Цифровые технологии получения рентгеновского изображения.
Виды и принцип формирования.

Белова И.Б. Китаев В.М., Щетинин В.В.
   Термин "цифровая рентгенография" применяется к методам, при которых рентгеновское изображение преобразуется в цифровой сигнал. Принцип формирования цифрового изображения на всех приборах одинаков. Если на каждой единице площади аналогового изображения рассчитать среднюю плотность почернения и поставить соответственно этой плотности числовые значения, то мы получим изображение в виде цифровой матрицы. Таким образом, матрица видимого изображения складывается из отдельных мельчайших элементов - пикселов (неологизм от picture- рисунок и cell - ячейка). Каждый пиксел имеет в матрице свои пространственные координаты (ряд и колонку), которые соответствуют расположенному в теле пациента элементарному объему - вокселу (volume element).
   Для показа изображения цифровая матрица вновь трансформируется в матрицу видимых элементов изображения - пикселов На матрице пиксел представляет собой четырехугольник с высотой равной расстоянию между двумя оттенками серой шкалы и шириной, равной одному шагу вдоль линии матрицы. Размер ячейки матрицы (пиксела) цифрового изображения должен зависеть от размера самой мелкой из имеющих диагностическое значение деталей.
   Цифровая технология обладает рядом преимуществ, среди которых прежде всего можно отметить оптимизацию плотности изображения (анализ большого числа оттенков серой шкалы), возможность его математической обработки с помощью различных программ, передача изображения на расстояния и удобное архивирование. Число возможных оттенков серой шкалы в диапазоне между черным и белым определяется динамическим диапазоном и отражает контрастное разрешение цифрового изображения. В цифровых системах величина динамического диапазона позволяет правильно отражать разницу плотностей в соотношении 1:1000, что значительно выше фотографической широты обычной рентгеновской пленки,, поскольку последняя может отразить разницу плотностей в максимальном соотношении 1:20.
   Все существующие или находящиеся в стадии разработки системы цифровой рентгенографии делятся по принципу детектирования рентгеновского излучения на пять основных видов. 1. Системы с оцифровкой рентгеновского электронного изображения с использованием УРИ (усилителя рентгеновского изображения), 2. Цифровая рентгенография с использованием систем на запоминающих люминофорах. 3. Цифровая селеновая рентгенография. 4. Цифровая рентгенография на основе линейных преобразователей (газовых или полупроводниковых). 5. Цифровая рентгенография на основе полноформатной матрицы. Некоторые исследователи к системам для цифровой рентгенографии относят цифровые сканеры, предназначенные для апостериорной обработки обычных рентгенограмм.
   В настоящее время самой распространенной системой является цифровая рентгеноскопия и рентгенография, получаемая методом оцифровки рентгеновского электронного изображения. Во всех этих системах аналоговые сигналы после оцифровки записываются в виде цифровой матрицы изображения. Их значения заносятся в память компьютера и подвергаются дальнейшей обработке. Для получения изображения цифровое значение каждого пиксела трансформируется в точку определенной яркости на экране электронно-лучевой трубки или в определенную оптическую плотность на твердой копии изображения. Основным недостатком подобных систем является малый размер рабочего поля УРИ.
   Второе по частоте распространение получила цифровая рентгенография на запоминающих люминофорах. Данный метод основан на фиксации рентгеновского изображения запоминающими люминофорами. Экран, покрытый запоминающим люминофором, внешне похож на обычный усиливающий экран и функционирует сходным образом, запоминая информацию в виде скрытого рентгеновского изображения для последующего ее считывания и воспроизведения. Скрытое изображение на таком экране способно сохраняться длительное время (до 6 часов). Считывание его производится инфракрасным лазером, под действием которого происходит освобождение накопленной на люминофорах энергии в виде вспышек света. Эти вспышки видимого света преобразуются с помощью фотоэлектронного умножителя в серию электрических сигналов и далее через аналого-цифровой преобразователь " в цифровые сигналы, чтобы образовать бинарную матрицу, отражающую яркостные показатели каждого пиксела. Оставшееся на экране скрытое изображение стирается интенсивной засветкой видимым светом, после чего экран можно использовать вновь, многократно.
   Считается, что качество цифрового изображения можно существенно улучшить, применяя метод прямой регистрации рентгеновского излучения с помощью детектора, работающего в непосредственной связи с компьютером. Одним из вариантов прямого детектирования рентгеновского излучения является цифровая селеновая рентгенография. Она представляет собой систему, основной частью которой служит детектор в виде барабана покрытого слоем аморфного селена. Селеновая рентгенография в настоящее время используется только в системах рентгенографии грудной клетки.
   Таким образом, из краткого обзора о цифровых методах рентгеновских изображений вытекает, что к настоящему времени наиболее распространенными являются системы с оцифровкой рентгеновского электронного изображения. Однако возможности их ограничены малым и размером рабочего поля электронно-оптического преобразователя. Последнее обстоятельство компенсируется методом сшивания изображения, который используется в приборах для исследования грудной полости.
   Меньшее распространение получили технологии, работающие на основе запоминающих люминофоров. Их широкое внедрение, прежде всего, ограничивается высокой стоимостью.
   В последние годы, особенно, в нашей стране получает практическое применение полупроводниковая и газовая рентгенография, работающие по принципу сканирующей линейки. Несмотря на не очень высокое линейное разрешение, эти технологии имеют ряд существенных преимуществ, которые, прежде всего, определяются большой площадью изображения, низкой себестоимостью приборов и чрезвычайно малой дозой облучения, необходимой для производства изображения. Эти положительные качества являются определяющими для широкого использования указанной технологии, в первую очереди в установках для исследования грудной клетки, как с целью профилактических осмотров, так и для диагностики.