Цифровые рентгенографические системы

Стандартные рентгеновские системы осуществляют формирование и отображение информации аналоговым путем. Аналоговые системы зачастую имеют очень жесткие ограничения на экспозицию из-зи малого динамического диапазона, а также скромные

возможности по обработке изображений. В отличие от аналоговых цифровые рентгенографические системы позволяют получать изображения при любом необходимом

уровне дозы, причем эти изображения можно обрабатывать и отображать самыми различными способами. Такие системы являются более дорогостоящими, нежели обычные рентгеновские системы, однако по мере развития компьютерной техники и систем визуализации находят все более широкое применение.

Цифровая рентгенодиагностика обеспечивается компьютерной технологией.

Рис 2.37 Составные элементы цифровой системы получения рентгеновских изображений

На рис. 2.37 приведена блок-схема типичной рентгенографической системы. Рентгеновская трубка и приемник сопряжены с компьютером и управляются им; а получаемое изображение запоминается, обрабатывается (в цифровой форме) и отображается на телеэкране, составляющем часть пульта управления (или устройства вывода данных) оператора рентгенолога. Аналогичные пульты управления применяются и в других цифровых системах получения изображения – компьютерной томографии, магнитно-резонансной томографии.

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

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.

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).