Фотостимулированная люминесценции ( ПДП ) является высвобождением накопленной энергии в люминофоре путем стимуляции с видимым светом, чтобы произвести сигнал люминесцентного. Рентгеновские лучи могут вызвать такое накопление энергии. Пластина, основанная на этом механизме, называется пластиной с фотостимулируемым люминофором (PSP) и является одним из типов детекторов рентгеновского излучения, используемых в проекционной радиографии . Для создания изображения необходимо дважды осветить пластину : при первом экспонировании исследуемым излучением изображение «записывается», а при последующем втором освещении (обычно с помощью лазера с видимой длиной волны)) "читает" изображение. Устройство для чтения такая пластина известна как Phosphorimager (иногда пишется phosphoimager , возможно , отражает его общее применение в молекулярной биологии для обнаружения радиоактивно меченных фосфорилированы белков и нуклеиновых кислот ).
Проекционная рентгенография с использованием фотостимулируемой люминофорной пластины в качестве детектора рентгеновского излучения может называться « рентгенографией с люминофорной пластиной » [1] или « компьютерной рентгенографией » [2] (не путать с компьютерной томографией, которая использует компьютерную обработку для преобразования нескольких проекционных рентгенограмм в 3D - изображение ).
Структура и механизм [ править ]
Хранение энергии [ править ]
На пластинах с фотостимулируемым люминофором (PSP) слой люминофора обычно имеет толщину от 0,1 до 0,3 мм. После первоначального воздействия с помощью коротковолновой длиной волны ( как правило, рентгеновского ) электромагнитного излучения , возбужденные электроны в люминофоре материале остаются «ловушка» в «центрах окраски» ( «F-центры») в кристаллической решетке , пока не стимулируются вторым освещением . Например, фотостимулируемый люминофор Fuji нанесен на гибкую основу из полиэфирной пленки с размером зерна около 5 микрометров и описан как « фторбромид бария, содержащий следовые количества двухвалентного европия в качестве центра люминесценции». [3]Европий - двухвалентный катион, который заменяет барий для создания твердого раствора . Когда на ионы Eu 2+ воздействует ионизирующее излучение, они теряют дополнительный электрон, превращаясь в ионы Eu 3+ . Эти электроны попадают в зону проводимости кристалла и оказываются захваченными пустой решеткой для ионов брома кристалла, что приводит к метастабильному состоянию с более высокой энергией, чем исходное состояние.
Высвобождение энергии и цифровизация [ править ]
Источник света с более низкой частотой, энергия которого недостаточна для создания большего количества ионов Eu 3+ , может вернуть захваченные электроны в зону проводимости. Когда эти мобилизованные электроны сталкиваются с ионами Eu 3+ , они излучают сине-фиолетовую люминесценцию с длиной волны 400 нм. [4] Этот свет производится пропорционально количеству захваченных электронов и, следовательно, пропорционально исходному рентгеновскому сигналу. Его часто можно собрать с помощью фотоумножителя , который работает с определенным разрешением или частотой захвата пикселей. Таким образом свет преобразуется в электронный сигнал и значительно усиливается. Затем электронный сигнал квантуется через АЦП. к дискретным (цифровым) значениям для каждого пикселя и помещаются в пиксельную карту процессора изображений.
Использовать повторно [ редактировать ]
После этого пластины можно «стереть», выставив на них белый свет комнатной интенсивности.. Таким образом, тарелку можно использовать снова и снова. Теоретически пластины для визуализации можно повторно использовать тысячи раз, если с ними обращаться осторожно и в определенных условиях радиационного воздействия. Работа с пластинами PSP в промышленных условиях часто приводит к повреждению после нескольких сотен использований. Часто встречаются механические повреждения, такие как царапины и ссадины, а также радиационная усталость или отпечатки из-за применения высоких энергий. Изображение можно стереть, просто подвергнув пластину воздействию флуоресцентного света на уровне комнаты, но требуется более эффективное и полное стирание, чтобы избежать переноса сигнала и артефактов. Большинство лазерных сканеров автоматически стирают пластину (в современных технологиях используется красный светодиод) после завершения лазерного сканирования. Затем пластину для визуализации можно использовать повторно.
Многоразовые люминофорные пластины экологически безопасны, но их необходимо утилизировать в соответствии с местными нормативами из-за состава люминофора, который содержит тяжелый металл барий.
Использует [ редактировать ]
Компьютерная рентгенография используется как в промышленной, так и в медицинской проекционной рентгенографии . Детекторы с пластинами изображения также использовались в многочисленных исследованиях кристаллографии . [5]
Медицинские рентгеновские снимки [ править ]
При рентгенографии с люминофорной пластиной пластина для формирования изображения помещается в специальную кассету и помещается под исследуемую часть тела или объект, после чего производится рентгеновское облучение. Затем пластина для визуализации пропускается через специальный лазерный сканер или считыватель CR, который считывает и преобразует изображение в цифровую рентгенограмму . Затем цифровое изображение можно просматривать и улучшать с помощью программного обеспечения, которое имеет функции, очень похожие на другие традиционные программы обработки цифровых изображений, такие как контрастность, яркость, фильтрация и масштабирование. Пластины для визуализации CR-изображений (IP) можно установить в существующие кабинеты для осмотра и использовать в нескольких рентгеновских центрах, поскольку IP-адреса обрабатываются с помощью считывающего устройства CR (сканера), которое можно использовать в нескольких кабинетах. [6]
Отличия от прямой рентгенографии [ править ]
Пластинчатая рентгенография PSP часто отличается от прямой рентгенографии (DR). Прямая радиография обычно относится к захвату изображения на плоскопанельном детекторе из аморфного кремния или селена (FPD), при этом данные напрямую передаются в электронном виде на компьютер обработки. Вместо этого для рентгенографии на пластинах PSP используется кассета, содержащая пластину для визуализации, которая хранит изображение до тех пор, пока оно не будет считано и загружено в компьютер. Этот дополнительный дополнительный шаг от экспонирования детектора до видимого цифрового изображения является основным различием между двумя методами. [7]
Пластины PSP и FPD DR обычно используются для проекционной рентгенографии . Это не следует путать с рентгеноскопией , когда идет непрерывный пучок излучения, а изображения появляются на экране в реальном времени, для чего нельзя использовать пластины PSP. [8]
История [ править ]
Пластины для изображений были впервые использованы в коммерческих целях компанией Fuji в 1980-х годах. [9]
См. Также [ править ]
- Усилитель рентгеновского изображения
- Радиолюминесценция
- Спинтарископ
- Рентгеноскопия
- Цифровая рентгенография
Ссылки [ править ]
- ^ Бенджамин S (2010). «Рентгенография с люминесцентной пластиной: неотъемлемый компонент безпленочной практики». Вмятина сегодня . 29 (11): 89. PMID 21133024 .
- ^ Rowlands JA (2002). «Физика компьютерной радиографии». Phys Med Biol . 47 (23): R123–66. DOI : 10.1088 / 0031-9155 / 47/23/201 . PMID 12502037 .
- ^ «Принцип методологии визуализации пластины» . Fujifilm . Архивировано из оригинала 19 марта 2006 года . Проверено 27 июня 2017 года .
- ^ "Imaging plate" . Fujifilm.
- ^ Gruner, SM; Эйкенберри, EF; Тейт, MW (2006). «Сравнение рентгеновских детекторов». Международные таблицы для кристаллографии . Ф (7.1): 143–147. DOI : 10.1107 / 97809553602060000667 .
- ^ "Системы компьютерной радиографии (CR)" (PDF) . Всемирная организация здравоохранения . 2012 . Проверено 27 июня 2017 года .
- ^ «Компьютерная рентгенография и цифровая рентгенография» . Кампус МАГАТЭ по здоровью человека . Проверено 27 июня 2017 года .
- ^ «Рентгеноскопия» . Всемирная организация здравоохранения . Проверено 27 июня 2017 года .
- ^ Дрейер, Кейт Дж .; Мехта, Амит; Тралл, Джеймс Х. (2013). PACS: Путеводитель по цифровой революции . Springer. п. 161. ISBN. 9781475736519.
