The combination of the metal plate/phosphor screen as a x-ray detector with a CCD camera is the most popular detector system among various electronic portal imaging devices (EPIDs). There is a need to optimize the thickness of the metal plate/phosphor screen with high detection efficiency and high spatial resolution for effective transferring of anatomical information. In this study, the thickness dependency on the detection efficiency and the spatial resolution of the metal plate/phosphor screen was investigated by calculation and measurement. The result can be used to determine the optimal thickness of the metal plate as well as of the phosphor screen for the x-ray detector design of therapeutic x-ray imaging and for any specific application.
Bremsstrahlung spectrum was calculated by Monte Carlo simulation and by Schiff formula. The detection efficiency was calculated from the total absorbed energy in the phosphor screen using the Monte Carlo simulation and the light output was measured. The spatial resolution, which was defined from the spatial distribution of the absorbed energy, was also calculated and the edge spread function was measured.
It was found that the detection efficiency and the spatial resolution were mainly determined by the thickness of metal plate and phosphor screen, respectively. It was also revealed that the detection efficiency and the spatial resolution have trade-off in term of the thickness of the phosphor screen. As the phosphor thickness increases, the detection efficiency increases but the spatial resolution decreases. The curve illustrating the trade-off between the detection efficiency and the spatial resolution of the metal plate/phosphor screen detector is obtained as a function of the phosphor thickness.
Based on the calculations, prototype CCD-based EPID was developed and then tested by acquiring phantom images for 6 MV x-ray beam. While, among the captured images, each frame suffered from quantum noise, the frame averaging largely enhanced the image quality against quantum noise.
금속판/형광스크린 계측기와 CCD 카메라를 이용한 방사선영상장치가 현재 전자포탈영상에 널리 쓰이고 있다. 이 장치의 효율적인 영상획득을 위해 계측효율이 좋고, 공간분해능이 뛰어난 금속판/형광스크린 계측기의 두께를 최적화할 필요가 있었다. 이 논문에서는 금속판과 형광 스크린의 두께가 계측효율과 공간분해능에 미치는 영향이 연구되었다. 이 결과는 치료 엑스선 영상장치에 쓰일 수 있는 금속판/형광 스크린 계측기의 최적화된 두께를 결정하는 데 쓰일 수 있다.
몬테칼로 방법을 이용하여 계산한6 MV 선형가속기에서 발생되는 엑스선의 에너지 스펙트럼을 바탕으로, 여러 가지 두께의 금속판/형광스크린에 대하여 계측효율과 공간분해능을 계산 및 측정하였다. 계측효율은 입사된 엑스선의 에너지가 형광스크린에 흡수된 비율로 계산되며, 공간분해능은 흡수된 에너지의 공간 분포를 통해 계산된다.
계측효율은 금속판의 두께에 의해, 공간분해능은 형광스크린의 두께에 의해 결정될 수 있다. 계측효율과 공간분해능은 형광스크린의 두께에 대하여 서로 보상 (trade-off) 관계에 있음을 계산과 측정결과를 통해 확인할 수 있었고, 이로써 특정이용에 관련된 금속판/형광스크린 계측기의 최적화된 두께를 산출할 수 있게 되었다.
계산을 바탕으로 CCD-based EPID의 시작품을 제작하고 팬텀을 이용하여 영상을 얻었다. 단일 프레임 영상은 노이즈가 많으나, 프레임 평균 방법을 이용하여 영상의 질을 향상시킬 수 있다.
