Tyto stránky jsou zastaralé a nepředstavují aktuální webovou prezentaci Univerzity Palackého.
Pokud jste sem zabloudili omylem, aktuální web je https://www.lf.upol.cz/.
Portál  |  STAG  |  e-mail
English
Lékařská fakulta UP

Digitální obrazy

Digitální obrazy

V současné době vyráběné scintilační kamery jsou již kompletně digitalizované. To znamená, že za každým fotonásobičem je analogově digitální převodník a veškeré následné zpracování dat probíhá již pouze v digitální podobě.

Tvorba digitálního obrazu ve scintilační kameře

V části Scintilační kamera - konstrukce bylo naznačeno jakým způsobem je určována pozice scintilačního záblesku v krystalu detektoru. U každého zaznamenaného impulzu je určena jeho poloha v souřadnicovém systému detektoru. Na základě těchto údajů je vytvořen obraz distribuce radiofarmaka v zobrazovaném objektu. Pokud by se jednalo o analogový obraz, byl by tvořen stopami, jejichž poloha na monitoru (displeji perzistentního osciloskopu) odpovídá poloze statisticky nerovnoměrně rozložených záblesků ve scintilačním krystalu. Na následujícím obrázku je tento případ zobrazen vlevo nahoře (na obrázku část a).

Analogový obraz je pro snazší následné zpracování v počítači převeden do digitální formy. Nejprve je na analogový obraz promítnuta zvolená matice, která vymezuje, kde se budou impulzy ukládat v paměti počítače do obrazových elementů zvaných pixely (na obrázku část b). Každému pixelu je poté přiřazena adresa a je spočten počet impulzů, které se v daném pixelu nachází (na obrázku část c). V paměti počítače se ukládá digitalizovaný obraz, který je tvořen počty impulzů v jednotlivých pixelech (na obrázku část d).

Polohové obvody moderních plně digitalizovaných kamer již určují polohu impulzu v paměti počítače přímo. V tomto případě tedy odpovídají kroky a), b) a c) uvedené na obrázku výše a jednotlivé impulzy jsou ukládány přímo do obrazové matice.

Vliv velikosti matice na kvalitu obrazu

Velikost obrazové matice může výrazným způsobem ovlivnit kvalitu obrazu. Je známo, že zjemněním matice dojde při zachování celkového počtu impulzů v obraze ke zhoršení jeho statistických vlastností - klesne počet impulzů v pixelu, dojde ke zvýšení šumu a naopak. Velikost matice má také vliv na prostorové rozlišení. S klesajícím celkovým počtem pixelů (s hrubnutím matice) se zhoršuje rozlišení obrazu. Pro lepší představu poslouží následující obrázek z vyšetření na CT, který byl pořízen v matici 512x512 pixelů a postupně digitálně upraven do matice 256x256, 128x128 a 64x64 pixelů. Zhoršení rozlišovací schopnosti je zde jasně patrné. Stejné zákonitosti ovlivňují obrazy i v nukleární medicíně.

Velikost pixelu je nepřímo úměrná rozměrům matice pro dané zorné pole. Má-li scintilační kamera zorné pole velikosti 32 cm, a je-li použita obrazová matice 64x64 pixelů, bude velikost jednoho pixelu 0,5 cm. Použije-li se u stejné kamery matice 128x128, bude velikost jediného pixelu 0,25 cm a při matici 256x256 to bude 0,125 cm. Pro jednotlivá nastavení matice to tedy znamená, že nebude možné odlišit od sebe objekty, které jsou blíže než 0,5 cm, 0,25 cm resp. 0,125 cm.

Nyquistova frekvence

Se závislostí rozlišení obrazů na velikosti matice úzce souvisí pojem Nyquistova frekvence, což je nejvyšší možná prostorová frekvence, kterou je systém ještě schopen zobrazit. Tento pojem se týká teorie zobrazování obecně, je možné se s ním setkat v radiodiagnostice i nukleární medicíně. Objekty v zorném poli scintilační kamery mohou být vyjádřeny pomocí prostorových frekvencí - velké objekty a povlovné změny mají nízké prostorové frekvence, malé objekty a strmé změny v aktivitě vysoké. Prostorová frekvence je tvořena sinusovou křivkou. V nejjednodušším případě mohou být od sebe dva sousední pixely rozlišeny pouze tehdy, když jeden informaci obsahuje (hodnota pixelu 1) a druhý nikoli (hodnota pixelu 0).

Na obrázku (výše) je znázorněna maximální prostorová frekvence (Nyquistova frekvence), kterou je systém schopen zobrazit - 0,5 cyklu/pixel. Vyšší prostorové frekvence (obrázek níže) vedou k tomu, že i sousední pixely obsahují informaci (hodnota pixelu 1) a nemohou být od sebe tedy odlišeny.

Přestože je Nyquistova frekvence vždy rovna 0,5 cyklu/pixel, při vyjádření v cyklech/cm nabývá různých hodnot. Pro matici s pixelem velikosti 0,5 cm, bude Nyquistova frekvence 1,0 cyklu/cm, pro matici s pixelem velikosti 0,25 cm to bude 2,0 cyklu/cm atd. Nyquistova frekvence νmax (čti "ný max") v cyklech/cm se vypočte podle vztahu νmax = 1/2d (cyklu.cm-1), kde d je velikost jednotlivého pixelu v centimetrech.

Stránka aktualizována: