усилитель рентгеновского изображения
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( июнь 2010 г. ) |
Рентгеновский усилитель изображения (XRII) — это усилитель изображения , который преобразует рентгеновские лучи в видимый свет с более высокой интенсивностью , чем это могут сделать более традиционные флуоресцентные экраны. Такие усилители используются в системах рентгеновской визуализации (таких как флюороскопы ), чтобы обеспечить преобразование рентгеновских лучей низкой интенсивности в удобный яркий видимый свет. Устройство содержит входное окно с низким поглощением/рассеянием, обычно алюминиевое, входной флуоресцентный экран, фотокатод, электронную оптику, выходной флуоресцентный экран и выходное окно. Все эти детали монтируются в условиях высокого вакуума внутри стекла или, в последнее время, металла/керамики. Благодаря своему усиливающему эффекту он позволяет зрителю легче увидеть структуру отображаемого объекта, чем только флуоресцентные экраны, изображения которых тусклые. XRII требует более низких поглощенных доз из-за более эффективного преобразования квантов рентгеновского излучения в видимый свет. Это устройство было впервые представлено в 1948 году. [1]
Операция
[ редактировать ]
Общая функция усилителя изображения заключается в преобразовании падающих рентгеновских фотонов в световые фотоны достаточной интенсивности для обеспечения видимого изображения. Это происходит в несколько этапов. Входное окно выпуклой формы изготовлено из алюминия для минимизации рассеяния рентгеновских лучей. Толщина окна 1 мм. Когда рентгеновские лучи проходят через алюминиевые окна, они сталкиваются с входным люминофором , который преобразует рентгеновские лучи в световые фотоны. Толщина входного люминофора в диапазоне от 300 до 450 микрометров обеспечивает компромисс между эффективностью поглощения рентгеновских лучей и пространственным разрешением. Более толстый входной люминофор имеет более высокую эффективность поглощения, но плохое пространственное разрешение, и наоборот. Активированный натрием йодид цезия обычно используется из-за его более высокой эффективности преобразования благодаря высокому атомному номеру и массовому коэффициенту затухания по сравнению с сульфидом цинка-кадмия. Входной люминофор расположен в небольших трубках, что позволяет фотонам проходить через трубку без рассеяния, что улучшает пространственное разрешение. [2] Световые фотоны затем преобразуются в электроны с помощью фотокатода. Фотокатод состоит из цезия сурьмы, который должен соответствовать фотонам, производимым входным люминофором, тем самым максимизируя эффективность производства фотоэлектронов. Фотокатод имеет толщину 20 нм с эффективностью поглощения от 10 до 15%. [2]
Разность потенциалов (25–35 киловольт), создаваемая между анодом и фотокатодом, ускоряет эти фотоэлектроны, в то время как электронные линзы фокусируют луч до размера выходного окна. Выходное окно обычно изготавливается из активированного серебром сульфида цинка и кадмия и преобразует падающие электроны обратно в фотоны видимого света. [2] На входном и выходном люминофорах количество фотонов умножается на несколько тысяч, так что в целом получается большой выигрыш по яркости. Это усиление делает усилители изображения очень чувствительными к рентгеновским лучам, поэтому для рентгеноскопических процедур можно использовать относительно низкие дозы. [3] [4] [5] [6]
История
[ редактировать ]Усилители рентгеновского изображения стали доступны в начале 1950-х годов, и их можно было просматривать через микроскоп. [7]
Просмотр продукции осуществлялся через зеркала и оптические системы до появления телевизионных систем в 1960-х годах. [8] Кроме того, выходные данные можно было зафиксировать на системах с 100-миллиметровой пленочной камерой с использованием импульсных выходных сигналов рентгеновской трубки, аналогично обычному рентгенографическому облучению; разница заключалась в том, что изображение для записи на фильм предоставляла кассета II, а не кассета с киноэкраном.
Размер входных экранов варьируется от 15 до 57 см, наиболее распространенными являются 23 см, 33 см и 40 см. В каждом усилителе изображения фактический размер поля можно изменить с помощью напряжения, приложенного к внутренней электронной оптике, для достижения увеличения и уменьшения размера изображения. Например, для 23 см, обычно используемых в кардиологии, можно установить формат 23, 17 и 13 см. Поскольку размер выходного экрана остается фиксированным, создается впечатление, что выходные данные «увеличивают» входное изображение. Высокоскоростная оцифровка с использованием аналогового видеосигнала появилась в середине 1970-х годов, а в середине 1980-х годов была разработана импульсная рентгеноскопия с использованием рентгеновских трубок с быстрым переключением низких доз и быстрым переключением. В конце 1990-х годов усилители изображения начали заменяться плоскопанельными детекторами (FPD) на рентгеноскопических аппаратах, создавая конкуренцию усилителям изображения. [9]
Клинические применения
[ редактировать ]Мобильные рентгеноскопические аппараты «С-дуги» часто в просторечии называют усилителями изображения (или УИ). [10] однако, строго говоря, усилитель изображения — это лишь одна часть устройства (а именно детектор).
Рентгеноскопия с использованием рентгеновского аппарата с усилителем изображения находит применение во многих областях медицины. Рентгеноскопия позволяет просматривать живые изображения, что хирургическое вмешательство под визуальным контролем делает возможным . Обычное применение включает ортопедию , гастроэнтерологию и кардиологию . [11] Менее распространенные области применения могут включать стоматологию . [12]
Конфигурации
[ редактировать ]
Система, содержащая усилитель изображения, может использоваться либо как стационарное оборудование в специальном помещении для просмотра, либо как мобильное оборудование для использования в операционной . Мобильная рентгеноскопическая установка обычно состоит из двух устройств: генератора рентгеновского излучения и детектора изображения (II) на подвижной С-дуге, а также отдельной рабочей станции, используемой для хранения изображений и управления ими. [13] Пациента располагают между двумя руками, обычно на рентгенопрозрачной кровати. Стационарные системы могут иметь кронштейн, установленный на потолочном портале, с отдельной зоной управления. В большинстве систем, выполненных в виде C-образных дужек, усилитель изображения может располагаться над или под пациентом (с рентгеновской трубкой ниже или выше соответственно), хотя некоторые статические системы в помещении могут иметь фиксированную ориентацию. [14] С точки зрения радиационной защиты предпочтительнее работать под диваном (рентгеновская трубка), поскольку это снижает количество рассеянного излучения на операторов и рабочих. [15] [16] Также доступны меньшие по размеру «мини» мобильные c-дуги, которые в основном используются для визуализации конечностей, например, при небольших операциях на руках . [17]
Плоские детекторы
[ редактировать ]Плоские детекторы являются альтернативой усилителям изображения. Преимущества этой технологии включают в себя: меньшую дозу облучения пациента и повышенное качество изображения, поскольку рентгеновские лучи всегда импульсные, и отсутствие ухудшения качества изображения с течением времени. Несмотря на то, что FPD стоит дороже, чем системы II/TV, примечательные изменения в физическом размере и доступности для пациентов того стоят, особенно при работе с педиатрическими пациентами. [9]
Сравнение функций систем II/TV и FPD
[ редактировать ]| Особенность [9] | Цифровая плоская панель | Обычный II/ТВ |
| Динамический диапазон | Широкий, около 5000:1 | Ограничено ТВ, около 500:1 |
| Геометрическое искажение | Никто | Подушечка для булавок и S-образное искажение |
| Размер детектора (объемный) | Тонкий профиль | Громоздкий, значительный, с большим полем обзора |
| Угол обзора области изображения | 41 х 41 см | Диаметр 40 см (на 25 % меньше площади) |
| Качество изображения | Лучше в высоких дозах | Лучше в низкой дозе |
См. также
[ редактировать ]- Детектор рентгеновского излучения - прибор, который может измерять свойства рентгеновских лучей.
- Ротационная ангиография - метод медицинской визуализации, основанный на рентгеновских лучах.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Крестель, Эрих (1990). Системы визуализации для медицинской диагностики . Берлин и Мюнхен: Siemens Aktiengesellschaft. стр. 318–327. ISBN 3-8009-1564-2 .
- ^ Jump up to: а б с Ван, Цзихун; Блэкберн, Тимоти Дж. (сентябрь 2000 г.). «Учебное пособие по физике AAPM/RSNA для жителей». Радиографика . 20 (5): 1471–1477. doi : 10.1148/radiographics.20.5.g00se181471 . ПМИД 10992034 .
- ^ Хинди, Уильям Р.; Ритенур, Э. Рассел (2002). Физика медицинской визуализации (4-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons. п. 237. ИСБН 9780471461135 .
- ^ Шаген, П. (31 августа 1979 г.). «Усилители рентгеновского изображения: конструкция и будущие возможности». Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 292 (1390): 265–272. Бибкод : 1979RSPTA.292..265S . дои : 10.1098/rsta.1979.0060 . S2CID 122975544 .
- ^ Бронзино, Джозеф Д., изд. (2006). Медицинские приборы и системы (3-е изд.). Хобокен: CRC Press. стр. 10–5. ISBN 9781420003864 .
- ^ Сингх, Харикбал; Сасане, Амол; Лодха, Рошан (2016). Учебник радиологической физики . Нью-Дели: JP Medical. п. 31. ISBN 9789385891304 .
- ^ Эйрт, Греция (31 августа 1979 г.). «Усилители рентгеновского изображения: применение и текущие ограничения». Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 292 (1390): 257–263. Бибкод : 1979RSPTA.292..257A . дои : 10.1098/rsta.1979.0059 . S2CID 119912616 .
- ^ «Рентгенография в 1960-е годы» . Британский институт радиологии . Проверено 5 января 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с Зайберт, Дж. Энтони (22 июля 2006 г.). «Плоские детекторы: насколько они лучше?» . Детская радиология . 36 (С2): 173–181. дои : 10.1007/s00247-006-0208-0 . ПМЦ 2663651 . ПМИД 16862412 .
- ^ Креттек, Кристиан; Ашеманн, Дирк, ред. (2006). «Использование рентгеновских лучей в операционной». Методы позиционирования в хирургическом применении . Берлин: Шпрингер. п. 21. дои : 10.1007/3-540-30952-7_4 . ISBN 978-3-540-25716-5 .
- ^ «Флюороскопия: предпосылки, показания, противопоказания» . Медскейп . 7 апреля 2016 года . Проверено 5 января 2017 г.
- ^ Узбельгер Фельдман, Д; Ян, Дж; Сусин, К. (2010). «Систематический обзор использования рентгеноскопии в стоматологии». Китайский журнал стоматологических исследований . 13 (1): 23–9. ПМИД 20936188 .
- ^ «Рентгеноскопия: эксплуатация и безопасность мобильной установки» (PDF) . Американское общество радиологических технологов . Проверено 21 мая 2017 г.
- ^ Бушберг, Джеррольд Т.; Зайберт, Дж. Энтони; Лейдхольдт, Эдвин М.; Бун, Джон М. (28 декабря 2011 г.). Основная физика медицинской визуализации . Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 283. ИСБН 9781451153941 .
- ^ Смит, Артур Д. (2007). Учебник Смита по эндоурологии . PMPH-США. п. 13. ISBN 9781550093650 .
- ^ Митчелл, Эрика Л.; Фьюри, Патрисия (январь 2011 г.). «Профилактика лучевых поражений при медицинской визуализации» . Журнал сосудистой хирургии . 53 (1): 22С–27С. дои : 10.1016/j.jvs.2010.05.139 . ПМИД 20843625 .
- ^ Атвал, Джордж С.; Буэно, Рубен А.; Вулф, Скотт В. (ноябрь 2005 г.). «Радиационное воздействие в хирургии кисти: мини- и стандартная С-дуга». Журнал хирургии руки . 30 (6): 1310–1316. дои : 10.1016/j.jhsa.2005.06.023 . ПМИД 16344194 .