Цифровые методы рентгенодиагностики

Страница: 2/6

Формирование цифрового рентгеновского изображения имеет ряд достоинств. Цифровое изображение можно записать на магнитном носителе, оптическом диске или же вывести изображение на пленку в аналоговой форме с помощью лазерного принтера, т.е. перевести изображение на твердую копию.

В цифровой рентгенологии могут найти применение два класса приемников изображения: приемники с непосредственным формированием изображения и приемники с частичной регистрацией изображения, в которых полное изображение формируется путем

4

сканирования либо рентгеновским пучком либо приемным устройством (сканирующая проекционная рентгенография).

К приемникам с непосредственным формированием цифрового изображения относят: 1) усилитель рентгеновского изображения с аналого-цифровым преобразователем; 2) устройство с вынужденной люминисценцией ( рентгенография на запоминающих люминофорах). Эти приемники могут непосредственно формировать цифровое изображение без промежуточной регистрации и хранения.

Устройство УРИ + АЦП

(цифровая флюороскопия и флюорография)

В системе аналоговой видеофлюороскопии телевизионная камера образует непрерывно меняющийся по направлению электросигнал, который и модулирует яркость свечения экрана телевизионного монитора.

Цифровые флюороскопические системы превращают в аналого-цифровом преобразователе аналоговый видеосигнал в цифровой, который формирует цифровую матрицу покадровых изображений, пропорционально яркостным характеристикам видимого аналогового изображения.

На рис. 8-1 показана разница между аналоговым и цифровым сигналом, а также сформированные ими флюороскопические изображения. Цифровое изображение можно вывести на телевизионный экран (цифровая флюороскопия) или сфотографировать малоформатной камерой (цифровая флюорография). Разновидность этой технологии используется в ангиографии для вычитания изображений. Эту технологию называют «цифровой» (дигитальной) субтракционной ангиографией (ДСА).

Помимо приемников, непосредственно передающих изображение на внешнее устройство отображения, используются и приемники, непосредственно запоминающие изображение.

Дигитальная (цифровая, компьютерная) рентгенография

на запоминающих люминофорах

Дигитальная рентгенография (ДР) основана на фиксации пространственного рентгеновского изображения запоминающими люминофорами. Люминофор с вынужденной люминисценцией разработан компанией Fuji Photo Film.

Приемник изображения представляет собой гибкую пластину, покрытую люминофором с вынужденной люминисценцией, способной хранить поглощенную энергию падающего рентгеновского излучения в квазиустойчивом состоянии, а также излучать эту энергию в виде фотонов при облучении светом видимого или ИК-диапазона. Люминофор должен иметь высокий коэффициент поглощения рентгеновского излучения, а также большую световую отдачу на единицу поглощенной энергии. Для быстрого считывания изображения постоянная времени люминофора должна быть менее 10мкс. Хорошо удовлетворяет этим требованиям фторид бария, активированный европием, который является основой для выпускаемых промышленностью приемников с вынужденной люминисценцией.

Экран (пластина), покрытый запоминающим люминофором, внешне похож на обычный усиливающий экран. Скрытое изображение на таком экране способно сохраняться, в зависимости от вида люминофора, от нескольких минут до нескольких дней, прежде чем качество его упадет ниже приемлемого уровня. Это скрытое изображение может быть считано с экрана сканирующей системой и воспроизведено электронно-лучевой трубкой.

Считывание скрытого изображения производится инфракрасным лазером, который стимулирует люминофор и он отдает накопленную им энергию в виде видимого света (рис. 8-3). Этот феномен называется фотостимулированной люминисценцией. Она, как и свечение обычных усиливающих экранов, пропорциональна числу рентгеновских фотонов, поглощенных запоминающим люминофором.

В процессе считывания высвобождается не вся накопленная экраном энергия. Чтобы полностью очистить люминисцентный экран от скрытого изображения он подвергается в процессоре кратковременному интенсивному облучению видимым светом, после чего экран можно использовать повторно.

5

Процесс считывания изображения осуществляется сканирующим лазером, световой поток которого сканирует поверхность экрана в растровой последовательности, подобно электронному пучку телевизионного кинескопа. Лазерный пучок имеет размер пятна приблизительно 0,1 мм, поэтому разрешение в изображении достигает 5-10 элементов/мм. Возбуждаемый в люминофоре лазером свет из каждой точки экрана фокусируется и трансформируется в электрический сигнал с помощью специальной оптической системы и фотоумножителя. Перед фотоумножителем раполагается фильтр, ослабляющий стимулированный свет, так как его интенсивность на несколько порядков выше чем у света, эммитируемого обычным усиливающим экраном.

Фотоумножитель, обладающий широким динамическим диапазоном, конвертирует варьирующийся по интенсивности световой поток с экрана в изменяющийся электрический сигнал, который усиливается, измеряется и проходит через аналого-цифровой преобразователь, чтобы сформировать бинарную (цифровую) матрицу, отражающую яркостные показатели каждого пиксела. 12-битная система представляет эти показатели в диапазоне от 0 до 4095 (2№І = 4096).

Сигнал, переведенный в цифровую форму, передается в процессор (буфер) изображения. Таблицы перекодировки процессора обеспечивают преобразование содержимого памяти изображения в требуемый диапазон яркости и контраста.

Это устройство выполняет две функции. Во-первых, оно вычисляет средний уровень затемненности изображения и суммарный диапазон между светлой и темной частями изображения. Во-вторых, оно использует эту информацию для расчета передаваемого на лазерный принтер оптимального изображения, которое последний и воспроизводит на прозрачной пленке.

Сравнение рентгенографии на запоминающих люминофорах

с рентгенографией на усиливающих экранах и системой УРИ+ТК

Обеим системам для получения качественного снимка нужна примерно одна и та же экспозиция (доза). Основное различие между двумя методами связано с их различной экспозиционной широтой, которая у запоминающих дюминофоров чрезвычайно велика, и примерно в 10 000 раз больше, чем у комплексов «экран-пленка». В результате запоминающие люминофоры способны отражать более широкий диапазон фотонных плотностей.

Система запоминающих люминофоров формирует цифровое изображение, которое может быть визуализировано на экране электронно-лучевой трубки или обработано компьютером. К преимуществам таких цифровых изображений относится возможность их компьютерной переработки (субтракция и краевое усиление) и управление ими.

Характеристики приемников с непосредственным формированием цифрового изображения (УРИ с телекамерой и запоминающими люминофорами) анализировались выше, поэтому целесообразно отметить лишь основные различия между ними. УРИ не обладают наилучшим пространственным разрешением или контрастом, однако имеют высокое быстродействие. Аналого-цифровое преобразование флюорограммы с числом пикселов 512´512 может занимать время менее 0,03 с. Даже при числе пикселов 2048´2048 в изображении время преобразования изображения в цифровую форму составляет всего несколько секунд.

Время считывания изображения с пластины с вынужденной люминисценцией значительно больше, хотя последняя выгодно отличается лучшим разрешением и динамическим диапазоном.

Лазерные принтеры

Несмотря на все преимущества передачи электронных изображений на расстояние, сохраняется потребность в переводе их на твердые копии. Для их формирования на пленке используются лазерные принтеры (рис.8-6). Галоидосеребряные пленки могут быть сенсибилизированы к свету лазера, аналогично как к синему или зеленому свечению усиливающих экранов. Большинство лазерных пленок должны обрабатываться в полной темноте.

Лазерные принтеры можно подсоединять к различного рода системам получения цифровых медицинских изображений. Данные от каждого интерфейса накапливаются в

6

памяти принтера, а затем в форме пиксел отражаются на пленке различными градациями серого. 8-битные принтеры обеспечивают экспозиционную модуляцию достаточную для передачи 256 градаций серого, а 12-битные – 4096 градаций. Такой диапазон оттенков серого позволяет создавать точные ....... изображения без всяких артефактов воспроизведения. Во всех дазерных принтерах используется метод интерполяции, увеличивающий число пиксел и позволяющий увеличивать размер изображения. Обычно используются два вида интерполяции: сглаживающая и резкая. К первому виду относится так называемый кубический сплайн, а ко второму – репликация.

Лазерные принтеры резко увеличили эффективность отделений лучевой диагностики. Благодаря непосредственному соединению лазерного принтера с проявочным автоматом, рентгенолаборанту больше не нужно покидать пациента, чтобы проявить пленку. Твердые копии цифровых изображений распечатываются в условиях обычной освещенности менее чем за две минуты.

При подключении одного или нескольких лазерных принтеров через интерфейсы к нескольким источникам цифровых изображений значительно повышается производительность, гибкость системы и возможность размножения твердых копий(рис. 8-7, и 8-8).

Линейная сканирующая система с твердотельным приемником

Системы получения изображения со сканированием рентгеновским пучком и приемником имеют важное преимущество, состоящее в том, что в них исключительно хорошо подавляется рассеяние. В этих системах один ...... располагается перед пациентом с целью ограничения первичного рентгеновского пучка до размеров, необходимых для работы приемника, а другой за пациентом, чтобы уменьшить рассеяние. На рис. 2.38 изображена линейная сканирующая система для получения цифрового изображения грудной клетки. Приемником в системе является полоска полупроводника (например, из оксида гадолиния), считывание информации с которой ведется линейной матрицей из 1024 фотодиодов. Проекционные рентгенограммы синтезируются сходным образом, также сканерами КТ и выполняют вспомогательную роль при выделении соответствующего сечения.

Реферат опубликован: 16/06/2005 (11378 прочтено)