Zasada działania systemu FCR

Rys 2. Proces formowania obrazu CR

W systemie konwencjonalnej radiografii film rtg pełni jednocześnie trzy funkcje: zapisu, prezentacji i archiwizacji. Radiografia Cyfrowa (CR) rozdziela te funkcje, wykorzystując różne nośniki lub urządzenia dla każdej z nich w ramach całego systemu komputerowego.

Płyta obrazowa

Detektorem promieni rtg używanym w systemie CR jest płyta obrazowa.

Rys. 3 Schemat budowy płyty obrazowej

Rysusnek 3. przedstawia podstawową strukturę typowej płyty obrazowej. Składa się ona z następujących elementów:

• warstwy ochronnej (górnej)

• warstwy luminoforu

• warstwy podłoża

• warstwy ochronnej (dolnej)

• etykiety kodu paskowego

Zadaniem warstwy ochronnej jest ochrona luminoforu podczas czynności manualnych i przemieszczania płyty obrazowej wewnątrz czytnika. Warstwa luminescencyjna zazwyczaj składa się ze stymulowanego światłem luminoforu umieszczonego w organicznym spoiwie polimerowym. Spoiwo zespala cząstki luminoforu. Kryształy luminoforu wielkości ok. 3 )im przechwytują i magazynują w postaci utajonego obrazu, energię promieni rtg lub innego źródła promieniowania. Po pobudzeniu wiązką promienia lasera helowo-neonowego lub półprzewodnikowego emitują luminescencję proporcjonalną do zaabsorbowanej energii promieniowania. Obraz rtg zostaje odtajniony. Warstwa podłoża chroni luminofor przed uszkodzeniami mechanicznymi i nadaje kształt płycie obrazowej. Dlatego musi być zachowana płaskość i odpowiednia kombinacja elastyczności i trwałości mechanicznej. Druga warstwa ochronna (dolna) oprócz funkcji ochronnej służy również jako powierzchnia dla etykiety kodu paskowego. Indywidualny kod paskowy przypisany do każdej płyty obrazowej ułatwia wyszukiwanie danych pacjenta, danych badania i innego rodzaju danych związanych z każdą płytą.

Podstawowe czynności systemu FCR związane z płytą obrazową są przedstawione na rysunku 4.

Rys. 4 Zapisywanie, odczytywanie i kasowanie płyty obrazowej

1. Zapisywanie obrazu jest wykonywane przez promienie rtg. Utajony obraz na płycie obrazowej powstaje przy użyciu takiej samej aparatury, jak do wykonywania konwencjonalnych badań rtg.

2. Utajony obraz jest odczytywany przez precyzyjny skaner laserowy, stanowiący połączenie precyzyjnego transportera, na którym jest umieszczana płyta obrazowa i skanera optycznego wykorzystującego wydajny światłowód (kolektor światła).

3. Sygnały elektryczne po zamianie na postać cyfrową, są następnie zamieniane na obraz widzialny na ekranie monitora, a przetwarzanie komputerowe jest wprowadzane w celu dostosowania obrazu do specyficznych wymagań diagnostyki. Obraz rtg może być wyświetlany na ekranie monitora i drukowany na filmie rtg po przesłaniu danych obrazowych w postaci cyfrowej do kamery laserowej.

4. Po skanowaniu obraz na płycie obrazowej zostaje wykasowany poprzez naświetlenie światłem widzialnym. Wykasowana płyta obrazowa może być ponownie wykorzystana do następnego badania.

Rys. 5 Różnica funkcji detekcyjnej między metodą płyty obrazowej (CR) i metodą konwencjonalną film / ekran wzmacniający

Płyta obrazowa jako detektor promieni rtg ma inne parametry charakterystyki w porównaniu z metodą film/ekran wzmacniający. (Rysunek 5.) Płytę obrazową cechuje szerszy zakres tolerancji naświetlania promieniami rtg oraz posiada ona bardziej liniową zależność luminescencji od naświetlenia. Aby skuteczniej wykorzystywać szeroki zakres naświetlenia, system CR stosuje metodę sprawdzania czułości odczytywania poprzez wstępne odczytywanie (pre-reading). Tzn. wstępne (surowe) dane obrazu mogą być otrzymane przy użyciu słabej wiązki promienia laserowego, a właściwe warunki odczytywania, czułości i warunki naświetlania są określane po analizie tych danych. Dopiero teraz następuje właściwy odczyt. Dzięki takiej metodzie zakres luminescencji, w Którym pojawia się obraz rtg może być odpowiednio normalizowany do przetwarzania na sygnały cyfrowe niezależnie od badanego obiektu i dawki promieni rtg.

Rys. 6 Cykl zapisu i odczytu rtg na płycie obrazowej

Rysunek 6. ilustruje cykl zapisywania obrazu rtg na płycie obrazowej a następnie odczytywania go. Stymulowany światłem luminofor zawarty w płycie obrazowej absorbuje promienie rtg przechodzące przez obiekt i magazynuje ich energię w postaci elektronów lub dziur, inaczej mówiąc rejestruje utajony obraz rtg. Oświetlenie płyty obrazowej promieniem światła laserowego uwalnia zmagazynowaną energię w postać luminescencji stymulowanej światłem. Fotopowielacz przetwarza obraz świetlny na analogowy sygnał elektryczny, który następnie przez przetwornik analogowo-cyfrowy jest zamieniany na sygnał cyfrowy odpowiedni do przetwarzania w systemach komputerowych. Po odczytaniu płyty obrazowej, lampa kasująca wymazuje obraz rtg i płyta obrazowa jest gotowa do ponownego użycia.

Odczytywanie obrazu

Rysunek 7 przedstawia poglądowy schemat odczytywania obrazu rtg z płyty obrazowej oraz zamiany na sygnał cyfrowy. W skanerze odczytującym płyta obrazowa jest przesuwana w jednym kierunku, podczas gdy skupiona wiązka promienia laserowego przesuwa się prostopadle do tego kierunku w poprzek płyty obrazowej od jednego boku do przeciwległego. Dzięki temu cała powierzchnia płyty zostaje zeskanowana przez wiązkę lasera, a światło wyemitowane przez każdy punkt płyty obrazowej zostaje zebrane przez światłowód. Dane obrazu rtg w postaci cyfrowej są otrzymywane poprzez zamianę obrazu świetlnego na analogowe sygnały elektryczne w fotopowielaczu, które następnie zamieniane są na sygnały cyfrowe w przetworniku analogowo cyfrowym.

Przetwarzanie obrazu

Przykłady optymalizowanej krzywej charakterystycznej

Doświadczenie kliniczne w zakresie oceny obrazów w badaniach radiologicznych rozwijało się na podstawie analizy filmów rtg. Film posiada charakterystykę w kształcie litery "S", tak, że niewielka różnica w kształcie krzywej powoduje subtelne zmiany w zaczernieniu obrazu rtg. System CR ma dwa rodzaje przetwarzania obrazu: topniowanie i przestrzenną częstość odpowiedzi, co umożliwia uzyskanie wyższych parametrów obrazu przy użyciu specjalnego algorytmu. Dzięki tym dwom procesom możemy uzyskać optymalny obraz rtg. Rysunek 8 przedstawia przykłady charakterystyki stopniowania, opracowane na podstawie długotrwałych badań. Chociaż krzywe na rysunku są do siebie podobne, to jednak nieznacznie różnią się one w górnych i dolnych partiach wystarczająco aby uzyskać dostateczną różnicę w obrazie dla każdego rodzaju badania.

Drukowanie obrazu

Kamera laserowa posiada zespół skanera optycznego podobny do laserowego skanera używanego do odczytywania płyt obrazowych oraz synchroniczny modulator zmieniający natężenie wiązki promienia laserowego przenoszącego obraz rtg na film. Naświetlony film jest następnie wywoływany tak jak normalny film rtg.

Przechowywanie danych (archiwizacja)

Tak jak przedtem wspomniano, w systemie CR dane obrazowe są zamieniane na dane cyfrowe, co umożliwia wykorzystanie systemu komputerowego do zapisywania ich do pamięci o dużej pojemności, np. na dysk optyczny. Tak długo, jak dane te są przechowywane na stałym nośniku pamięci, są one zabezpieczone przed utratą (uszkodzeniem). Dane obrazowe dostępne są w każdej chwili celem prezentacji, przetworzenia ich przy pomocy technologii komputerowej, wydrukowania obrazów badań przy użyciu kamery laserowej, a ponadto możliwe jest usystematyzowanie danych wg różnych parametrów oraz przesyłanie ich przy pomocy sieci komputerowych. System FCR, który pojawił się pierwszy raz w 1983 r. i obecnie wchodzi do coraz powszechniejszego użytku w medycynie, przyczynia się do rozwoju radiologii klinicznej.

---