空间分辨率MTF曲线上哪些数值最有意义？

空间分辨率MTF曲线上哪些数值最有意义？ 原创 赵喜同学 XI区 收录于话题#CT原理 19 个内容 #科普 43 个内容

空间分辨率是CT的一项重要的性能评价指标，之前我们讨论了空间分辨率的相关知识，参见：，我们提到当MTF 0%的时候是没有价值的，今天我们就聊聊在评价空间分辨率的时候MTF应该看什么值？

首先来解释一下MTF。调制传递函数（modulation transfer function；MTF）是一种非常科学的评价空间分辨率的方法。通过绘制对比度与条纹图频率的关系图，MTF可表示为条纹间对比度随条纹图频率增大而衰减的关系。MTF可以理解为输出图像的对比度与输入图像对比度的比值。在数学上，MTF也可定义为系统点扩散函数（point spread function；PSF）的傅立叶转换。

所谓点扩散函数（PSF）是指在特定平面或轴线方向上，成像系统对足够小的目标所成图像上的目标像素值分布。

PSF与MTF的关系，图示为MTF 0% 15lp/cm。（图片源自网络）

通常我们可以使用点模体或者线对模体进行测量获得。在测量过程中，还应记录标称层厚、螺距、滤过、管电压、管电流、转速或者电流时间积、以及重建算法等。

MTF通常介于0-1（0%-100%）之间，当MTF=0时，表示经过该成像系统后无法获得目标物体的任何信息；当MTF=1时，表示经过该成像系统后目标物体的所有信息都被呈现出来了。在实际工作当中，一个CT系统能够达到的空间分辨率通常是根据MTF的10%来确定的（IEC，2004）；即对比度下降到最大值的10%时的线对数。在常规临床条件下，一旦CT对比度差异低于5%～10%，观察者就无法察觉，因此对于观察图像来说，没有意义。

为了方便，我们借助镜头的MTF说明问题。

使用镜头进行图像成像时，可以看到成像前后的强度模式。对比度或调制可以定义为最小和最大强度值从对象平面传输到图像平面的忠实程度。

为了理解对比度和图像质量之间的关系，考虑具有与图中的分辨率相同的成像透镜，但是用于成像具有较大的线对频率的对象。当线条的空间频率增加时，图像的对比度降低。要使图像显示为已定义的，黑色必须是真正的黑色，白色必须是真正的白色，并且灰度介于两者之间。

可以想象，当黑白色条纹的对比差别为0%时，我们看到的将是一片灰色。

因此，文献中通常也通过比较MTF 10%和50%的参数阐述不同参数对空间分辨率的影响。

一项使用不同迭代重建对于低剂量扫描的空间分辨率影响的研究，使用了MTF 10%和MTF 50%的参数进行比较。

Smith E A , Dillman J R , Goodsitt M M , et al. Model-based Iterative Reconstruction: Effect on Patient Radiation Dose and Image Quality in Pediatric Body CT[J]. Radiology, 2014, 270(2):526-34.

此外，重建算法也会影响空间分辨率。比如在西门子的CT设备上，使用数值较大的卷积核，可以获得更高的空间分辨率。受重建算法的影响，有时我们可以看到MTF超过100%的情况。

SOMATOM Emotion 16设备不同卷积核的MTF变化

CT设备的整个成像链都会影响最终的图像质量，比如球管的焦点，探测器的切割方式，探测器的材料，重建算法等等，因此不同的CT设备的空间分辨率有较大的差别，不同MTF百分比数值的线对数也有很大差别。

2021年3月9日发布的中华人民共和国医药行业标准《YY/T 1766.1-2021 X射线计算机体层摄影设备图像质量评价方法 第1部分: 调制传递函数评价》(2022年4月1日实施)，明确表示，MTF 0%通常是通过拟合的方法得到，随拟合方法不同结果波动较大，并且对于临床没有直接的意义，因此不推荐采用MTF 0%来进行空间分辨率的评价。同时，标准建议使用MTF 10%和MTF 50%进行评价。

因此，为了方便评估CT设备的性能，应该使用MTF 10%和50%的参数，追求MTF 0%的极限值没有临床意义。

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