< Обратно

Цифровая радиография на основе фосфора

 

Цифровая радиография на основе фосфора (CR — Computed Radiography) — это современный метод получения рентгеновских изображений с использованием фосфорных пластин вместо традиционной плёнки. Данная технология сочетает преимущества цифровой обработки данных с мобильностью и доступностью. 

 

Fujifilm CR-IR 363

 

Принцип работы

Фосфорная пластина (на основе бромида бария или аналогичных фотолюминесцентных материалов) подвергается воздействию рентгеновских лучей. Энергия лучей поглощается фосфором, переводя электроны в метастабильное состояние — формируется "скрытое изображение". Затем пластина помещается в сканер, где лазер стимулирует высвобождение накопленной энергии. При этом электроны возвращаются в основное состояние, испуская свет (фотолюминесценция). Этот свет регистрируется фотоумножителем и преобразуется в цифровой сигнал. Полученные данные обрабатываются программным обеспечением. Возможна коррекция контраста, яркости, применение фильтров для улучшения детализации. После считывания, пластина облучается ярким светом для удаления остаточной энергии, после чего её можно использовать повторно.

 

Устройство кассеты

 

Кассеты на основе фосфора (CR-кассеты) — это ключевой элемент системы цифровой радиографии (CR), заменяющий традиционные плёночные кассеты. Они обеспечивают регистрацию рентгеновского излучения и преобразование его в цифровое изображение.

 

Кассета состоит из нескольких слоёв, каждый из которых выполняет определённую функцию:

• Полимерный защитный слой (например, полиэстер или поликарбонат). Защитный слой защищает фосфорную пластину от механических повреждений, влаги, пыли и УФ-излучения. Слой должен быть прозрачнен для рентгеновских лучей, чтобы не искажать изображение.

• Фосфорный (люминофорный) слой, который состоит из фотолюминесцентных кристаллов. Этот слой поглощает энергию рентгеновских лучей и сохраняет её в виде "скрытого изображения". Кристаллы распределены в полимерной матрице (например, полиуретан) для формирования равномерного слоя толщиной 100–300 мкм. Чем крупнее кристаллы, тем выше чувствительность, но ниже разрешение.

• Подложка (основа) выполненная из пластика (полиэтилентерефталат) или металла (алюминий).Подложка обеспечивает механическую стабильность пластины. Металлическая подложка может экранировать рассеянное излучение, улучшая качество изображения.

• Светоизолирующий слой, сосоящий из тёмного полимера или металлической фольги. Светоизолирующий слой защищает фосфорный слой от засветки окружающим светом, который может вызвать потерю данных.

• Электропроводящий слой (опционально). Предотвращает накопление статического заряда при сканировании.

 

Устройство CR кассеты фирмы Kodak

 

CR-кассеты стандартизированы (например, 18×24 см, 24×30 см) и совместимы с большинством рентгеновских аппаратов. Пластины могут быть как жёсткими (для стационарных систем), так и гибкими (для сложных анатомических областей). Часто кассеты содержат RFID-метки или штрих-коды для автоматической идентификации пациента или параметров исследования.

 

Принцип получения изображения

 

Считывание информации с CR-кассет — это многоступенчатый процесс, который преобразует "скрытое изображение", сохранённое в фосфорном слое, в цифровые данные.

После экспонирования рентгеновскими лучами кассета помещается в CR-сканер. Перед сканированием выполняется автоматическая проверка целостности пластины и её идентификация (через RFID или штрих-код). Сканер автоматически открывает кассету и извлекает пластину. Важно, чтобы процесс происходил в затемнённом помещении или защищённом от света лотке, чтобы избежать засветки.

 

Устройство аппарата Kodak/Carestream CR Classic

Лазерный луч определённой длины волны (обычно 680–780 нм, полупроводниковые лазеры) сканирует поверхность пластины. Фотоны лазера передают энергию электронам, "застрявшим" в метастабильных состояниях кристаллов фосфора. При возвращении в основное состояние электроны испускают свет с меньшей длиной волны (синий/фиолетовый диапазон, ~390–400 нм). Интенсивность свечения пропорциональна количеству поглощённой рентгеновской энергии, что позволяет воссоздать распределение плотности объекта. Лазер движется по пластине построчно с помощью вращающегося полигонального зеркала или линейного привода. Каждая точка пластины испускает световой импульс при проходе лазера. Излучениение с меньшей длинной волны детектируются при помощи фотоумножителя или кремниевых фотодиодов. Фотодетектор преобразует свет в электрический ток, пропорциональный его интенсивности. Аналоговый сигнал от фотодетектора преобразуется в цифровой при помощи аналогово-цифрового преобразователя. АЦП присваивает каждой точке значение яркости, формируя матрицу пикселей. Разрешение изображения зависит от шага сканирования: например, при размере пластины 35×43 см и шаге 50 мкм получается изображение 7000×8600 пикселей.

 

Считывание информации с CR-кассет — это сложный процесс, сочетающий лазерные технологии, оптику и цифровую обработку сигналов. Его эффективность зависит от точности оборудования и состояния пластин. Несмотря на появление DR-систем, CR остаётся популярным благодаря гибкости и возможности интеграции в существующую рентгеновскую инфраструктуру.

 

Полезные ссылки:

1. Литература. Лучевая диагностика.

2. Документация. CR системы.