ЭОП рентгеновских лучей (XRII) представляет собой усилитель изображения , который преобразует рентгеновских лучей в видимый свет при более высокой интенсивности , чем более традиционных люминесцентных экранов может. Такие усилители используются в системах формирования рентгеновских изображений (таких как флюороскопы ), чтобы позволить рентгеновское излучение низкой интенсивности преобразовывать в удобный яркий видимый свет. Устройство содержит входное окно с низкой поглощающей способностью / рассеиванием, обычно из алюминия, входной флуоресцентный экран, фотокатод, электронную оптику, выходной флуоресцентный экран и выходное окно. Все эти детали монтируются в условиях высокого вакуума в стекле или, в последнее время, в металле / керамике. Путем усиленияэффект, он позволяет зрителю легче увидеть структуру отображаемого объекта, чем одни только флуоресцентные экраны, изображения на 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
Общая функция усилителя изображения заключается в преобразовании падающих рентгеновских фотонов в световые фотоны достаточной интенсивности для получения видимого изображения. Это происходит в несколько этапов. Первый - это преобразование рентгеновских фотонов в световые фотоны входным люминофором . Активированный натрием йодид цезия обычно используется из-за его высокой эффективности преобразования благодаря высокому атомному номеру и массовому коэффициенту ослабления . [2] Световые фотоны затем преобразуются в электроны с помощью фотокатода. Разность потенциалов (25-35 киловольт) , созданная между анодом и фотокатодом затем ускоряет эти фотоэлектроны в то время как электронные линзы фокусировки пучка вплоть до размера окна вывода. Выходное окно обычно изготавливается из активированного серебром сульфида цинка-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 наблюдается большой прирост яркости. Это усиление делает усилители изображения очень чувствительными к рентгеновским лучам, так что для рентгеноскопических процедур можно использовать относительно низкие дозы. [3] [4] [5] [6]
История
Усилители рентгеновского изображения стали доступны в начале 1950-х годов и просматривались через микроскоп. [7]
Просмотр выходных данных осуществлялся через зеркала и оптические системы до адаптации телевизионных систем в 1960-х годах. [8] Кроме того, выходной сигнал можно было зафиксировать в системах со 100-миллиметровой пленочной камерой с использованием импульсных выходных сигналов рентгеновской трубки, аналогичных нормальному рентгенографическому экспонированию; разница в том, что изображение на пленку для записи обеспечивала кассета с экраном II, а не пленка.
Диапазон входных экранов составляет 15–57 см, из которых наиболее распространены 23, 33 и 40 см. В каждом усилителе изображения фактический размер поля может быть изменен с помощью напряжения, подаваемого на внутреннюю электронную оптику, для достижения увеличения и уменьшения размера изображения. Например, для 23 см, обычно используемых в кардиологических приложениях, можно установить формат 23, 17 и 13 см. Поскольку размер экрана вывода остается фиксированным, вывод кажется «увеличивающим» входное изображение. Высокоскоростная оцифровка аналогового видеосигнала произошла в середине 1970-х, когда в середине 1980-х была разработана импульсная рентгеноскопия с использованием рентгеновских трубок с быстрым переключением с низкой дозой облучения. В конце 1990-х годов усилители изображения начали заменяться плоскими детекторами (FPD) на рентгеноскопических машинах, что составило конкуренцию усилителям изображения. [9]
Клинические приложения
Мобильные рентгеноскопические аппараты с "С-образной дугой" часто в просторечии называют усилителями изображения (или ИИ) [10], однако, строго говоря, усилитель изображения - это только одна часть аппарата (а именно детектор).
Рентгеноскопия с использованием рентгеновского аппарата с усилителем изображения находит применение во многих областях медицины. Рентгеноскопия позволяет просматривать изображения в реальном времени, поэтому хирургия под визуальным контролем становится возможной. Обычно используется в ортопедии , гастроэнтерологии и кардиологии . [11] Менее распространенные приложения могут включать стоматологию . [12]
Конфигурации
Система, содержащая усилитель изображения, может использоваться либо в качестве стационарного оборудования в специальной комнате для просмотра, либо в качестве мобильного оборудования для использования в операционной . Мобильный рентгеноскопический блок обычно состоит из двух блоков: генератора рентгеновских лучей и детектора изображений (II) на подвижной С-образной консоли, а также отдельной рабочей станции, используемой для хранения изображений и управления ими. [13] Пациент располагается между двумя руками, обычно на рентгенопрозрачном ложе. Фиксированные системы могут иметь С-образную дугу, установленную на потолочном портале, с отдельной зоной управления. В большинстве систем, расположенных в виде c-образных кронштейнов, усилитель изображения может быть расположен над или под пациентом (с рентгеновской трубкой, соответственно, под или вверху), хотя некоторые статические системы в комнатных системах могут иметь фиксированную ориентацию. [14] С точки зрения радиационной защиты , работа под диваном (рентгеновская трубка) предпочтительнее, поскольку она снижает количество рассеянного излучения на операторов и рабочих. [15] [16] Также доступны «мини» мобильные c-дуги меньшего размера, которые в основном используются для визуализации конечностей, например, для небольших операций на руке . [17]
Детекторы плоские
Плоские детекторы являются альтернативой усилителям изображения. К преимуществам этой технологии относятся: меньшая доза облучения пациента и повышенное качество изображения, поскольку рентгеновские лучи всегда импульсные, и отсутствие ухудшения качества изображения с течением времени. Несмотря на то, что FPD стоят дороже, чем системы II / TV, заслуживающие внимания изменения в физических размерах и доступности для пациентов того стоят, особенно при работе с педиатрическими пациентами. [9]
Сравнение характеристик систем II / TV и FPD
Функция [9] | Цифровая плоская панель | Обычный II / TV |
Динамический диапазон | Широкий, около 5000: 1 | Ограничено телевизором, около 500: 1 |
Геометрическое искажение | Никто | Булавочная подушка и S-искажение |
Размер детектора (навалом) | Тонкий профиль | Громоздкий, значительный, с большим полем обзора |
Область изображения FOV | 41 х 41 см | Диаметр 40 см (площадь на 25% меньше) |
Качество изображения | Лучше при высокой дозе | Лучше при низкой дозе |
Смотрите также
- Детектор рентгеновского излучения
- Ротационная ангиография
Рекомендации
- ^ Крестель, Эрих (1990). Системы визуализации для медицинской диагностики . Берлин и Мюнхен: Siemens Aktiengesellschaft. С. 318–327. ISBN 3-8009-1564-2.
- ^ а б Ван, Джихонг; Блэкберн, Тимоти Дж. (Сентябрь 2000 г.). "Учебное пособие по физике AAPM / RSNA для жителей" . RadioGraphics . 20 (5): 1471–1477. DOI : 10,1148 / radiographics.20.5.g00se181471 . PMID 10992034 .
- ^ Hendee, William R .; Ритенур, Э. Рассел (2002). Физика медицинской визуализации (4-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли и сыновья. п. 237. ISBN. 9780471461135.
- ^ Шаген, П. (31 августа 1979 г.). «Усилители рентгеновского изображения: дизайн и будущие возможности». Философские труды Королевского общества A: математические, физические и инженерные науки . 292 (1390): 265–272. Bibcode : 1979RSPTA.292..265S . DOI : 10,1098 / rsta.1979.0060 .
- ^ Бронзино, под редакцией Джозефа Д. (2006). Медицинские приборы и системы (3-е изд.). Хобокен: CRC Press. С. 10–5. ISBN 9781420003864.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
- ^ Сингх, Харикбал; Сасане, Амол; Лодха, Рошан (2016). Учебник радиологической физики . Нью-Дели: JP Medical. п. 31. ISBN 9789385891304.
- ^ Airth, GR (31 августа 1979 г.). «Усилители рентгеновского изображения: применение и текущие ограничения». Философские труды Королевского общества A: математические, физические и инженерные науки . 292 (1390): 257–263. Bibcode : 1979RSPTA.292..257A . DOI : 10,1098 / rsta.1979.0059 .
- ^ «Рентгенография в 1960-е годы» . Британский институт радиологии . Проверено 5 января 2017 года .
- ^ а б в Зайберт, Дж. Энтони (22 июля 2006 г.). "Плоские детекторы: насколько они лучше?" . Детская радиология . 36 (S2): 173–181. DOI : 10.1007 / s00247-006-0208-0 . PMC 2663651 . PMID 16862412 .
- ^ Креттек, Кристиан; Ашеманн, Дирк, ред. (2006). «Использование рентгеновских лучей в операционной». Методы позиционирования в хирургии . Берлин: Springer. п. 21. DOI : 10.1007 / 3-540-30952-7_4 . ISBN 978-3-540-25716-5.
- ^ «Рентгеноскопия: история вопроса, показания, противопоказания» . Medscape . 7 апреля 2016 . Проверено 5 января 2017 года .
- ^ Узбельгер Фельдман, Д; Ян, Дж; Сусин, C (2010). «Систематический обзор использования рентгеноскопии в стоматологии». Китайский журнал стоматологических исследований . 13 (1): 23–9. PMID 20936188 .
- ^ «Рентгеноскопия: работа и безопасность мобильного устройства» (PDF) . Американское общество радиологических технологов . Проверено 21 мая 2017 года .
- ^ Бушберг, Джеррольд Т .; Зайберт, Дж. Энтони; Leidholdt, Edwin M .; Бун, Джон М. Основная физика медицинской визуализации . Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 283. ISBN. 9781451153941.
- ^ Смит, Учебник эндоурологии Артура Д. Смита . PMPH-США. п. 13. ISBN 9781550093650.
- ^ Mitchell, Erica L .; Фьюри, Патрисия (январь 2011 г.). «Профилактика лучевого поражения по медицинской визуализации» . Журнал сосудистой хирургии . 53 (1): 22С – 27С. DOI : 10.1016 / j.jvs.2010.05.139 . PMID 20843625 .
- ^ Athwal, George S .; Bueno, Reuben A .; Вулф, Скотт В. (ноябрь 2005 г.). «Радиационное воздействие в хирургии кисти: мини-дуга или стандартная С-дуга». Журнал хирургии кисти . 30 (6): 1310–1316. DOI : 10.1016 / j.jhsa.2005.06.023 . PMID 16344194 .