К определению динамического диапазона цифровых рентгеновских приемников

ГлавнаяСтатьи докторуРентгенология → К определению динамического диапазона цифровых рентгеновских приемников

Одним из основных преимуществ цифровых рентгеновских приемников перед пленочными является их широкий динамический диапазон. В России многие годы сохраняется предложенная А. Клеммом методика определения динамического диапазона [1]. В соответствии с этой методикой динамический диапазон рентгеновских приемников определяют наибольшей величиной отношения интенсивностей в рентгеновском изображении, при котором на каждом из уровней еще различаются крупные детали 5% контраста. Стандартом № 01-22-04 ГУНВНИИИМТ эта же методика распространена на приемники рентгеновского изображения рентгеновских диагностических аппаратов с цифровой регистрацией изображений [7].

В публикациях наблюдается большой разброс в динамическом диапазоне цифровых приемников, которые построены по одним и тем же принципам [2-5]. Например, для сканирующих аппаратов указывается динамический диапазон от 100 до 1600 раз [2-5]. Такое резкое расхождение в динамических диапазонах на аппаратах одного класса, вероятно, связано с тем, что на аппаратах, показавших очень большой динамический диапазон, измерения производились с нарушением общепринятой стандартизированной методики.

Фактически стандартизированная методика характеризует градационную разрешающую способность приемника, только при испытаниях вместо градационного клина с контрастом между ступенями Kn = 5% используют упрощенный тест, по которому определяют интенсивность между первой (Iмакс) и последней (Iмин) видимой ступенью. Действительно, по измеренному динамическому диапазону Д = Iмакс / Iмин можно вычислить число различимых градаций m клина 5% контраста по соотношению:

m = logД / log(1+Kn) (1)

В стандарте ВНИИИМТ № 01-22-04 рекомендован тест, в котором фиксировано 4 динамических диапазона (Д = 50, 100, 200, 400), что в соответствии с (1) эквивалентно различению соответственно 80, 94, 109 и 123 градаций клина 5% контраста между ступенями. Таким образом, широкий динамический диапазон свидетельствует о хорошей передаче полутонов как в мягких, так и в плотных тканях.

Учитывая указанный выше большой разброс данных литературы о динамическом диапазоне цифровых приемников, дадим теоретическую оценку минимально необходимого и желательного динамического диапазона.

Необходимый динамический диапазон определяется параметрами формируемого теневого изображения на входе приемника: его контрастом и средней интенсивностью. Оценим величину этого контраста при обследованиях органов пациента. В современных медицинских рентгеновских аппаратах используются напряжения на рентгеновской трубке от 40 до 150 кВ. При этом экспериментально установлено, что в зависимости от толщины пациента напряжение и фильтрация излучения выбираются в соответствии с соотношением µ эф Х= 3,5-4 [1], где µ эф — эффективный коэффициент линейного ослабления; X — толщина пациента. Тогда максимально возможный контраст входного изображения будет равен:

Д= Iмакс / Iмин = I / IY-µэф X = Yµэф X = Y4 = 54   (2)

Здесь не учтено рассеянное объектом излучение, попадающее на приемник, которое снижает Д. Если учесть, что проникающая способность большинства медицинских объектов ограничена эквивалентной алюминиевой толщиной 40 мм, то динамический диапазон в 54 раза хорошо совпадает с экспериментальными результатами Э. Б. Козловского [6] для напряжения на рентгеновской трубке 99 кВ. Только в случаях, когда в рабочее поле приемника попадают шторки диафрагмы, проводятся исследования с применением контрастирующих веществ, и если в теле пациента имеются металлические предметы (пули, осколки и др.), контраст входного изображения может превышать указанную величину.

Динамический диапазон рентгенографических комплексов экран-пленка равен 30-40 [5] при строго фиксированной экспозиции, соответствующей середине характеристической кривой пленки. Поэтому пленка не может передать максимальный контраст входного изображения, что приводит к потере градаций в мягких или плотных тканях. Если эти градации существенны для диагноза, то необходимо делать дополнительные снимки. Так как для рентгенографического комплекта оптимальная экспозиционная доза строго фиксирована, то при передержке или недодержке экспозиции получаются бракованные снимки, что влечет за собой необходимость повторной съемки. Для исключения брака минимальное значение динамического диапазона для цифровых аппаратов целесообразно принять равным 100 раз, что, как видно из соотношения (2), приблизительно в 2 раза превышает максимальный контраст входного рентгеновского изображения большинства медицинских объектов. За увеличение динамического диапазона цифровых приемников выше 100 можно привести следующие доводы. В общей рентгенологии на пленочных аппаратах применяются рентгенографические комплекты с чувствительностью 100, 200, 400, 800, 1000 (по международной классификации), что соответствует экспозиционным дозам приблизительно от 1 мР до 100 мкР соответственно. Такой набор рентгенографических комплектов определяется разными требованиями к детальности снимков различных органов. Чем ниже чувствительность рентгенографического комплекта, тем выше его разрешающая способность и контрастная чувствительность и наоборот. Все вместе рентгенографические комплекты, каждый из которых имеет динамический диапазон 30, перекрывают динамический диапазон в 320 раз.

Чтобы перекрыть возможности пленочных аппаратов с полным набором рентгенографических комплектов, динамический диапазон цифровых приемников должен превосходить суммарный диапазон рентгенографических комплектов, т. е. быть немного более 320. Это особенно важно для цифровых приемников, у которых имеется возможность обмена между чувствительностью и разрешающей способностью. Такую возможность имеют приемники, построенные по схеме экран-оптикА-ПЗС матрица.

Дальнейшее расширение динамического диапазона вряд ли целесообразно по двум причинам. Величину дозы, которая задает границу динамического диапазона снизу, определяют шумы. Эксперименты показывают, что различить крупную деталь 5% контраста на фоне шумов, включающих шум входного рентгеновского потока, шум рассеянного излучения и аддитивный шум приемника, можно с вероятностью, близкой к 1, если доза на входе приемника не менее 5 мкР.

Верхняя граница динамического диапазона определяется допустимой дозой на снимке. По общепринятым нормам она не может быть более 2 мР. Таким образом, динамический диапазон в 500 раз является предельной величиной.

Отметим, что часто верхняя граница динамического диапазона определяется не допустимой дозой, а сигналом насыщения самого узкого звена, входящего в приемник изображения, что имеет место, например, в рентгенографических комплектах и цифровых приемниках на рентгеновских электронно-оптических преобразователях. Во всех классах цифровых приемников число уровней квантования аналогового сигнала не должно приводить к снижению градационной разрешающей способности аппарата.

dus 3 edan цена

АПТЕКА ИФК

Рейтинг пластических хирургов 2016

Материалы, размещенные на данной странице, носят исключительно информационный характер, предназначены для образовательных целей и не могут использоваться пользователями сайта для постановки диагноза и выбора метода лечения. Диагностику и лечение должен проводить только лечащий врач. Администрация сайта не несёт ответственности за возможные негативные последствия, возникшие в результате использования информации, размещенной на сайте http://medafarm.ru/.