Модуль ввода-вывода информации системы цифровой рентгенографии

Преобразование традиционной рентгенограммы в цифровой массив с последующей возможностью обработки рентгенограмм методами вычислительной техники стало распространенным процессом. Такие аналоговые системы зачастую имеют очень жесткие ограничения на экспозицию из-за малого динамического диапазона рентгеновской пленки. В отличие от аналоговых, прямые цифровые рентгенографические системы позволяют получать диагностические изображения без промежуточных носителей, при любом необходимом уровне дозы, причем это изображение можно обрабатывать и отображать самыми различными способами.

На рисунке 2.3 приведена схема типичной цифровой рентгенографической системы. Рентгеновская трубка и приемник изображения 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.

Рисунок 2.3 - Составные элементы цифровой системы получения рентгеновских изображений

Аналогичные пульты управления можно применять и в других системах получения изображения, например на основе ядерного магнитного резонанса, или компьютерной томографии. Цифровое изображение можно записать на магнитном носителе, оптическом диске или же на специальном записывающем устройстве, способном постоянно вести регистрацию изображения на пленку в аналоговой форме.

В России прямая цифровая рентгенографическая система Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН применяется в нескольких клинических больницах. В этой системе рентгеновская пленка как регистратор рентгеновского излучения заменена многопроволочной пропорциональной камерой. Такая камера вместе с электронными схемами усиления и формирования импульсов представляет собой линейку на 256 практически независимых каналов, имеющих чувствительную поверхность 11 мм. (В последних моделях 350 каналов и 0,5 0,5 мм.) Использование в счетчиках в качестве рабочего газа ксенона при давлении 3 кгс/см2 обеспечивает высокую эффективность регистрации излучения. Эта система может быть отнесена к классу ионографических приборов для цифровой рентгенографии, передающих изображение на внешние устройства отображения.

В других цифровых рентгенографических системах используют твердотельные приемники с высоким коэффициентом поглощения рентгеновского излучения.

В обоих разновидностях упомянутых рентгенографических систем применяется метод сканирования с построчной регистрацией изображения, которое воспроизводится в целое на дисплее компьютера (сканирующая проекционная рентгенография).

Ко второму классу цифровых рентгенографических систем следует отнести люминофоры с памятью и вынужденной люминесценцией, которая затем регистрируется. Это приемник с непосредственным формированием изображения.

Системы получения изображения со сканированием рентгеновским пучком и приемником имеют важное преимущество, состоящее в том, что в них хорошо подавляется рассеяние. В этих системах один коллиматор располагается перед пациентом с целью ограничения первичного рентгеновского пучка до размеров, необходимых для работы приемника, а другой - за пациентом, чтобы уменьшить рассеяние. На рисунке 2.4 изображена линейная сканирующая система для получения цифрового изображения грудной клетки. Приемником в системе является полоска из оксисульфида гадолиния, считывание информации с которой ведется линейной матрицей из 1024 фотодиодов. Проекционные рентгенограммы синтезируются также сканерами компьютерной томографии и выполняют вспомогательную роль при выделении соответствующего сечения.

Рисунок 2.4 - Система линейного сканирования для цифровой рентгенографии грудной клетки

Главным недостатком сканирующих систем является то, что большая часть полезной выходной мощности рентгеновской трубки теряется и что необходимы большие времена экспозиции (до 10 с).

· система с оцифровкой рентгеновского электронного изображения, получаемого с усилителя рентгеновского изображения УРИ;

· цифровая рентгенография на запоминающих люминофорах;

· цифровая селеновая рентгенография;

· цифровая рентгенография на основе линейных преобразователей (газовых или полупроводниковых);

· цифровая рентгенография на основе полноформатной матрицы.

В настоящее время самой распространенной системой является цифровая рентгеноскопия и рентгенография, получаемая методом оцифровки рентгеновского электронного изображения. Во всех этих системах аналоговые сигналы после оцифровки записываются в виде цифровой матрицы изображения. Их значения заносятся в память компьютера и подвергаются дальнейшей обработке.

Для получения изображения цифровое значение каждого пикселя трансформируется в точку определенной яркости на экране электронно-лучевой трубки или в определенную оптическую плотность на твердой копии изображения. Основным недостатком подобных систем является малый размер рабочего поля УРИ.

Второе по частоте распространение получила цифровая рентгенография на запоминающих люминофорах.

Данный метод основан на фиксации рентгеновского изображения запоминающими люминофорами. Экран, покрытый запоминающим люминофором, внешне похож на обычный усиливающий экран и функционирует сходным образом, запоминая информацию в виде скрытого рентгеновского изображения для последующего ее считывания и воспроизведения. Скрытое изображение на таком экране способно сохраняться длительное время (до 6 часов). Считывание его производится инфракрасным лазером, под действием которого происходит освобождение накопленной на люминофорах энергии в виде вспышек света. Эти вспышки видимого света преобразуются с помощью фотоэлектронного умножителя в серию электрических сигналов и далее через аналого-цифровой преобразователь в цифровые сигналы, чтобы образовать бинарную матрицу, отражающую яркостные показатели каждого пикселя.

Оставшееся на экране скрытое изображение стирается интенсивной засветкой видимым светом, после чего экран можно использовать вновь, многократно.

Считается, что качество цифрового изображения можно существенно улучшить, применяя метод прямой регистрации рентгеновского излучения с помощью детектора, работающего в непосредственной связи с компьютером. Одним из вариантов прямого детектирования рентгеновского излучения является цифровая селеновая рентгенография. Она представляет собой систему, основной частью которой служит детектор в виде барабана покрытого слоем аморфного селена. Селеновая рентгенография в настоящее время используется только в системах рентгенографии грудной клетки. Но преимуществом селенового детектора является высокий коэффициент отношения сигнал/шум.

Таким образом, из краткого обзора о цифровых методах рентгеновских изображений вытекает, что к настоящему времени наиболее распространенными являются системы с оцифровкой рентгеновского электронного изображения. Однако возможности их ограничены малым размером рабочего поля электронно-оптического преобразователя. Последнее обстоятельство компенсируется методом сшивания изображения, который используется в приборах для исследования грудной полости.

Меньшее распространение получили технологии, работающие на основе запоминающих люминофоров.

Их широкое внедрение, прежде всего, ограничивается высокой стоимостью.

В последние годы, особенно, в нашей стране получает практическое применение полупроводниковая и газовая рентгенография, работающие по принципу сканирующей линейки. Несмотря на не очень высокое линейное разрешение, эти технологии имеют ряд существенных преимуществ, которые, прежде всего, определяются большой площадью изображения, низкой себестоимостью приборов и чрезвычайно малой дозой облучения, необходимой для производства изображения.

Эти положительные качества являются определяющими для широкого использования указанной технологии, в первую очередь в установках для исследования грудной клетки, как с целью профилактических осмотров, так и для диагностики.

Рентгенодиагностика и рентгенодефектоскопия явились первыми областями практического применения рентгеновских лучей. Они сохраняют свое доминирующее положение и в настоящее время.

Первые рентгеновские аппараты представляли собой электрически незащищенные индукторные генераторы высокого напряжения, питающие ионные рентгеновские трубки через механические выпрямители.

Первый электрически защищенный отечественный однофазный аппарат РУМ-2 был создан в 1946 году под руководством В.В. Домоховского и А.Г. Сулькина.

Вначале создание трехфазного рентгеновского аппарата было сопряжено со множеством трудностей, так как аппарат из-за наличия трех фаз был перегружен выпрямителями, а также имел большие габариты и высокую себестоимость. Первые подобные аппараты были созданы фирмами Philips и Siemens. Появление полупроводниковых высоковольтных выпрямителей позволило уменьшить трудоемкость изготовления трехфазных высоковольтных генераторов, а появление рентгеновских трубок с вращающимся анодом сделало еще более явственным преимущества трехфазного питания.

Страницы: 1, 2, 3