医用影像设备(CT/MR/DSA)成像原理与临床应用
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第三章 X线影像质量的评价及其标准

第一节 影像质量的主观评价

一、ROC曲线的概念
通过人的视觉在检出、识别过程中,根据心理学规律以心理学水平进行的评价,称为心理学评价,又称主观评价或视觉评价。以前,主观评价方法主要有金属网法、Burger法、并列细线法等。
主观评价必然受到心理学因素的影像,且会因人而异。在主观视觉评价中建立一个统一的标准,就可能使主观评价趋向客观化。1970年美国芝加哥大学完成了用ROC曲线评价影像质量的方法。
所谓ROC曲线就是以通讯工程学中的信号检出理论(signal detection theory,SDT)为基础,以心理临床评价的观测者操作特性曲线的解析和数理统计处理为手段的评价法,人们称之为ROC曲线(receiver operating characteristic curve)。它是一种以信号检出概率方式,对成像系统在背景噪声中微小信号的检出能力进行解析与评价的方法,也就是用数量来表示对影像中微细信号的识别能力。
二、ROC曲线的应用
ROC是一种以信号检出概率方式,对成像系统在背景噪声中微小信号的检出能力进行解析与评价的方法。它可以对主观评价以定量的方式进行表述。因此,ROC解析方法被广泛应用于医学影像中模拟、数字两大系统的成像性能的评价。我们现在引用日本山口大学医学部附属医院吉田贤一等人的研究结果,体会一下ROC解析方法在医学成像系统视觉评价中的意义。
目的:对富士公司新推出的胸部专用屏/片体系(AD系统)的成像性能进行主观视觉评价,对照组为富士常规屏/片体系(HR4/Super HRS系统)。
实验设备:HGM/UR1(AD屏/片系统)、HR4/Super HRS屏/片系统、KXO-850X线发生装置、PBU-S-3胸部模体、RU自动冲洗机、胶片片基模拟肿瘤材料。
实验样品照片的制作:用片基的肿瘤模拟材料做成直径为7mm大小的球状作为被检测观察的信号体,与胸部模体一起进行摄影,摄影条件取140KV、1mAs、FFD 150cm、栅比14∶1的活动滤线栅。要求右肺第5、6后肋间密度在1.5左右,使用90″自动冲洗机、33℃显影。
将胸部模体照片分成上、下、左、右4份,每份均包括部分纵隔。其中56张照片有信号(肺野、纵隔部各28张),56张无信号,两种系统合计224张照片。请工作经验在7~16年中的5名放射技师对其作视觉评价,取ROC解析法中的连续确信度法。为了使实验结果更符合临床状态,不对观察时间、观察距离作特别的限制。观察评定进行两次,其间隔在1周以上。根据评定的数据,绘制ROC曲线。
结果的评价:评价结果通过图1-3-1、图1-3-2和图1-3-3表述。AD系统胸部整体(含肺野部和纵隔部)的信号检出率的Az值为0.91,HR4/Super HRS系统为0.82。说明AD系统的信号检出率高于常规系统;如果分别对两系统的肺野部和纵隔部作比较,则看到AD系统在纵隔部的信号检出率相对肺野部而言更有优势。
图1-3-1 对整个胸部影像观察的ROC曲线
图1-3-2 对纵隔部影像观察的ROC曲线
图1-3-3 对肺野部影像观察的ROC曲线