Цифровой рентген. Как это устроено?

В больницах сегодня цифровые аппараты уже не новинка. Широкое распространение получили компьютерная томография и цифровая рентгенография. Однако живы еще и прадедушки - пленочные рентгеновские аппараты. Тем не менее, молодая цифровая рентген технология все же начинает вытеснять прежнюю, исправно служившую нам более ста лет, с ее рентгеновскими пленками.

Сейчас имеются несколько вариантов цифровых методов. Все они, как и прежний аналоговый, включают в себя тот же самый источник рентгеновского излучения, но теперь для получения изображения вовсе не нужно проявлять экспонированную пленку в специальной лаборатории.

Цифровое изображение сразу появляется на экране благодаря полупроводниковым приемникам, может считываться и запоминаться. Рентгеновское излучение, прошедшее через обследуемый объект, воздействует на переносную кассету, размещенную в считывающем устройстве.

Цифровая система детектирования значительно дороже обычной аналоговой. Зато экономит время на обработку пленок, да и сами пленки уже не нужны. Нет нужды в затемненных кабинетах и в специальных помещениях для хранения рентгеновских пленок, файлы с материалами могут храниться компактно в компьютерах и легко пересылаться специалистам в другие больницы.

Помимо всего прочего цифровые рентгеновские снимки легко обрабатывать и редактировать - например, подобрать требуемый контраст, чтобы радиологи и хирурги могли разглядеть опухоль на ребре. К тому же для получения снимка того же качества цифровыми методами требуется рентгеновский пучок в 2 раза меньшей интенсивности, чем при обычном аналоговом.

 

Рентгеновская трубка

Все рентгеновские трубки, по сути, одинаковы. Электроны, вылетающие из нагретой нити катода, летят в направлении вращающегося диска анода, на который подается высокое напряжение. При столкновении электрона с диском излучаются рентгеновские фотоны.

Аналоговая техника

В кассете имеется флуоресцирующее под воздействием рентгеновских лучей покрытие. Экспонированная рентгеновская пленка удаляется, проявляется химическим способом, как обычная фотография. Для получения следующего рентгеновского снимка в кассету закладывается новая пленка.

Цифровая рентгеновская аппаратура появилась лишь в начале 2000 годов, когда были разработаны технологии равномерного нанесения рентгеночувствительных покрытий на большие площади и оптимизирована электроника, позволяющая считывать слабые сигналы детекторов. По мере внедрения цифровых рентгеновских аппаратов в медицинскую практику их стоимость будет падать. Используя несколько слабых рентгеновских источников, радиологи могут получать широкоугольные изображения, которые сейчас доступны только с помощью дорогой компьютерной томографии.

 

Цифровая техника

Прямое получение изображения. В матрице датчиков рентгеновское излучение преобразуется в аналоговые электрические сигналы, которые усиливаются и преобразуются, так же, как это делается в цифровой камере, в цифровое изображение, которое и наблюдается на экране.

Непрямое получение изображения. В сцинтилляторе рентгеновское излучение преобразуется в световые фотоны, которые, попадая на матрицу диодов на базе аморфного кремния, создают скрытое электрическое изображение.

Стимулируемая среда. В фосфóрном слое, разделенном на пиксели, электроны, порождаемые рентгеновским излучением, формируют скрытое изображение. Когда кассета помещается в считывающее устройство, красный лазерный луч сканирует её, пробегая от пикселя к пикселю. При этом возникает свечение, визуализирующее скрытое изображение. Изображение стирается при яркой засветке фосфóрного слоя.

 

По материалам Scientific American, 2005, December.