تتعلق استجابة التدرج الرمادي المستخدمة في نظام التصوير بفيزياء الكشف عن الأشعة السينية ومهمة التصوير التي يتعين القيام بها والجزء الأكثر صعوبة، هو استجابة نظام العين والدماغ البشري للصور البصرية.
ما هو التدرج الرمادي في التصوير الإشعاعي
من الناحية العملية، فإن العديد من القرارات التي يتخذها مصممو النظام هي قرارات تجريبية وليست بالكامل من التحليل النظري. ومع ذلك، يمكن أن تكون بعض القواعد الأساسية مفيدة فيما يتعلق بالرؤية البشرية، فهناك نطاق تردد مكاني تكون فيه العين البشرية أكثر حدة.
هذا نطاق تردد متوسط، ليس منخفضًا جدًا ولا مرتفعًا جدًا. فيما يتعلق بالكثافة، كما هو الحال بالنسبة لجميع الحواس البشرية، فهي في الأساس لوغاريتمية في استجابتها أي أنها جيدة إلى حد ما في رؤية الاختلافات الجزئية، بشرط أن تكون متجاورة بشكل مباشر. خلاف ذلك، فإن العين البشرية ضعيفة للغاية في التقييمات الكمية للكثافة.
ومن أجل فصل استجابة الدماغ والعين الذاتية عن القضايا الكمية، من المعتاد تجاهل (في حالة الأنظمة غير الخطية بطبيعتها مثل الفيلم) أو تصحيح جزء العرض البصري للنظام الذي يحتوي على استجابة غير خطية (على سبيل المثال، شاشات عرض أنبوب أشعة الكاثود أو شاشات الكريستال السائل المسطحة). عندها فقط يمكن، لأغراض عملية، نمذجة معظم الأنظمة على أنها خطية.
عادة ما يتم التعبير عن استجابة التدرج الرمادي على أنها منحنى مميز، مؤامرة لاستجابة النظام للحافز، على سبيل المثال، في التنظير الفلوري سيكون هذا هو الكثافة الضوئية في شاشة الفيديو المرسومة كدالة لإشعاع المستشعر عند النقطة المقابلة في الصورة. نطاق الشدة الذي يمكن أن يمثله نظام التصوير يسمى النطاق الديناميكي ويعتمد على حجم البكسل المستخدم، بطريقة تعتمد على وظيفة نقل التعديل.
ومع ذلك، بالنسبة لأي حجم بكسل، يمكن تقسيم النطاق الديناميكي لمهمة التصوير بالأشعة السينية إلى مكونين. يصف الأول النسبة بين توهين الأشعة السينية للمسارات الأكثر وضوحًا والأشعة السينية عبر المريض والتي تظهر على نفس الصورة.
والثاني هو الدقة المطلوبة لإشارة الأشعة السينية المقاسة في جزء الصورة الذي يمثل معظم تشريح الأشعة السينية. على سبيل المثال، إذا كان هناك عامل 10 في التوهين عبر حقل الصورة ومن المرغوب فيه الحصول على دقة 10٪ في قياس الإشارة في المنطقة الأكثر توهينًا، فإن متطلبات النطاق الديناميكي للمستقبل ستكون 100.
يمكن تحديد النطاق الديناميكي الذي يمكن تحقيقه من خلال نظام التصوير الخطي العملي من حيث الاستجابة عند الإخراج المشار إليه مرة أخرى إلى المدخلات من حيث التعرض للأشعة السينية: حيث Xmax هو التعرض للأشعة السينية الذي يوفر الحد الأقصى للإشارة التي يمكن للمستقبل أن يستجيب لها قبل التشبع (أي تلك النقطة التي يتوقف فيها خرج المستقبل عن الاستجابة بشكل معقول لمدخلات أخرى) و (Xnoise) هو جذر متوسط ضوضاء مستقبلات مربعة في الظلام (أي لا تعرض للأشعة السينية) تضعف الأشعة السينية أضعافا مضاعفة.
وبالتالي، فإن سماكة الطبقة الإضافية للنسيج ذات القيمة العاشرة ستضعف الشعاع بمقدار 10، في حين أن الافتقار إلى نفس سماكة القيمة العاشرة سيزيد من التعرض للأشعة السينية بمقدار 10.
تحديد الدقة المكانية في التصوير الشعاعي
يتم تحديد الدقة المكانية في التصوير الشعاعي من خلال خصائص المستقبل وعوامل لا علاقة لها بالمستقبل، كما يتضمن الأخير عدم وضوح (ضبابية) ناشئ عن عوامل هندسية مثل: الظل الجزئي (ظل الأشعة السينية الجزئي) بسبب الحجم الفعال لمصدر الأشعة السينية والتكبير بين البنية التشريحية للفائدة ومستوى مستقبل الصورة، ضبابية الحركة بسبب الحركة النسبية للمريض فيما يتعلق بالمستقبل والبقع البؤرية للأشعة السينية.
في التصميم العام لنظام التصوير، من المهم مراعاة هذه المصادر المادية الأخرى لعدم الوضوح عند اختيار حجم الفتحة والفاصل الزمني لأخذ العينات. على سبيل المثال، إذا كان نظام التصوير محدودًا بسبب عدم الوضوح بسبب النقطة المحورية، فسيكون من المفيد محاولة تحسين النظام من خلال تصميم المستقبل بعناصر مستقبلات أصغر بكثير.
تم تلخيص القضايا الرئيسية المتعلقة بطمس المستقبل وهي تشمل القضايا الأساسية التي تنشأ داخل أي مادة والتي هي:
- التشويش الهندسي بسبب حدوث مائل للأشعة السينية والتي يتم تمييزها بشكل خاص بعيدًا عن الشعاع المركزي (أي الأشعة السينية التي تضرب المستقبل بشكل طبيعي).
- نطاق الإلكترون الأساسي – عادةً ما يتخلى الإلكترون الأولي عن طاقته بكميات صغيرة، حوالي 100-200 فولت في المرة الواحدة ولكن هذا يكفي لتشتت الإلكترون بأي زاوية وبالتالي فإن مسار المرحلة الأولية يكون عادةً مشي عشوائي وهو لا يذهب بعيدًا عن نقطة تفاعله الأولية.
- إعادة امتصاص الأشعة السينية الفلورية، مسافة من التفاعل الكهروضوئي الأساسي وهو أمر من المحتمل أن يكون بسبب القاعدة العامة التي تنص على أن المادة شفافة نسبيًا بالنسبة إلى مضان الخاص بها، بسبب الحد الأدنى من التوهين.
