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X线影像质量及评价
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本章学****目标
一、掌握内容
X线影像质量评价的概念；主观评价、客观评价及综合评价的概念及常用参数。ROC曲线的概念、基本原理、ROC曲而且注意尽量减少病人受检剂量的综合评价影像质量的方法。
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第二节成像系统的特性参数
一、输入输出特性
1．点扩散函数点扩散函数（point spread function，PSF）是描述成像系统特性的函数。
如果测量小孔像面上每一点的亮度，就会发现，像面上的亮度分布不均匀，中心高，周边低。也就是说小孔像的亮度在像面上发生了扩散，正如在疏松的纸上写字时墨水会湮开一样，这种现象称为点扩散。
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点光源的亮度分布
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PSF的立体分布示意图
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2．线扩散函数
线扩散函数（LSF）及PSF相似。实际情况是狭缝像的亮度分布不均匀，沿垂直狭缝方向中心亮度高，向两侧逐渐减小。这种现象称为线扩散。
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线扩散的亮度分布剖面
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线扩散函数立体示意图
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3．扩散对影像质量的影响
综合到最终的影像上，扩散的效应是高能量降低，低能量升高，整幅影像的对比度降低。
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扩散对影像质量的影响
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二、解像特性
（一）傅立叶变换
傅立叶变换是线性系统分析的一个有力工具，从某种意义上说，傅立叶变换就好比我们的第二语言。能讲两种语言的人常常会发现，在表达某种观点时，一种语言可能比另一种语言优越。对系统的分析也是一样，有时在不同的域中分析能达到好的效果。
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1．周期函数
一个函数若对于一个常数X能满足式下式的关系，它就叫周期函数。
X叫做周期。我们熟知的正弦函数和余弦函数都是周期函数。
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2．傅立叶级数
先介绍一个名词“三角级数”。凡由无限多个正弦函数和余弦函数相加起来、具有如下式形式的级数，就叫三角级数。
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若不等于0，而是和各个都等于0，这个级数就叫正弦级数。
三角级数就叫傅立叶级数
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3．傅立叶变换
傅立叶变换在数学中的定义非常严格，假设函数满足傅立叶变换的条件，则其一维傅立叶变换为：
傅立叶逆变换为：
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傅立叶变换的结果是一个复数表达式
下式称为的傅立叶幅度谱
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4．傅立叶变换的应用：
（1）利用傅立叶变换可以将信号分解为对应各个空间频率的不同幅度、相位的信号，从而可以了解某个空间频率时的信号情况，进而推断系统在该空间频率的响应性能。
（2）作为一种分析工具，傅立叶变换在信号处理中应用也很广泛，如CT的图像重建、计算成像系统的MTF等
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（二）MTF
MTF是成像系统分辨力特性的重要参量，描述了系统的信号传递特性。通过MTF可以分析系统在不同空间频率对正弦输入的响应特性。
1．空间频率和调制度
余弦函数曲线
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单位空间距离内完成周期性变化的次数就是空间频率。空间频率一般可用于表示成像系统的分辨力。
矩形波测试卡
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矩形波测试卡X线强度分布
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正弦波测试卡像
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2．光学传递函数
正弦波理想成像及实际成像
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3．成像系统的MTF及其应用
MTF作为描述X线成像系统分辨力特性的物理参数得到广泛接受。一个X线成像系统包括许多组成部分，如X线管焦点、滤线栅、屏-片系统等，成像时每个部分都会发生信号传递，都有可能发生幅度降低、相位偏移，都有自身的MTF。
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极限分辨力示图
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4．MTF的测量
(1)屏-片系统的MTF：对于屏-片系统，系统总的MTF的测量需使用正弦波测试卡，因为MTF描述的是线性系统对正弦输入的响应。
①对比度法：用矩形波测试卡测出矩形波测试卡的MTF，再转换为正弦波的MTF。
②傅立叶变换法：LSF的傅立叶变换的绝对值就是系统的MTF，所以，该方法就是要求系统的LSF，一般用狭缝装置测量。但LSF很难用数学式表达，实际应用时，也要作近