Eficiência quântica detectiva

A eficiência quântica detectiva (frequentemente abreviada como DQE) é uma medida dos efeitos combinados do sinal (relacionado ao contraste da imagem) e do desempenho do ruído de um sistema de imagem, geralmente expresso como uma função da frequência espacial. Este valor é usado principalmente para descrever detectores de imagem em imagens ópticas e radiografia médica.

Na radiografia médica, o DQE descreve a eficácia com que um sistema de imagem de raios-X pode produzir uma imagem com uma alta relação sinal-ruído (SNR) em relação a um detector ideal. Às vezes, é visto como uma medida substituta da eficiência da dose de radiação de um detector, uma vez que a exposição à radiação necessária para um paciente (e, portanto, o risco biológico dessa exposição à radiação) diminui à medida que o DQE é aumentado para a mesma imagem SNR e condições de exposição.

Definição

O DQE é geralmente expresso em termos de frequências espaciais baseadas em Fourier como:

$\mathrm{D}\mathrm{Q}\mathrm{E}(u)=\frac{\mathrm{N}\mathrm{E}\mathrm{Q}(u)}{q}=\frac{q{G}^2{\mathrm{T}}^{\mathrm{2}}(u)}{\mathrm{W}(u)}$

onde u é a variável de frequência espacial em ciclos por milímetro, q é a densidade dos quanta de raios-X incidentes em quanta por milímetro quadrado, G é o ganho do sistema relacionado q ao sinal de saída para um detector linear e corrigido por deslocamento, T( u) é a função de transferência de modulação do sistema e W(u) é o espectro de potência de ruído de Wiener da imagem correspondente a q. Como este é um método de análise baseado em Fourier, é válido apenas para sistemas de imagem linear e invariante ao deslocamento (análogo à teoria do sistema linear e invariante no tempo, mas substituindo a invariância do tempo pela invariância do deslocamento espacial) envolvendo senso amplo estacionário ou amplo -sentir processos de ruído cicloestacionário. A DQE pode frequentemente ser modelado teoricamente para sistemas de imagem específicos usando a teoria de sistemas lineares em cascata.

O DQE é frequentemente expresso em formas alternativas que são equivalentes se houver cuidado para interpretar os termos corretamente. Por exemplo, o quadrado-SNR de uma distribuição de Poisson incidente de q quanta por milímetro quadrado é dado por

${\mathrm{S}\mathrm{N}\mathrm{R}}_{entrada}^2(u)=q$

e a de uma imagem correspondente a esta entrada é dada por

${\mathrm{S}\mathrm{N}\mathrm{R}}_{saida}^2(u)=\frac{q^2{G}^2{\mathrm{T}}^2(u)}{\mathrm{W}(u)}$

resultando na interpretação popularizada do DQE sendo igual à razão do SNR de saída ao quadrado para o SNR de entrada ao quadrado:

$\mathrm{D}\mathrm{Q}\mathrm{E}(u)=\frac{{\mathrm{S}\mathrm{N}\mathrm{R}}_{saida}^2(u)}{{\mathrm{S}\mathrm{N}\mathrm{R}}_{entrada}^2(u)}.$

Essa relação só é verdadeira quando a entrada é uma distribuição de Poisson uniforme de quanta de imagem e sinal e ruído são definidos corretamente.