellen
- Bushberg JT, Seibert JA, Leidholdt EM, Boone JM. The Essential Physics of Medical Imaging, 3rd ed. Lippincott Williams & Wilkins, 2011. §4.6 (Noise Texture: The Noise Power Spectrum): NPS, gürültünün frekansa bağlı dağılımıdır; tüm frekanslar üzerindeki integrali varyansa (σ²) eşittir; aynı standart sapmaya sahip iki görüntü farklı gürültü dokusuna sahip olabilir (Şekil 4-27, s.86). Sayfa numaraları bu baskıya aittir.
- İlişkili: MTF Nedir? · DQE Nedir? · Doz ve Gürültü (√N) · Görüntü Kalitesi