Цифровая рентгенография - Digital radiography

Цифровая рентгенография это форма рентгенография который использует чувствительные к рентгеновскому излучению пластины для непосредственного сбора данных во время обследования пациента и немедленной передачи их в компьютерную систему без использования промежуточной кассеты. [1]Преимущества включают экономию времени за счет отказа от химической обработки и возможность цифровой передачи и улучшения изображений. Кроме того, меньше радиация можно использовать для создания изображения аналогичного контраст к обычной рентгенографии.

В цифровой рентгенографии вместо рентгеновской пленки используется устройство захвата цифрового изображения. Это дает преимущества немедленного предварительного просмотра изображения и доступности; исключение дорогостоящих операций по обработке пленки; более широкий динамический диапазон, что позволяет избежать переэкспонирования и недодержки; а также возможность применять специальные методы обработки изображений, которые улучшают общее качество отображения изображения.

Детекторы

Детекторы плоские

Основная статья: Плоский детектор
Плоский детектор, используемый в цифровой рентгенографии

Детекторы с плоской панелью (FPD) - наиболее распространенный вид прямых цифровых детекторов.[2] Они делятся на две основные категории:

1. Косвенные FPD Аморфный кремний (a-Si) - наиболее распространенный материал для коммерческих FPD. Комбинирование детекторов a-Si с сцинтиллятор во внешнем слое детектора, который состоит из йодид цезия (CsI) или оксисульфид гадолиния (Б-г2О2S), преобразует рентгеновские лучи в свет. Из-за этого преобразования детектор a-Si считается устройством косвенной визуализации. Свет проходит через слой фотодиода a-Si, где он преобразуется в цифровой выходной сигнал. Затем цифровой сигнал считывается тонкопленочные транзисторы (TFT) или ПЗС-матрицы с волоконной связью.[3]

2. Прямые FPD. Аморфный селен (a-Se) FPD известны как «прямые» детекторы, потому что рентгеновские лучи фотоны конвертируются непосредственно в плату. Внешний слой плоской панели в этой конструкции обычно представляет собой высоковольтный электрод смещения. Рентгеновские фотоны создают электронно-дырочные пары в a-Se, и прохождение этих электронов и дырок зависит от потенциала заряда напряжения смещения. Когда дырки заменяются электронами, результирующая картина заряда в слое селена считывается с помощью матрицы TFT, матрицы активной матрицы, зондов электрометра или адресации микроплазменных линий.[3][4]

Другие прямые цифровые детекторы

Детекторы на основе CMOS и устройство с зарядовой связью (CCD) также были разработаны, но, несмотря на более низкую стоимость по сравнению с FPD некоторых систем, громоздкие конструкции и худшее качество изображения препятствовали широкому распространению.[5]

Твердотельный детектор с линейным сканированием высокой плотности состоит из фотостимулируемого фторбромида бария, легированного люминофором европия (BaFBr: Eu) или бромида цезия (CsBr). Детектор люминофора регистрирует энергию рентгеновского излучения во время экспонирования и сканируется лазерным диодом для возбуждения накопленной энергии, которая высвобождается и считывается матрицей захвата цифрового изображения ПЗС-матрицы.

Рентгенография с люминесцентной пластиной

Рентгенография с люминесцентной пластиной[6] напоминает старую аналоговую систему светочувствительной пленки, зажатой между двумя чувствительными к рентгеновскому излучению экранами, с той разницей, что аналоговая пленка была заменена пластиной изображения с фотостимулируемым люминофором (PSP), которая записывает изображение для считывания с помощью считывания изображения устройство, которое передает изображение обычно на Система архивации изображений и связи (PACS).[6] Это также называется рентгенографией на пластинке с фотостимулируемым люминофором (PSP) или компьютерная рентгенография[7] (не путать с компьютерная томография который использует компьютерную обработку для преобразования нескольких проекционных рентгенограмм в 3D изображение ).

После рентгеновского облучения пластина (лист) помещается в специальный сканер, где скрытое изображение извлекается по пунктам и оцифровывается, используя лазер световое сканирование. Оцифрованные изображения сохраняются и отображаются на экране компьютера.[7] Было описано, что рентгенография с люминесцентной пластиной имеет преимущество, заключающееся в том, что она может быть без изменений встроена в любое ранее существовавшее оборудование, поскольку она заменяет существующую пленку; однако сюда входят дополнительные расходы на сканер и замену поцарапанных пластин.

Первоначально предпочтительной системой была рентгенография с люминофорной пластиной; ранний DR[требуется разъяснение ] системы были непомерно дорогими (каждая кассета стоит 40-50 тысяч фунтов стерлингов), и, поскольку «технология была доставлена ​​пациенту», они были подвержены повреждениям.[8] Поскольку физической распечатки нет, а после считывания получается цифровое изображение, CR[требуется разъяснение ] был известен[кем? ] как косвенная цифровая технология, устраняющая разрыв между рентгеновской пленкой и полностью цифровыми детекторами.[9][10]

Промышленное использование

Безопасность

Обучение EOD (Обезвреживание боеприпасов) и испытание материалов. Рентгенограмма корпуса 105 мм производится портативным генератором рентгеновского излучения с батарейным питанием и плоскопанельным детектором.

Цифровая рентгенография (ДР) существует в различных формах (например, ПЗС и формирователи изображения на аморфном кремнии) в области рентгеновского контроля безопасности более 20 лет и постепенно заменяет использование пленки для проверки рентгеновских лучей в системах безопасности и неразрушающий контроль (NDT) поля.[11] DR открыло окно возможностей для индустрии неразрушающего контроля безопасности благодаря нескольким ключевым преимуществам, включая превосходное качество изображения, высокую вероятность обнаружения, портативность, экологичность и немедленное получение изображений.[12]

Материалы

Неразрушающий контроль материалов жизненно важен в таких областях, как аэрокосмический и электроника где целостность материалов жизненно важна по соображениям безопасности и стоимости.[13] К преимуществам цифровых технологий можно отнести возможность предоставлять результаты в режиме реального времени.[14]

История

Система прямой рентгеновской визуализации (DXIS) - отображение в реальном времени

Ключевые события

1983Системы рентгенографии с фосфорным стимулированием, впервые введенные в клиническое использование Медицинские системы Fujifilm.[15][16][17]
1987Цифровая рентгенография в стоматологии впервые была представлена ​​как «RadioVisioGraphy».[18]
1995Французская компания Signet представляет первую стоматологическую цифровую панорамную систему.[19]
Представлены первые детекторы из аморфного кремния и аморфного селена.[20][21]
2001Первый коммерческий непрямой CsI FPD для маммография доступна общая рентгенография.[22]
2003Беспроводные КМОП-детекторы для стоматологической работы, впервые выпущенные компанией Schick Technologies.[23]

Смотрите также

Рекомендации

Библиотечные ресурсы о
Цифровая рентгенография
  1. ^ Марчиори, Деннис М. Клиническая визуализация: с различиями рисунка скелета, грудной клетки и брюшной полости. Эльзевьер Мосби, 2014.
  2. ^ Neitzel, U. (17 мая 2005 г.). «Состояние и перспективы технологии цифровых детекторов для CR и DR». Дозиметрия радиационной защиты. 114 (1–3): 32–38. Дои:10.1093 / rpd / nch532. PMID  15933078.
  3. ^ а б Ланса, Луис; Сильва, Августо (2013). «Цифровые радиографические детекторы: технический обзор». Системы цифровой визуализации для простой рентгенографии. Нью-Йорк: Спрингер. С. 14–17. Дои:10.1007/978-1-4614-5067-2_2. HDL:10400.21/1932. ISBN  978-1-4614-5066-5.
  4. ^ Ристич, Горан С (2013). «Цифровые плоскопанельные рентгеновские детекторы» (PDF). Третья конференция по медицинской физике и биомедицинской инженерии, 18-19 октября 2013 г.. Скопье (Македония, Бывшая Югославская Республика). 45 (10): 65–71.
  5. ^ Verma, BS; Индраджит, И.К. (2008). «Влияние компьютеров на рентгенографию: появление цифровой рентгенографии, Часть-2». Индийский журнал радиологии и визуализации. 18 (3): 204–9. Дои:10.4103/0971-3026.41828. ЧВК  2747436. PMID  19774158.
  6. ^ а б Бенджамин С (2010). «Рентгенография с люминесцентной пластиной: неотъемлемый компонент беспленочной практики». Вмятина сегодня. 29 (11): 89. PMID  21133024.
  7. ^ а б Rowlands, JA (7 декабря 2002 г.). «Физика компьютерной радиографии». Физика в медицине и биологии. 47 (23): Р123-66. Дои:10.1088/0031-9155/47/23/201. PMID  12502037.
  8. ^ Фрайхерр, Грег (6 ноября 2014 г.). «Эклектическая история медицинской визуализации». Новости технологий обработки изображений.
  9. ^ Эллиси-Робертс, Пенелопа; Уильямс, Джерри Р. (14 ноября 2007 г.). Физика Фарра для медицинской визуализации. Elsevier Health Sciences. п. 86. ISBN  978-0702028441.
  10. ^ Холмс, Кен; Элкингтон, Маркус; Харрис, Фил (10 октября 2013 г.). Основные принципы физики Кларка в визуализации для рентгенологов. CRC Press. п. 83. ISBN  9781444165036.
  11. ^ Мери, Доминго (24 июля 2015 г.). Компьютерное зрение для рентгеновского тестирования: изображения, системы, базы данных изображений и алгоритмы. Springer. п. 2. ISBN  9783319207476.
  12. ^ "Обзор цифровой радиографии на службе авиакосмической промышленности". Видиско. Получено 2012-09-27.
  13. ^ Ханке, Рандольф; Фукс, Теобальд; Ульманн, Норман (июнь 2008 г.). «Рентгеновские методы неразрушающего контроля и определения характеристик материалов». Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция A: ускорители, спектрометры, детекторы и связанное с ними оборудование. 591 (1): 14–18. Дои:10.1016 / j.nima.2008.03.016.
  14. ^ Равиндран, В. Р. (2006). Цифровая радиография с использованием плоскопанельного детектора для неразрушающей оценки компонентов космического аппарата (PDF). Национальный семинар по неразрушающей оценке. Хайдарабад: Индийское общество неразрушающего контроля.
  15. ^ Сонода, М; Такано, М; Miyahara, J; Като, Х (сентябрь 1983 г.). «Компьютерная рентгенография с использованием сканирующей лазерной стимулированной люминесценции». Радиология. 148 (3): 833–838. Дои:10.1148 / радиология.148.3.6878707. PMID  6878707.
  16. ^ Бансал, Дж. Дж. (1 июля 2006 г.). «Цифровая рентгенография. Сравнение с современной традиционной визуализацией». Последипломный медицинский журнал. 82 (969): 425–428. Дои:10.1136 / pgmj.2005.038448. ЧВК  2563775. PMID  16822918.
  17. ^ Mattoon, John S .; Смит, Карин (2004). «Прорыв в радиографии и компьютерной радиографии». Компендиум. 26 (1). Представленная в 1980-х годах компанией Fujifilm Medical Systems, компьютерная радиография (CR) ...
  18. ^ Фроммер, Герберт Х .; Стабулас-Сэвидж, Жанин Дж. (14 апреля 2014 г.). Радиология для стоматолога - электронная книга. Elsevier Health Sciences. п. 288. ISBN  9780323291156.
  19. ^ Ниссан, Ефрем (15.06.2012). Компьютерные приложения для обработки юридических доказательств, полицейского расследования и аргументации дела. Springer Science & Business Media. п. 1009. ISBN  9789048189908.
  20. ^ Чжао, Вэй; Роулендс, Дж. А. (октябрь 1995 г.). «Рентгеновское изображение с использованием аморфного селена: возможность создания плоского самосканирующего детектора для цифровой радиологии». Медицинская физика. 22 (10): 1595–1604. Дои:10.1118/1.597628. PMID  8551983.
  21. ^ Антонюк, Л. Э .; Йоркстон, Дж; Хуанг, Вт; Siewerdsen, JH; Boudry, JM; эль-Мохри, Й; Маркс, М. В. (июль 1995 г.). "Плоскопанельный цифровой рентгеновский аппарат для работы в реальном времени с аморфным кремнием". РадиоГрафика. 15 (4): 993–1000. Дои:10.1148 / радиография.15.4.7569143. PMID  7569143.
  22. ^ Ким, HK; Каннингем, I A; Инь, Z; Чо, G (2008). «О развитии цифровых радиографических детекторов: обзор» (PDF). Международный журнал точного машиностроения и производства. 9 (4): 86–100.
  23. ^ Берман, Луи Х .; Hargreaves, Kenneth M .; Коэн, Стивен Р. (10.05.2010). Коэн: Пути целлюлозы, экспертная консультация. Elsevier Health Sciences. п. 108. ISBN  978-0323079075.