Рентгеновские фотосенсоры.
Рентгеновские фотодатчики (фотосенсоры).
Цифровая полупроводниковая рентгенография включает:
- цифровую селеновую рентгенографию;
- цифровую рентгенографию на основе линейки детекторов;
- цифровую рентгенографию на основе полноформатной матрицы фотосенсора.
Качество цифрового изображения зависит от применения способа его формирования.
Рентгеновское излучение с технологией электронного детектирования, работающего в непосредственной связи с компьютером с вариантом прямого детектирования рентгеновского излучения является цифровая селеновая рентгенография. Она представляет собой систему, основной частью которой — детектор — конденсатор в виде барабана со слоем селена. Под действием рентгеновского излучения на поверхности селенового покрытия возникает электрический заряд (по принципу разряда в открытой цепи), величина которого зависит от энергии излучения. C помощью специальных преобразователей производится считывание сигнала и формирование цифровой матрицы изображения. Селеновая рентгенография в настоящее время используется только в системах для рентгенографии грудной клетки, например, установка Thoravision (Philips).
Лучшим вариантом фотодатчика прямого детектирования рентгеновского изображения выбран полномасштабный, твердотельный фотоприёмник — фотосенсор, который на площади (400х400) мм формирует рентгеновское цифровое изображение (грудной клетки) с числом пикселей более (4000x4000) и зарядной емкостью более 12 бит. Такая матрица фотосенсора поштучно регистрирует предметные точки — рентгеновские кванты. Фотосенсор представляет собой двумерную поверхность, содержащую рентгеночувствителные пиксели — фотодиоды. Каждый зафиксированный в нём квант адресуется к конкретному пикселю и суммируется с ранее накопленными в нём квантами (электронами). Фотосенсор с необходимыми для рентгенографии размерами составляет (40х40) см, — прямой аналог рентгеновской фотоплёнки. При двумерном детекторе применяются коллиматоры, которые отсекают рассеянное в теле пациента рентгеновское излучение, ухудшающее яркость (контрастность) изображения.
В 1998 году создан твердотельной фотосенсор форматом 1К, который имеет размер пикселя 20 мкм (Для сравнения: размер пикселя матрицы фотосенсора цифрового фотоаппарата колеблется в пределах 4-9мкм). Детектор матрицы состоит из сцинтилляционного экрана, напрямую соединенного с комплексом фотодиодов посредством оптоволокна. Сцннтилляционный слой матрицы фотосенсора выполнен из соединений кристаллов цезия, активированных таллием (CsI:Tl). Детектирование рентгеновских квантов происходит за счет их конверсии сцинтилляционным покрытием в видимый свет с последующим детектированием света кремниевым фотодиодом. Уникальной особенностью матрицы является быстрое считывание информации — до 30 изображений (кадров) в секунду, что обеспечивает ее применение для рентгенографии и рентгеноскопии.
Трудности изготовления полноформатной твердотельной матрицы с прямым детектированием рентгеновского излучения, обладающей необходимыми характеристиками для медицинской рентгенологии, обусловили появление фотодатчиков, работающих по принципу сканирования. В этих приборах они располагаются в виде линейки и представляют собой счетчики, измеряющие интенсивность рентгеновского излучения. В качестве детекторов используются кремниевые фотодиоды и сцинтилляторы (Gd2O2S, GdWO4). Детектирование рентгеновских квантов, также как н в полноформатной матрице фотосенсора, происходит за счет их конверсии в сцинтилляторе в видимый свет с последующим детектированием света кремниевым фотодиодом.
Сканирование осуществляется посредством одновременного, равномерного «перемещения рентгеновского излучателя, коллиматора и детектора. При этом исследуемая область просвечивается плоским веерообразным рентгеновским пучком, перемещающимся по площади снимка.
Оцифрованное рентгеновское изображение считывается с высокой точностью, даже если каждая самая мелкая деталь объекта сканируется дважды. Для хорошего пространственного разрешения размер (пикселя) матрицы фотосенсора цифрового рентгеновского изображения должен быть меньше или одного порядка самого мелкго по размеру значения исследуемых элементов. Если в обычной рентгенографии пространственное разрешение определяется зернистостью фотоматериалов и экрана, то в цифровой рентгенографии оно определяется размерами, количеством фотодиодов — пикселей матрицы фотосенсора. Рентгеновское изображение чаще формируется на квадратной матрице фотосенсора и содержит число пикселей пропорционально двум. Матрица фотосенсора разных габаритов может содержать 512x512, 1024x1024 (1К), 2048х2048 (2К) или 4096х4096 (4К) и т.д. пикселей.
Пространственное разрешение на практике определяется количеством пар линий, которое можно различить в 1мм (единица измерения – количество пар линий/мм). Для рентгеновской плёнки пространственное разрешение наибольшее - 20 пар линий/мм. Для систем экран-плёнка - 10 пар линий/мм (появляется шум). Для устройств с усилителем рентгеновского изображения (ЭОП, РЭОП) — 1-2 пары линий/мм. В цифровом изображении пространственное разрешение в зависимости от свойств детекторов и размеров пикселя колеблется от 0,7 до 5 - 6 пар линий/мм.
Рентгеновское цифровое изображение выводится на экран монитора. Вывод рентгеновского изображения на экран монитора решил главную из задач — устранение световой адаптации работающего персонала и затемненния помещения, и исключил облучение рентгенологов за счет вынесения рабочего места за пределы комнаты с рентгеновским оборудованием. Создана возможность дополнительной обработки рентгеновского изображения и его регистрации на видеоплёнке или памяти аппарата, а также передачи изображения в любое место по интернету.
Цифровая рентгеноскопия улучшила показатели получаемого рентгеновского изображения: диапазон яркости и, контрастности.
Теги:
234567 Описание для анонса:
234567 Начало активности (дата): 06.02.2013
234567 Кем создан (ID): 6
234567 Ключевые слова: рентгенография, рентген
12354567899
