1. Кассета содержит люминофор (галогенид бария), который подвергается воздействию рентгеновских лучей
2. Считывающее устройство с помощью лазера считывает рентгеновское изображение
3. Экран флюоресцирует, выраженность свечения зависит от энергии фотонов рентгеновского излучения
4. Световые фотоны образуют изображения, которые преобразовываются компьютерной системой.
б) Плоскодетекторная технология. FPD технология основана на использовании тонкопленочных транзисторов (TFT) из аморфного кремния, которые нанесены на поглощающий рентгеновское излучение слой. Эта технология может быть прямой и непрямой.
В непрямой FPD рентгенографии для превращения энергии рентгеновского излучения в световые фотоны используется люминесцентный экран. Образовавшиеся световые фотоны попадают на фотодиодную матрицу TFT-слоя. Каждый TFT имеет конденсатор и способен реагировать на заряд, создаваемый световыми фотонами.
В системах прямой FPD рентгенографии вместо люминесцентного экрана используется фотопроводящий слой. Этот фотопроводящий слой превращает энергию, высвобождаемую фотонами рентгеновского излучения, в заряд, и за счет мощного магнитного поля этот заряд направляется в систему TFT-конденсатор.
Множество таких зарядов образуют в TFT-матрице упорядоченный массив данных, который затем конвертируется в готовое изображение.
Другими способами получения цифрового изображения являются устройства с зарядовой связью (CCD) и комплементарные металлоксидные полупроводящие (CMOS) камеры. Для превращения энергии рентгеновских лучей в свет используется люминесцентный слой, и полученный в итоге свет используется CCD или CMOS камерами для создания изображения (рентгенограммы).
Основными ограничениями CCD и CMOS детекторов являются их маленькие размеры и необходимость в соответствующем уменьшении изображения, формируемого люминесцентным экраном. Для уменьшения изображения используется система линз или волоконно-оптический коммутатор, однако само по себе уменьшение размеров изображения снижает информативность исследования.
в) Обработка цифровых данных. Изображения, получаемые с помощью цифровой системы, обычно обрабатываются до того, как они попадают в систему вывода изображений.
Этапы обработки изображения:
1. Коррекция неоднородности массива данных, связанной с особенностями детектора
2. Конверсия динамического массива данных в форму, доступную для восприятия человеческим глазом
3. Постобработка:
a. Перевод изображения в режим «оттенки серого» — перевод сигнала детектора в шкалу серого цвета, в основном путем настроек окон и уровней.
b. Усиление резкости краев — улучшение визуализации мелких деталей. С этой целью используются различные маскировочные методы. Общее правило — создание размытой версии изображения и удаление этой версии из оригинального изображения.
c. Мультичастотная обработка — помогает управлять различными участками частотного спектра.
г) Отображение цифровых изображений. Цифровые изображения обычно отображаются на дисплее компьютера в виде электронной версии.
Типы дисплеев:
1) Дисплеи на основе катодной электронно-лучевой трубки
2) Дисплеи на основе активной матрицы из жидких кристаллов (ЖК)
Преимуществами катодной электронно-лучевой трубки по сравнению с ЖК дисплеями являются широкий угол обзора и менее структурированный шум. Однако ЖК-дисплеи обеспечивают более высокое разрешение, в меньшей степени отражают свет, обладают более широким спектром люминесценции, меньше весят и обеспечивают лучшую глубину цвета.
1. В чем польза цветных мониторов? Цветные мониторы бесполезны для просмотра изображений в режиме оттенков серого, однако они эффективны для использования различных приложений, упрощающих работу с изображениями.
2. В чем преимущества цифровой рентгенографии органов грудной клетки?
1) Она более эффективна для диагностики мелких образований, которые могут быть пропущены при обычной рентгенографии.
2) Во время просмотра изображений мы можем менять алгоритм их обработки, получая такие же изображения, как если бы меняли энергические параметры (кВ и мАс) при обычной аналоговой рентгенографии. Эта также дает нам возможность видеть различные изменения, которые иначе могли бы быть пропущены.
3) Двухэнергетическая техника визуализации с цифровой обработкой позволяет генерировать субтракционные изображения.
4) Цифровая техника используется для временной субтракции и цифрового томосинтеза.
3. Что такое двухэнергетическая субстракция? Эта методика заключается в использования низко- и высокоэнергетических фотонов (обычно 60 и 120 кэВ, соответственно) для получения различных массивов данных с их последующей конверсией в рентгенограммы двух различных типов тканей.
Если говорить о рентгенографии органов грудной клетки, то нас обычно беспокоит большая разница в плотности костей и мягких тканей грудной клетки. Двухэнергетическая техника использует эти различия в коэффициентах ослабления и позволяет получать изображения только костных структур или только мягких тканей (рис. 5.10).
Двухэнергетическая субтракционная рентгенография органов грудной клетки позволяет получать изображения только мягких тканей (А) или только костей (B). Этот пациент ранее перенес торакотомию. Некальцифицированный узелок виден только на мягкотканной рентгенограмме (стрелка на рис. А). (C) На обычной несубтракционной рентгенограмме этот узелок обнаружить сложно
4. Где на практике применяется двухэнергетическая субстракция?
1) Исследования показывают, что двухэнергетическая субтракция за счет удаления с изображений костных структур более информативна в отношении диагностики узелковых образований легких.
2) Этот метод также позволяет обнаружить кальцинаты в легких.
3) Диагностика поражений париетальной плевры, контроль положения сосудов и дренажей.
5. Что такое временная субтракция? Этот метод предполагает субтракцию старой рентгенограммы пациента из его новой рентгенограммы для выявления каких-либо изменений. Для уменьшения выраженности артефактов, связанных с различиями в положении пациента, используются несколько способов регистрации опорных точек на снимках.
6. Как временная субтракция помогает нам в повседневной практике?
1) Улучшает обнаружение минимальных изменений
2) Уменьшает время интерпретации изображения
7. Что такое цифровой томосинтез? Цифровой томосинтез (ЦТ) — это метод, позволяющий генерировать трехмерные (3D) изображения на основе большого количества рентгенограмм одного объекта, полученных под определенными углами.
8. Чем ЦТ отличается от КТ? Основным отличием томосинтеза от КТ является ограниченный диапазон углов (обычно от 15 до 60°). Для КТ диапазон вращения рентгеновской трубки должен составлять не менее 180°.
9. Чем ЦТ отличается от обычной томографии? При ЦТ данные, получаемые в различных положениях рентгеновской трубки, обрабатываются компьютером, генерирующим множество тонких изображений в одной плоскости. Поскольку обработка осуществляется цифровым способом, мы можем менять толщину среза и глубину на основании единственного массива данных. По сравнению со стандартной томографией это позволяет экономить время и снижает дозу облучения.
10. Как работает ЦТ? Основным принципом томосинтеза является получение набора изображений путем перемещения источника и/или детектора по заранее определенной траектории вокруг объекта и последующая математическая реконструкция с генерацией трехмерного изображения.
Изображения, получаемые во время перемещения трубки, называются проекционными изображениями. Различная глубина изображений достигается за счет изменения смещения трубки. Структуры, находящие вне плоскости фокусировки, оказываются размытыми.
д) Компьютер-ассистированное обнаружение. Компьютер-ассистированное обнаружение (CAD) — это технология цифровой визуализации, использующая искусственный интеллект компьютера для снижения частоты ошибок наблюдения и, тем самым, уменьшения частоты ложноотрицательных результатов. Эта технология часто применяется при цифровой маммографии.
Во многих проспективных исследованиях показано, что CAD-технология значительно увеличивает частоту обнаружения рака молочной железы. Использование компьютера для диагностики и дифференциальной диагностики обнаруженных на снимке изменений называется компьютер-ассистированной диагностикой (CADx).
В литературе встречаются публикации, посвященные применению CAD-технологии для диагностики узелковых образований легких, однако такое ее применение нуждается в дальнейшей апробации и разрешении к практическому применению соответствующими надзорными органами.
Большинство CAD-приложений обладают необходимым функционалом для диагностики узелковых образований легких. Для выявления подобных образований обычно используется морфологическая обработка изображений. На основании детального морфологического и текстурного анализа программа убирает с изображения ложноположительные, напоминающие узелки, но не являющиеся таковыми, образования.
Другими сферами потенциального применения CAD и CADx, описанными в литературе, являются оценка злокачественности узелковых образований легких, дифференциальная диагностика интерстициальных заболеваний легких, а также плевральных изменений, например пневмоторакса, изменений сердечной тени и инфекционных заболеваний, в т.ч. туберкулеза.
