Ψηφιακή Απεικόνιση Εισαγωγή

Transcript

1 Ψηφιακή Απεικόνιση Εισαγωγή

2 Ψηφιακή Απεικόνιση Στηρίζεται στην τεχνολογία των υπολογιστών για να παράγει ψηφιακές εικόνες

3 Ψηφιακή μορφή ακτινογραφικής εικόνας Ψηφιοποιημένη - COMPUTED (CR) Άμεσα ψηφιακή -DIGITAL (DR)

4 X-RAYS CR Πινακίδα CR Ψηφιοποιητής Δεν απαιτεί αντικατάσταση μηχανημάτων ADC

5 X-RAYS DR Ανιχνευτής ADC

6 Υλικό των ανιχνευτών Ε.Π. - Φιλμ Πινακίδα CR Άμεση ψηφιακή ddr Γαδολίνιο Λανθάνιo Ύττριο Χρήση Χ.Ε. Βαριούχο φθοριοαλογονίδιο ενεργοποιημένο με Ευρώπιο Ανάγνωση με ψηφιοποιητή Άμορφη σιλικόνη Διαβάζεται άμεσα και στέλνεται στο PACS σε 8 secs

7 Ψηφιοποιημένη ακτινογραφία (CR) Αναλογική συμβατική α/α Φιλμ σε κασέτα Φόρτιση σε σκοτεινό θάλαμο Χημική επεξεργασία Ακτινολογικό φιλμ Αποθήκευση Ανάδειξη Τελική μορφή εικόνας Διαφανοσκόπιο CR PSP σε κασέτα Μη ευαίσθητη στο φως Διαβάζεται από ψηφιοποιητή - CR reader Ψηφιακή εικόνα Αποθήκευση σε υπολογιστή Ανάδειξη σε οθόνη Δυνατότητα επεξεργασίας Δυνατότητα εκτύπωσης Μεταφορά

8

9 Πινακίδα CR!!!!! Δεν χρησιμοποιούνται Ε.Πς Δεν χρησιμοποιείται συμβατικό φιλμ

10

11 Δομή της ψηφιακής κασέτας αλουμίνιο πλαστικό ανοξείδωτο ατσάλι - περιφέρεια Πρόσθια επιφάνεια από ίνες άνθρακα (χαμηλός συντελεστής απορρόφησης ακτινοβολίας Χ)

12 Οι CR κασέτες δεν είναι φωτοστεγανές η πινακίδα CR δεν είναι ευαίσθητη στο φως

13 Οι CR κασέτες προστατεύουν την πινακίδα από μηχανικές κακώσεις + επιτρέπουν την ασφαλή μεταφορά και τοποθέτηση της κάτω από τον ασθενή

14 Η οπίσθια επιφάνεια της ψηφιακής κασέτας περιέχει φύλλο μολύβδου που απορροφά τα φωτόνια που δεν απορροφήθηκαν από την πινακίδα (οπισθοσκέδαση ανάλογο του απορροφητικού στρώματος του φιλμ μονής επίστρωσης)

15 Επίσης ηλεκτρονικό CHIP για την αποτύπωση των στοιχείων του ασθενούς

16 Εγκάρσια διατομή πινακίδας CR Προστατευτικό στρώμα Στρώμα φθοριζόντων κρυστάλλων (~ 1χιλ) Ανακλαστικό στρώμα (μαύρη οξική κυτταρίνη) Βάση Οπίσθιο στρώμα

17 Βάση Πολυαιθυλένιο Προστατευτικό στρώμα Φθοριωμένο πολυμερές

18 Απορροφητικό στρώμα Δεν το διαπερνούν οι ακτίνες LASER Είναι διαπερατό από το φώς που εκπέμπουν οι κρύσταλλοι Φύλλο μολύβδου οπισθοσκέδαση

19 Φθορίζοντες κρύσταλλοι Ba FX: Eu +2 Οι CR πινακίδες χρησιμοποιούν Βαριούχα Φθοριο-αλογονίδια (Ι, Br) ευαισθητοποιημένα - «χημικά μολυσμένα» με Ευρώπιο (το Ευρώπιο προκαλεί ατέλειες στη δομή του κρυστάλλου) και τις κάνουν ευαίσθητες στην ακτινοβολία Το Ευρώπιο διεγείρεται και επανέρχεται στην αρχική κατάσταση χαμηλής ενέργειας (Eu2+ Eu2+) μέσω φθορισμού ( microseconds)

20 Φθορίζοντες κρύσταλλοι Απορρόφηση ενεργείας φωτονίων Χ οδηγεί σε άμεσο φθορισμό με απόδοση σημαντικού ποσοστού της απορροφηθείσας ενέργειας (δημιουργεί λανθάνουσα εικόνα στο ακτινολογικό φιλμ όταν χρησιμοποιείται ως Ε.Π.).) Το υπόλοιπο της απορροφηθείσης ενέργειας αποτελεί τη «λανθάνουσα εικόνα» από την οποία προκύπτει η ψηφιακή εικόνα μέσω φωτοδιέγερσης με υπέρυθρο φως.

21 Πινακίδες CR ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΕΚΠΟΜΠΗ LASER Φωτοδιέγερση Παγίδα ηλεκτρονίων Παγίδα ηλεκτρονίων X-RAY Φως

22 Οι οπές ή τα κενά στη δομή του κρυστάλλου είναι περιοχές που συνήθως καταλαμβάνονται από αλογόνα (βρώμιο ή ιώδιο) Οι περιοχές αυτές εγκλωβίζουν ελεύθερα ηλεκτρόνια όταν ακτινοβοληθούν και ονομάζονται κέντρα Farbzentren ή F

23 Όταν οι κρύσταλλοι εκτεθούν σε φως υψηλής συχνότητας όπως οι ακτίνες Laser Ηλίου, τα ηλεκτρόνια από τα κέντρα F απελευθερώνονται και προκαλούν φθορισμό κατά την ανάγνωση (ψηφιοποίηση)

24 Σχεδιασμός πινακίδας CR Λαμβάνονται υπόψη: Απορρόφηση ακτινοβολίας Χ (απορροφητική ικανότητα!) Απόδοση φωτός (μετατροπική ικανότητα!) Διάχυση laser Πάχος πινακίδας Επηρεάζουν: Ηλεκτρονικός θόρυβος Διακριτική ικανότητα εικόνας Ταχύτητα

25 Διεργασία ανάγνωσης Εκφόρτιση κασέτας Σάρωση της πινακίδας με laser (φωτοδιέγερση( φωτοδιέγερση) Συλλογή του φωτός στους φωτοπολλαπλασιαστές PMTs μετατροπή σε ηλεκτρικό σήμα Σβήσιμο της πινακίδας CR Επαναφόρτιση προς χρήση

26 Η διέγερση των κρυστάλλων της πινακίδας με υπέρυθρο ή λευκό φως οδηγεί σε εκπομπή φωτός ανάλογη προς την αποθηκευμένη ενέργεια (ανάγνωση, readout) Διέγερση από RED LIGHT (laser) Απελευθέρωση ενέργειας BLUE light Φως καταγράφεται από PMT φωτοπολλαπλασιαστή Μετατροπή σε ψηφιακό σήμα Η ένταση - brightness του φωτός αντιστοιχεί στην ΟΠ - density της εικόνας

27 Ήλιον Νέον Laser 20 mw,, 633 nm (υπέρυθρο( υπέρυθρο) Raster fashion (γραμμή γραμμή) Διαφορετικό μήκος κύματος διέγερσης (633 nm) εκπομπής (400 nm) Επιτρέπει το διαχωρισμό laser εκπομπής με χρήση οπτικού φίλτρου

28 LASER 633 nm φωσφορισμός από φωτοδιέγερση nm Πινακίδα CR & κέντρα -F

29 Επεξεργασία αποδοχή εικόνας Η εικόνα που προκύπτει από την πινακίδα CR χρειάζεται επεξεργασία Όρια εικόνας Διαβάθμιση αποχρώσεων τελική εικόνα CR εικόνα Ανατομικά όρια για αλγόριθμο

30

31 Η λανθάνουσα εικόνα μένει αποθηκευμένη για 24 ώρες περίπου Εξασθενεί μέσω φωσφορισμού

32 Εξασθένηση 25% της αποθηκευμένης ενέργειας Σε 8 ώρες

33

34 LASER Φωτοπολλαπλασιαστής Θύρα φωτός Ενισχυτής ADC

35 Η ταχύτητα σάρωσης προσαρμόζεται στην ένταση του φωσφορισμού

36 Μετά την ανάγνωση η πινακίδα CR πρέπει να καθαρισθεί από υπόλοιπα σήματος Εκτείθεται σε υψηλής έντασης φως και είναι έτοιμη για επαναχρησιμοποίηση

37 Κηλίδα LASER MICROMETERS Μέγεθος PIXEL MICROMETERS

38 Φωτοπολλαπλασιαστής με ευαισθησία στο μπλε ιώδες χρώμα ( nm)

39 Ο ανιχνευτής μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξανά χιλιάδες φορές

40 Ανάδειξη εικόνας

41 Επεξεργασία εικόνας

42 Αποθήκευση εικόνας - PACS Picture Archiving and Communication Systems

43 PACS Picture εικόνα σε οθόνες σταθμούς επεξεργασίας Archiving αρχειοθέτηση Communication μεταφορά - επικοινωνία System χρήση ΗΙS κά. Μέθοδος που επιτρέπει την αποθήκευση, ανάκληση και διανομή εικόνων σε όλο το νοσοκομείο ή στο ιντερνετ

44 DICOM Digital Imaging and Communications in Medicine Δομή εξόδου πληροφοριών που επιτέπει σε διάφορες ιατρικές συσκευές να επικοινωνούν Πρακτικά όλα τα συστήματα PACS και σχεδόν όλες οι συσκευές μιλούν DICOM DICOM δεν έχει σχέση με την ποιότητα των εικόνων

45 Σύστημα CR Χαρακτηριστική καμπύλη Μεγάλο εύρος έκθεσης Λιγότερες επαναλήψεις

46 ΦΙΛΜ CR

47 CR - Εικόνα Διαγνωστική εικόνα από (500% υπερέκθεση) έως (80% υποέκθεση) Χρήση επαρκών kvp

48 Εκτύπωση εικόνας με τεχνική LASER

49 CR συστήματα απόδοση QDE- QUANTUM DETECTION EFFICIENCY μετρά τη δυνατότητα του CR συστήματος να μετατρέψει την ακτινοβολία που φθάνει σε αυτό (υπολλειματική) σε χρήσιμο σήμα (εικόνα) Δεν χρειάζονται Ε. Π.

50 QDE Δόση ακτινοβολίας

51 Δείκτης έκθεσης Exposure Index Λόγω του αυξημένου εύρους έκθεσης υπάρχει τάση για χρήση αυξημένων δόσεων Εργαλείο εκτίμησης της δόσης στον ασθενή Ανάλογο της ΟΠ σε ΕΠ φιλμ Εάν είναι πάνω από το συνιστώμενο τότε ο ασθενής έχει υπερεκτεθεί Δίνεται από τον κατασκευαστή και έχει σχέση με την ταχύτητα των πινακίδων CR

52 Μπορεί να μεταβληθεί από τον ΤΑ Επιλογή τεχνικής Λανθασμένη επικέντρωση Πάνω από μια λήψη στην ίδια κασέτα (αποτυχία της κατάτμησης εικόνας)

53 Ψηφιακή Ακτινογραφία

54 Ο ανιχνευτής Έμμεση τεχνική Μετατροπή φωτονίων Χ σε ορατά Άμεση τεχνική Χωρίς μετατροπή

55 Έμμεση τεχνική Έμμεσης μετατροπής επίπεδοι ανιχνευτές flat panel detectors Έμμεσης μετατροπής charged couple device detectors

56 Έμμεση μετατροπή ιωδιούχο καίσιο ή σπάνιες γαίες μετατρέπουν τα φωτόνια Χ σε ορατά φωτοδίοδος μετατρέπει τα ορατά φωτόνια σε ανάλογου πλήθους φορτία (κάθε φωτοδίοδος = 1 pixel) Ανάγνωση του φορτίου κάθε pixel Πλεονέκτημα: υψηλή QDE Μειονέκτημα: απόκλιση του φωτός

57 CsI, gadolinium oxysulfide Panel Xray Imaging pdf

58 Panel Xray Imaging pdf

59 Φωτοδίοδος

60

61 INDIRECT CONVERSION CHARGE COUPLED DEVICE DETECTORS Χρήση CCD για καταγραφή του φωτός που εκπέμπεται από κρύσταλλο που έχει απορροφήσει την ενέργεια των φωτονίων Χ

62 OPTICAL COUPLING

63 CCD

64 Άμεση μετατροπή DIRECT CONVERSION FLAT PANEL DETECTORS χωρίς μετατροπή σε ορατό φως

65 DIRECT CONVERSION FLAT PANEL DETECTORS Χρήση άμορφου σεληνίου επαλλειμένου σε THIN FILM TRANSISTOR ARRAY που μετατρέπουν άμεσα την ενέργεια των φωτονίων Χ σε ηλεκτρικό σήμα Η υπολλειματική ακτινοβολία απορροφάται από το σελήνιο όπου δημιουργούνται οπές ηλεκτρονίων. Πυκνωτές συλλέγουν τα φορτία Πλεονέκτημα: χωρίς απόκλιση του φωτός

66 DR - CR Σύγκριση DR Συστήματα Πλεονεκτήματα Άμεση ανάγνωση Χωρίς κασέτα Υψηλή παραγωγή α/α Χρήση στη μαστογραφία Άμεση επανέκθεση Μειονεκτήματα Ακριβότερα Μη φορητά Μη συμβατά με προυπάρχοντα συστήματα

67

68 Φορητά????

69 Φορητός CT???!!

70

71 Οθόνες 1K 1,000 X 1,000 PIXELS 2K 2,000 X 2,000 PIXELS 4K 4,000 X 4,000 PIXELS 4K στη μαστογραφία και την ακτινογραφία θώρακος

72 DR - ΟΡΟΛΟΓΙΑ PIXEL VOXEL SPATIAL RESOLUTION ΧΩΡΙΚΗ ΔΙΑΚΡΙΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ - ΑΝΑΛΥΣΗ DYNAMIC RANGE ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΕΥΡΟΣ CONTRAST RESOLUTION ΑΝΤΙΘΕΤΙΚΗ ΔΙΑΚΡΙΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ IMAGE NOISE - ΘΟΡΥΒΟΣ

73 PIXEL

74 . VOXEL The formation

75

76 t Panel Xray Imaging pdf principles of flat panel.pdf