Учебно-методическое пособие

Для дентальных рентгенодиагностических аппаратов:

3*4

4*5

5*8

Пленка

Имеет 5 слоев:

1. 
   Защитный
   
2. 
   Эмульсионный
   
3. 
   Склеивающий
   
4. 
   Основа (полиэтилен)
   
5. 
   Противоореольный (повышает четкость изображения)
   

Пленка может быть покрыта как с одной (маммографическая пленка), так и с двух сторон светочувствительной эмульсией (обычно бромистое или йодистое серебро). Покрытие с двух сторон позволяет пользоваться усиливающими экранами с обеих сторон, что снижает экспозицию пациента.
Усиливающий экран

Плотный пластик, импрегнированный редкоземельными соединениями (кальций-вольфраматные, свинцово-баритовые и др), которые испускают свет при воздействии радиации. Обеспечивает сохранение радиоактивной энергии и усиливает чувствительность ее детектирования пленкой. Должен плотно прилегать ко всей поверхности пленки. Критерий качества: должен быть чистым, без нарушения целостности покроя.
Решетка отсеивающая

Устройство, поглощающее рассеянное телом рентгеновское излучение, тем самым повышая контрастность рентгенограмм. Состоит из корпуса, смонтированного внутри него растра – решетка для структурного преобразования направленного пучка лучей света – системы управления и сигнализации. Растр представляет собой набор тонких узких (0,02-0,3мм) свинцовых пластин, разделенных слоями дерева/пластмассы/алюминия. Пластины ориентированы на фокус рентгеновской трубки, поэтому основная часть R-излучения проходит между пластинами. Остальное поглощается пластинами. Основной характеристикой является отношение ширины промежутков между пластинами к их высоте. С уменьшением отношения падает интенсивность прошедшего через отсеивающую решетку суммарного излучения. Устанавливается она перед пленкой, на кассету или в нее. Она оставляет тонкие штрихи на R-грамме, но при движении растра, благодаря моторчику, с большим временем, чем выдержка размазывает штрихи.
Рентгеновские фильтры

Металлические пластины, изготовленные из веществ с различным коэффициентом поглощения для различных длин волн (т.к. R-излучение изначально содержит фотоны всех энергий, от максимальной до нуля) и толщиной, они позволяют достичь однородности. Фильтрованное изображение становится более «жестким», монохроматичным. Устанавливаются они около самого выходного окна защитного кожуха рентгеновской трубки. Может устанавливаться сразу несколько фильтров. Они также ослабляют лучевую нагрузку на пациента.

Процесс создания R-снимка

1. 
   Включение аппарата:
   

-сетевое напряжение

-понижающий трансформатор

-кенотрон

-повышающий трансформатор

(отключение ведется в обратном порядке)

2. 
   Зарядка кассеты рентгеновской пленкой нужного размера
   
3. 
   Зарядка кассеты с пленкой в рамку с просвечивающим экраном
   
4. 
   Выбор технических условий и режимов на пульте управления
   
5. 
   Укладка больного, инструктирование, установка приспособлений для защиты от R-излучения (гонад, щитовидной железы и т.п.)
   
6. 
   Направление центрального луча рабочего пучка, ограничение поперечного сечения в соответствии с размером поля облучения. Фиксирование штатива с рентгеновской трубкой
   
7. 
   Проверка укладки
   
8. 
   Подача команды больному, снимок
   
9. 
   Освобождение больного
   
10. 
    Химико-фотографическая обработка экспонированной рентгеновской пленки
    
11. 
    Проверка качества, маркировка
    
12. 
    Анализ рентгенограммы
    

Химико-фотографическая обработка рентгеновской пленки

Ручную обработку радиографических пленок обычно осуществляют в баках-танках с использованием специальных рамок для закрепления пленок, позволяющих проводить их обработку в вертикальном положении. 

Для рабочего освещения фотолаборатории используют фонари небольшой мощности с различными светофильтрами. 
Перед началом работы с каждым типом рентгеновской пленки необходимо проверить неактиничность освещения фотолаборатории. Для этого в полной темноте достают из коробки лист неэкспонированной пленки и помещают его на рабочее место стола, прикрывая примерно половину светонепроницаемым материалом, например, куском картона. Затем включают фонарь и экспонируют под ним пленку в течение 3 минут, после чего в полной темноте проводят ее фотообработку

1. Проявление. Первым и самым важным этапом химико-фотографической обработки является процесс проявления. Для каждой комбинации пленки с проявителем существует оптимальное время обработки, зависящее от температуры, при котором на изображении получаются максимальные контраст и чувствительность при минимальной плотности вуали. 

В тех случаях, когда нет возможности установить стандартное значение температуры, можно руководствоваться следующим правилом: при увеличении (уменьшении) температуры проявителя (обычно, фенидон в сочетании с гидрохиноном) на 1°С необходимо уменьшить (увеличить) время проявления приблизительно на 10%.

2. Промежуточная промывка. По истечении установленного времени необходимо прекратить процесс проявления. Для этого пленку, как правило, промывают в холодной проточной воде в течение 5-10сек. Более эффективным способом прерывания процесса проявления является, так называемая, "стоп-ванна" - обработка пленки в подкисленной среде (например, в 1,5%-ном растворе уксусной кислоты).

3. Фиксирование. После проявления изображения необходимо удалить невосстановленное серебро из эмульсии пленки, т.е. закрепить или фиксировать изображение. Для этого используется фиксирующий раствор (например, водный р-р тиосульфата натрия)

4. Окончательная промывка. После окончания процесса фиксирования из эмульсии пленки необходимо удалить соединения серебра, разложение которых при последующем ее хранении может привести к образованию разноцветных пятен на изображении. Для этого пленку следует промыть в проточной воде в течение не менее 15 минут

5. Сушка рентгеновских пленок. Заключительным этапом фотообработки медицинских рентгеновских пленок является их сушка. Этот процесс может проходить как в естественных условиях при комнатной температуре, так и в специальных сушильных шкафах с тепловентиляцией при температуре воздуха 55-60°С. При этом в атмосфере вокруг пленок не должно быть пыли или взвеси каких-либо мелких частиц.

Вид обработки в указанной последовательности	Время обработки	Температура, °С
Проявление	4 - 8 минут	20 ± 1
Промежуточная промывка	5 - 10 секунд	15 ± 5
Фиксирование	3 - 8 минут	20 ± 3
Окончательная промывка	не менее 15 минут	15 ± 5
Сушка	до полного высыхания	25 - 60

Автоматический способ фотообработки

Современным способом фотообработки медицинских рентгеновских пленок является использование проявочных автоматов рольного типа. Помимо несомненного удобства в работе проявочные автоматы обеспечивают высокую стабильность процесса фотообработки. 

В проявочных автоматах, в основном, происходят те же самые процессы, что и при ручном способе фотообработки, однако, при существеннобольших значениях температуры проявителя и фиксажа (не ниже 25°С) и меньших временах обработки. Время полного цикла с момента поступления пленки в проявочную машину до получения сухой рентгенограммы ("от сухого до сухого") не превышает нескольких минут. 

Таким образом, процессформирования рентгеновского изображения на аналоговом оборудовании представлен на схеме:


Критерии качества рентгеновского изображения
Качество рентгеновского снимка, с техническойточки зрения, определяется

• 
  правильность укладки
  
• 
  оптической плотностью почернения
  
• 
  контрастностью изображения
  
• 
  резкостью изображения
  
• 
  отсутствие артефактов
  

(Слева предоставлен качественный снимок хондросаркомы левой пяточной кости)

Под оптической плотностью почернения понимается плотность почернения рентгеновской пленки. На слишком светлых (прозрачных) или слишком темных (непрозрачных) рентгенограммах изображение видно очень плохо. Только при некоторых средних величинах оптических плотностей почернения определяется наилучшая различимость деталей рентгеновского изображения.

Под контрастностью понимается разность плотностей почернения двух соседних участков или деталей рентгеновского снимка. Контрастность изображения зависит от жесткости, т. е. энергии излучения. Чем мягче излучение, тем легче получить контрастную рентгенограмму, однако и при жестком, при правильно выбранной выдержке можно достичь хорошей контрастности снимков.Если рентгеновское изображение будет очень контрастным, то изучение рентгеновского снимка будет затруднено и наиболее мелкие детали останутся незамеченными. Необходимо стремиться не к максимальному контрасту, а к оптимальному, при котором обеспечивается наилучшая различимость деталей рентгеновского изображения. Максимальный контраст возможен лишь при работе на пониженных напряжениях. Восприятие контраста в значительной степени зависит от размеров деталей. Чем меньше размеры деталей исследуемого объекта, тем больше должна быть контрастность, и, наоборот, чем больше размеры деталей, тем при меньшей контрастности изображения они еще будут замечены нашим глазом.

Восприятие контраста также зависит от резкости изображения. Если деталь исследуемого объекта имеет резкие границы, то не требуется большой контрастности изображения и наоборот. Из сказанного следует — чем резче изображение, тем меньший контраст его может быть допущен без ущерба для качества рентгеновского снимка, и, наоборот. Под резкостью понимается четкость контуров рентгеновского изображения в целом или отдельных деталей его. Чем выше резкость рентгеновского изображения, тем легче просматриваются мелкие детали на рентгеновском снимке. Движения снимаемого объекта обусловливают динамическую нерезкость. Геометрическая нерезкость зависит от остроты фокуса рентгеновской трубки (чем больше оптическая площадь фокуса трубки, тем выше нерезкость), расстояния рентгеновская трубка — пленка (чем оно больше, тем меньше нерезкость), расстояния объект — пленка (чем оно меньше, тем меньше нерезкость), зернистости светочувствительного слоя пленки и зернистости усиливающих экранов (чем она меньше, тем меньше нерезкость).
Устройство цифрового рентгенодиагностического аппарата
Преобразование традиционной рентгенограммы в цифровой массив с последующей возможностью обработки рентгенограмм методами вычислительной техники стало распространенным процессом с появлением ЭВМ.

В цифровой рентгенологии могут найти применение два класса приемников изображения:

Приемники с непосредственным формированием изображения (прямое получение изображения). В матрице датчиков (чувствительных к X-лучам) рентгеновское излучение преобразуется в аналоговые электрические сигналы, которые проходя черезаналогово-цифровой преобразователь формируют цифровое изображение, которое и наблюдается на экране.

Приемники с частичной регистрацией изображения (непрямое получение изображения). В сцинтилляторе рентгеновское излучение преобразуется в световые фотоны, которые, попадая на матрицу диодов на базе аморфного кремния, создают скрытое электрическое изображение.

Принцип формирования цифрового изображения на всех приборах следующий.

Если на каждой единице площади аналогового изображения рассчитать среднюю оптическую плотность и поставить ей соответствующие числовые значения, то получим изображение в виде цифровой матрицы. Единицу площади цифрового изображения называют пикселем. Каждый пиксель имеет на матрице свой пространственные координаты. В памяти компьютера в двоичной системе счисления содержится информация про оптическую плотность и координаты каждого пикселя. Пространственно- разрешающая способность обычной рентгенографии обусловливается свойствами плёнки, флюоресцирующих экранов и геометрической нерезкостью. В цифровом же изображении все зависит от размеров пикселя, и матрицы детектора. Кроме того в цифровых системах одновременно можно получать снимки мягких и твёрдых объектов с достаточно высокой разрешающей способностью и с большим количество градаций серой шкалы.

Существующие системы цифровой рентгенографии по принципу детектирования бывают основных типов:

• 
  Цифровая рентгенография с экрана электронно-оптического преобразователя
  
• 
  Цифровая рентгенография на запоминающих люминофорах (цифровая люминесцентная рентгенография)
  
• 
  Цифровая рентгенография на полупроводниковых детекторах
  
• 
  Цифровая рентгенография на основе многокамерной ионизационной технологии
  

ЦИФРОВАЯ РЕНТГЕНОГРАФИЯ С ЭКРАНА ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (ЭОП) 

Электронно-оптический преобразователь (ЭОП) — это вакуумный фотоэлектронный прибор для преобразования невидимого глазом изображения (в инфракрасном/ультрафиолетовом/рентгеновском спектре) в видимое, либо для усиления яркости видимого изображения.

Простейший ЭОП представляет собой короткий стеклянный цилиндр. На одном его торце изнутри напылен фотокатод из вещества с малой работой выхода, то есть легко ионизирующегося под действием света. На другом торце напылен люминофор, то есть вещество, светящееся под ударами электронов. Специальная система электродов обеспечивает ускорение (то есть увеличение энергии) и размножение электронов на пути от фотокатода к люминофору. Для нормальной работы на эти электроды подаются определенные напряжения, вырабатываемые источником питания ЭОП.


Система рентгенографии с экрана ЭОП (рис. 5) состоит, как и обычная система электронно-оптического преобразования для просвечивания, из ЭОП, телевизионного тракта с высоким разрешением, рентгеновского высоковольтного генератора и рентгеновского излучателя


Рис.5 Цифровая рентгенография с экрана ЭОП 1-генератор; 2-рентгеновская трубка; 3-пациент; 4-ЭОП; 5-видеокамера; 6-аналого-цифровой преобразователь; 7-накопитель изображений; 8-видеопроцессор; 9-сеть; 10-цифро-аналоговый преобразователь; 11-монитор; 12-снимок; 13-рентгенолог.
Сюда же входит штатив для исследования, цифровой преобразователь изображения и другие компоненты. При обычной методике рентгенографии с экрана ЭОП с помощью 100 мм фотокамеры или кинокамеры переснимается оптическое изображение на выходном экране преобразователя. В цифровой же системе сигнал, поступающий с видеокамеры, аналого-цифровым преобразователем трансформируется в набор цифровых данных и передается в накопительное устройство. Затем эти данные, в соответствии с выбранными исследователем параметрами, компьютерное устройство переводит в видимое изображение. 
ЦИФРОВАЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ РЕНТГЕНОГРАФИЯ (ЦЛР) 

Применяемые в ЦЛР (рис.6) пластины-приемники изображения после их экспонирования рентгеновским излучением хранят скрытое изображение. Которое затем последовательно, точка за точкой, сканируются специальным лазерным устройством, а возникающий в процессе лазерного сканирования световой пучок трансформируется в цифровой сигнал. Интенсивность светового пучка, как и у обычных экранов, пропорциональна числу фотонов, поглощенных запоминающим люминофором. Скрытое изображение, которого осталось на экране, стирается интенсивным засвечиванием видимым светом, после чего экран можно многоразово использовать далее.


Рис.6 Цифровая люминесцентная рентгенография. 1-генератор; 2-рентгеновская трубка; 3-пациент; 4-запоминающая пластина; 5-транспортирующее устройство; 6-аналого-цифровой преобразователь; 7-накопитель изображений;8-видеопроцессор; 9-сеть; 10-цифро-аналоговый преобразователь; 11-монитор; 12-снимок; 13-рентгенолог.
После цифрового усиления контуров и контрастности элементов изображения оно лазерным принтером печатается на пленке или воспроизводится на телевизионном мониторе рабочей консоли. 

Люминесцентные пластины-накопители выпускаются в стандартных формах рентгеновской пленки, помещаются вместо обычных комплектов "пленка—усиливающий экран" в кассету и применяются в обычных рентгеновских аппаратах. Такая пластина обладает значительно большей экспозиционной широтой, а преобразователи характеризуются значительно большим пространственным разрешением. Этим способом можно получать достаточно контрастные изображения даже при резко сниженной экспозиционной дозе, нижним пределом которой является лишь уровень квантового шума. Поэтому даже при рентгенографии в палате у постели больного методика ЦЛР гарантирует получения качественного снимка. 

Особым преимуществом ЦЛР является передача малоконтрастных деталей, тогда как передача очень мелких деталей, таких, например, как микрокальцинаты в молочной железе, остается прерогативой рентгенографии на рентгеновской пленке. 
ЦИФРОВАЯ ПОЛУПРОВОДИМАЯ РЕНТГЕНОГРАФИЯ
Считается, что качество цифрового изображения можно существенно улучшить, применяя метод прямой регистрации рентгеновских лучей электронным детектором, который работает вместе с компьютером. Цифровая полупроводниковая рентгенография включает рентгенографию: цифровую селеновую; цифровую на основе полноформатной матрице; цифровую на основе линейки детекторов.
Селеновая цифровая рентгенография


Рис.7 Цифровая селеновая рентгенография. 1-генератор; 2-рентгеновская трубка; 3-пациент; 4-селеновый барабан; 5-сканирующие электроды и усилитель; 6-аналого-цифровой преобразователь; 7-накопитель изображений; 8-видеопроцессор; 9-сеть; 10-цифро-аналоговый преобразователь; 11-монитор; 12-снимок; 13-рентгенолог.

Селеновые детекторы представляют собой новейшую систему цифровой рентгенографии (рис. 7). Основной частью такого устройства служит детектор в виде барабана, покрытого слоем аморфного селена. Преимуществом селенового детектора является высокий коэффициент отношения сигнал/шум, отличная контрастность. 

Цифровая рентгенография на основе полноформатной матрицы

Детектор матрицы состоит из специального сцинтилляционного экрана, прямо соединённого с комплексом фотодиодов с помощью оптоволокна. Регистрация икс-лучей происходит за счёт их конверсии сцинтилляционным покрытием в видимый свет. Уникальной особенностью матрицы является быстрое считывание информации - до 30 изображений в секунду, что обеспечивает её применение в рентгенографии и флюороскопии. Из недостатков следует упомянуть о низкой радиационной стойкости матрицы.

Цифровая рентгенография на основе линейки детекторов





Трудности создания полноформатной матрицы с прямым детектированием икс-лучей, которая отвечала бы всем характеристикам в рентгенологии, простимулировали появление детекторов, которые работают по принципу сканирования. В этих приборах детекторы размещены в виде линейки и являют собою счётчики, которые измеряют интенсивность гамма квантов. Сканирование осуществляется с помощью одновременного перемещения рентгеновского излучателя, коллиматора и детектора в вертикальной плоскости. При этом исследуемая область сканируется плоским лучеподобным рентгеновским пучком. Лучи, которые проходят сквозь тело пациента, попадают на входное окно детектора. После обработки информации со всех рядков и кадров формируется цифровое изображение, которое отображает интенсивность рентгеновского излучения после прохождения сквозь ткани пациента. Недостатком можно считать низкое время сканирования, которое составляет 5 - 10 секунд

ЦИФРОВАЯ РЕНТГЕНОГРАФИЯ НА ОСНОВЕ МНОГОКАМЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Принцип роботы этих устройств заключается в считывании рентгеновского изображения цифровыми камерами на основе ПЗЗ - матриц из люминесцентного экрана. Использование нескольких камер (от 4 до 36) позволяет повысить пространственно разрешающую способность. Изображения, полученные с каждой из камер при обработке компьютером "сшиваются" и формируют диагностическое изображение, которое отображается на экране монитора рабочей станции.




Слева цифровой снимок, демонстрирующий

перелом правого седалищного бугра

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ПРЕИМУЩЕСТВА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ

Главное преимущество цифровых рентгенографических систем по сравнению с обычными системами заключается в том, что цифровая система может обеспечивать более эффективную утилизацию дозы. К преимуществам цифровых рентгенографических систем также относятся: цифровое отображение изображения с возможностью пост-обработки (в распоряжении оператора имеются различные алгоритмы для обработки изображения с целью оптимального использования возможностей систем отображения.Цифровое отображение при его компьютерной обработке позволяет извлечь количественную и качественную информацию и таким образом перейти от интуитивно-эмпирического способа изображения к объективно измеренному); пониженная доза облучения (если в обычной рентгенологии доза облучения зависит от чувствительности приемника изображения и динамического диапазона пленки, то в цифровой рентгенологии оба этих показателя могут оказаться несущественными.Снижения дозы можно достичь установкой экспозиции, при которой поддерживается требуемый уровень шума в изображении); цифровое хранение и передача.
Существенным преимуществам цифровой рентгенографии перед экранно-пленочным процессом являются простота и скорость получения изображения. Изображение становится доступным анализу врачом-рентгенологом в момент окончания экспозиции. 
Другое преимущество цифровой рентгенологии - в возможности полного отказа от рентгеновской пленки и связанного с ней фотохимического процесса. Это делает рентгенологическое исследование экологически чище, быстрее, качество изображений стабильнее. Приведенные соображения с достаточной наглядностью демонстрируют прогрессивность внедрения в практику цифровой рентгенографии, которая сможет перевести диагностическую рентгенологию на новый более высокий технологический уровень. Отказ от дорогостоящих расходных материалов обнаруживает и ее высокую экономическую эффективность, что в сочетании с возможностью уменьшения лучевых нагрузок на пациентов делает ее применение в практике особенно привлекательным.
Таким образом, формирование рентгеновского изображения на цифровом оборудовании представлено на схеме:


Рентгеноскопия
(рентгеновское просвечивание) – один из основных методов рентгенологического исследования, основанный на получении рентгеновского изображения на флуоресцентном экране или телевизионном экране рентгеновской установки.
При этом исследовании рентгеновские лучи попадают на усилитель рентгеновского изображения, в состав которого входит электронно-оптический преобразователь (если речь об аналоговом оборудовании).
Вывод изображения на экран монитора не требует световой адаптации исследователя, а также затемненного помещения. В дополнение, возможна дополнительная обработка изображения и его регистрация на видеопленке или памяти аппарата. А также рентгенотелевизионное просвечивание позволяет существенно снизить дозу облучения исследователя за счет вынесения рабочего места за пределы комнаты с рентгеновским аппаратом.
Преимущества
Главным преимуществом перед рентгенографией является факт исследования в реальном масштабе времени. Это позволяет оценить не только структуру органа, но и его смещаемость, сократимость или растяжимость, прохождение контрастного вещества, наполняемость. Метод также позволяет достаточно быстро оценить локализацию некоторых изменений, за счет вращения объекта исследования во время просвечивания (многопроекционное исследование). Рентгеноскопия позволяет контролировать проведение некоторых интервенционных вмешательств.
Недостатки
Относительно высокая доза облучения по сравнению с рентгенографией — практически нивелирован с появлением новых цифровых аппаратов, снижающих дозовую нагрузку в сотни раз.
Цифровая рентгеноскопия

Главными отличиями от пленочных рентгенографических технологий являются способность производить цифровую обработку рентгеновского изображения и сразу выводить на экран монитора или записывающее устройство с записью изображения, например, на бумагу.

Цифровые технологии в рентгеноскопии реализуются:

• 
  Полнокадровым методом
  
• 
  Сканирующим методом