Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Ο ΟΝΤΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΟΜΕΑΣ ΧΕΙΡΟΥΡΓΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΑΘΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΟΜΑΤΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Ο ΟΝΤΟΦΑΤΝΙΑΚΗΣ ΧΕΙΡΟΥΡΓΙΚΗΣ ΧΕΙΡΟΥΡΓΙΚΗΣ ΕΜΦΥΤΕΥΜΑΤΟΛΟΓΙΑΣ ΑΚΤΙΝΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΟΜΑΤΟΣ ΙΕΥΘΥΝΤΗΣ: Καθηγητής, Α. Τσίρλης ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΟΥ ΒΑΘΜΟΥ ΑΞΙΟΠΙΣΤΙΑΣ ΤΗΣ ΤΑΥΤΟΠΟΙΗΣΗΣ ΠΕΡΙΑΚΡΟΡΡΙΖΙΚΩΝ ΑΚΤΙΝΟΓΡΑΦΙΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΗΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΑΦΑΙΡΕΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΓΡΑΦΙΑΣ Γκανίδης Ιωάννης Οδοντίατρος Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ

2 Στην µνήµη του πατέρα µου Στην οικογένειά µου 2

3 Τριµελής Συµβουλευτική Επιτροπή Αναπληρωτής Καθηγητής κ. Ν. Παρίσης (επιβλέπων καθηγητής) Καθηγητής κ. Α Τσίρλης Επίκ. Καθηγήτρια κ. Α. Κονδυλίδου (Αν. Καθηγητής κ. Ν. Νάτσινας) «Η έγκριση της ιδακτορικής ιατριβής από το Τµήµα Οδοντιατρικής του Αριστοτέλειου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης δεν υποδηλώνει αποδοχή των γνωµών του συγγραφέα» (Ν. 5343/32, άρθρο 202, παρ. 2). 3

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ σελ. 6 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ σελ. 8 ΣΥΜΒΑΤΙΚΕΣ ΕΝ ΟΣΤΟΜΑΤΙΚΕΣ ΠΕΡΙΑΚΡΟΡΡΙΖΙΚΕΣ ΑΚΤΙΝΟΓΡΑΦΙΕΣ σελ. 9 Τεχνικές λήψεως περιακρορριζικών ακτινογραφιών σελ. 9 Τεχνική της διχοτόµου και παράλληλος τεχνική σελ. 10 Γεωµετρικοί κανόνες προβολής σελ. 12 Σαφήνεια ακτινογραφικής απεικόνισης σελ.12 Μεγέθυνση ακτινογραφικής απεικόνισης σελ. 13 Παραµόρφωση του σχήµατος της ακτινογραφικής απεικόνισης σελ. 13 Χαρακτηριστικές ιδιότητες των πλακιδίων σελ. 14 ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ σελ. 17 Βασικές έννοιες ψηφιακής απεικόνισης σελ. 17 Φυσικές ιδιότητες ψηφιακής απεικόνισης σελ. 19 Ιδιότητες σήµατος σελ. 19 Ιδιότητες θορύβου σελ. 21 Συνδυασµένες ιδιότητες σήµατος και θορύβου σελ. 22 Μέθοδοι ψηφιακής απεικόνισης σελ. 23 Άµεση ψηφιακή απεικόνιση σελ. 24 Αισθητήρες CCD σελ. 24 Αισθητήρες CMOS-APS σελ. 26 Αισθητήρες PSP σελ. 26 Πλεονεκτήµατα ψηφιακής απεικόνισης σελ. 28 Μειονεκτήµατα ψηφιακής απεικόνισης σελ. 29 Έµµεση ψηφιακή απεικόνιση σελ. 30 Ακτινοµετρικά χαρακτηριστικά της ψηφιακής απεικόνισης σελ. 30 ΨΗΦΙΑΚΗ ΑΦΑΙΡΕΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΓΡΑΦΙΑ σελ. 32 Γεωµετρία της ψηφιακής αφαιρετικής ακτινογραφίας σελ. 34 ΕΙ ΙΚΟ ΜΕΡΟΣ σελ. 37 ΥΛΙΚΟ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΣ σελ. 38 4

5 Υλικό σελ. 38 Μέθοδος σελ. 39 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ σελ. 47 ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ σελ. 52 ΣΥΖΗΤΗΣΗ σελ. 54 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ σελ. 65 ΠΕΡΙΛΗΨΗ σελ. 66 SUMMARY σελ.68 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ σελ.70 5

6 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η χρήση των ακτίνων-χ αποσκοπεί στην απόκτηση πληροφοριών µε στόχο την διάγνωση και θεραπεία του ασθενή, και πρέπει να εφαρµόζεται εκεί όπου υπάρχουν ενδείξεις και µε την ελάχιστη δυνατή έκθεση του ασθενή στην ακτινοβολία. Αδιαµφισβήτητη είναι η χρησιµότητα της ενδοστοµατικής ακτινογραφίας στο σχεδιασµό και στην εξέλιξη της θεραπείας καθώς και στην αξιολόγηση του αποτελέσµατος. Από την ανακάλυψη των ακτίνων-χ το έτος 1895 και τη δηµιουργία της πρώτης ενδοστοµατικής απεικόνισης το 1896, η ενδοστοµατική περιακρορριζική ακτινογραφία αποτελεί το κυριότερο διαγνωστικό εργαλείο στα χέρια του γενικού οδοντιάτρου. Στην πορεία των 100 και πλέον ετών της καθηµερινής χρήσης της ενδοστοµατικής απεικόνισης, υπήρξαν βελτιώσεις τόσο στην κατασκευή των οδοντιατρικών ακτινογραφικών µηχανηµάτων όσο και στην ποιότητα των υποδοχέων της εικόνας και στην βελτίωση των συνθηκών της χηµικής επεξεργασίας των πλακιδίων. Στην διάρκεια αυτής της πορείας οι δυσκολίες που προέκυψαν είχαν σχέση κυρίως µε την διαδικασία της ορθής χηµικής επεξεργασίας των πλακιδίων και τη δυσκολία της διατήρησης της αρχικής υψηλής ποιότητας της χηµικής επεξεργασίας. Και οι δύο αυτοί παράµετροι επηρεάζουν αρνητικά την διαγνωστική ακρίβεια των συµβατικών απεικονίσεων. Η ψηφιακή απεικόνιση αποτελεί µία νέα κατάκτηση της οδοντιατρικής ακτινολογίας και είναι αποτέλεσµα τόσο της τεχνολογικής εξέλιξης όσο και της ανάπτυξης των δικτυακών υπολογιστικών συστηµάτων που υποστηρίζουν την ανάκτηση, την επεξεργασία και την µετάδοση των εικόνων. Αν και η υιοθέτηση της ψηφιακής απεικόνισης στην οδοντιατρική έχει καθυστερήσει σε σχέση µε την Ιατρική επιστήµη, παρατηρείται µία σταθερή αύξηση 6

7 στην χρήση αυτής της τεχνικής, που συγκεκριµενοποιείται µε την βελτίωση των λογισµικών και την εισαγωγή νέων προϊόντων υψηλής τεχνολογίας. Οι ψηφιακές απεικονίσεις δεν απαιτούν χηµική επεξεργασία, εξαλείφουν την παραγωγή επικίνδυνων χηµικών αποβλήτων, η αρχική τους ποιότητα παραµένει αµετάβλητη, και απαιτούν µικρότερη έκθεση του ασθενή στην ακτινοβολία. Από την άλλη πλευρά απαιτούν ένα υψηλό κόστος αρχικής εγκατάστασης, και οι αισθητήρες είναι ευαίσθητοι στους χειρισµούς µε υψηλό κόστος αντικατάστασης. Έτσι η συµβατική ακτινογραφική απεικόνιση που επιτυγχάνεται µε ορθή επεξεργασία του πλακιδίου σε συνδυασµό µε το χαµηλό κόστος καθιστούν το ακτινογραφικό πλακίδιο ανταγωνιστικό σε σχέση µε την ψηφιακή απεικόνιση. Παρόλα αυτά όµως επειδή οι Η/Υ καταλαµβάνουν όλο και µεγαλύτερο µερίδιο στην λειτουργία του οδοντιατρείου, η τάση φαίνεται ότι αρχίζει να γίνεται σαφής µε κατεύθυνση προς την πλευρά της ψηφιακής απεικόνισης. Από την θέση αυτή αισθάνοµαι την ανάγκη να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα Αναπληρωτή Καθηγητή κ. Νικόλαο Παρίση χωρίς την επιστηµονική και ηθική συµβολή του οποίου δεν θα ήταν δυνατή η συγγραφή αυτής της εργασίας. Τον καθηγητή κ. Αναστάσιο Τσίρλη, µέλος της τριµελούς επιτροπής, για τις πολύτιµες συµβουλές και το ιδιαίτερο ενδιαφέρον του σ όλη την διάρκεια της εκπόνησης της έρευνας. Τον Αναπληρωτή Καθηγητή κ. Νικόλαο Νάτσινα, µέλος της τριµελούς επιτροπής µέχρι τον Μάιο Την Επίκουρο Καθηγήτρια κ. Αθηνά Κονδυλίδου, µέλος της τριµελούς επιτροπής µετά τον Μάιο 2010, η βοήθεια της οποίας ήταν καθοριστική. 7

8 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 8

9 ΣΥΜΒΑΤΙΚΕΣ ΕΝ ΟΣΤΟΜΑΤΙΚΕΣ ΠΕΡΙΑΚΡΟΡΡΙΖΙΚΕΣ ΑΚΤΙΝΟΓΡΑΦΙΕΣ Τεχνικές λήψεως περιακρορριζικών ακτινογραφιών. Μετά από κάθε ακτινογραφική εξέταση πρέπει να προκύπτουν ακτινογραφικές απεικονίσεις µε επαρκή διαγνωστική αξία, οι οποίες να διαθέτουν τα εξής χαρακτηριστικά. - Να περιλαµβάνουν τις περιοχές ενδιαφέροντος. Οι περιακρορριζικές ακτινογραφίες θα πρέπει να απεικονίζουν το σύνολο του δοντιού καθώς και περιοχή του οστού της γνάθου τουλάχιστον 2 χιλ. πέραν του ακρορριζίου. Όταν στην ακτινογραφία απεικονίζεται παθολογική περιοχή, θα πρέπει να φαίνεται σ όλη την έκτασή της καθώς και τµήµα του υγιούς οστού που την περιβάλλει. - Να έχουν την ελάχιστη δυνατή παραµόρφωση. Η παραµόρφωση της απεικόνισης οφείλεται περισσότερο στην λαθεµένη κατεύθυνση της κεντρικής ακτίνας και λιγότερο στις ανατοµικές δοµές της στοµατικής κοιλότητας ή στην µη κατάλληλη θέση του πλακιδίου. Η ορθή τοποθέτηση του ακτινογραφικού πλακιδίου και του κατευθυντήρα έχει σαν αποτέλεσµα απεικονίσεις υψηλής διαγνωστικής αξίας. - Να έχουν κατάλληλη πυκνότητα και αντίθεση. Επειδή στην Ελλάδα τα περισσότερα ενδοστοµατικά οδοντιατρικά µηχανήµατα έχουν σταθερούς παράγοντες εκποµπής(kv και ma), η επιλογή του κατάλληλου χρόνου εκποµπής και η ποιότητα των χηµικών διαλυµάτων και του σκοτεινού θαλάµου είναι καθοριστικοί για το ακτινογραφικό αποτέλεσµα (Smith 1980, Ιακωβίδης 1986, White and Pharoah 2004, Παρίσης 2010). Οι τεχνικές οι οποίες χρησιµοποιούνται για την λήψη των περιακρορριζικών ακτινογραφιών είναι η τεχνική της παραλλήλου και η τεχνική της διχοτόµου. Και οι 9

10 δύο τεχνικές έχουν σαν στόχο την ελαχιστοποίηση της παραµόρφωσης της ακτινογραφικής απεικόνισης. Η µικρότερη παραµόρφωση παρουσιάζεται µε την τεχνική της παραλλήλου και γι αυτό η τεχνική αυτή χρησιµοποιείται περισσότερο από τους γενικούς οδοντιάτρους. Σε ορισµένες περιπτώσεις που ανατοµικοί παράγοντες (υπερώα, έδαφος του στόµατος κ.τ.λ.) εµποδίζουν την εφαρµογή της παράλληλης τεχνικής, τότε χρησιµοποιείται η τεχνική της διχοτόµου. Τεχνική της διχοτόµου και παράλληλος τεχνική. Αντικειµενικός στόχος των ενδοστοµατικών τεχνικών είναι η επίτευξη απεικονίσεων µε διαστάσεις ίδιες µε αυτές των αντικειµένων. Η πρώτη τεχνική που χρησιµοποιήθηκε για τον σκοπό αυτό ήταν η τεχνική της διχοτόµου. Στην τεχνική αυτή το πλακίδιο τοποθετείται όσο το δυνατόν πλησιέστερα στο αντικείµενο (δόντια), χωρίς να υποστεί κάµψη. Στην θέση αυτή το πλακίδιο δεν είναι δυνατόν να παραλληλιστεί µε τον επιµήκη άξονα των δοντιών, εξαιτίας των ανατοµικών συνθηκών της στοµατικής κοιλότητας. Την λύση δίδει η ευθυγράµµιση της κεντρικής ακτίνας κάθετα σε ένα υποθετικό επίπεδο το όποιο διχοτοµεί την γωνία που σχηµατίζεται από τον επιµήκη άξονα του δοντιού και το επίπεδο του πλακιδίου, µε αποτέλεσµα µια ακτινογραφική απεικόνιση ιδίου µεγέθους µε το αντικείµενο. Η γωνία που σχηµατίζεται µεταξύ των δοντιών και του ακτινογραφικού πλακιδίου είναι ιδιαίτερα εµφανής στα δόντια της άνω γνάθου, καθώς και στα πρόσθια δόντια της κάτω γνάθου (Ιακωβίδης 1986, Παρίσης 2010). Η τεχνική της διχοτόµου δίδει απεικονίσεις χωρίς σηµαντική µεγέθυνση αλλά µε παραµόρφωση του ειδώλου εξαιτίας των διαφορετικών αποστάσεων των διαφόρων τµηµάτων του αντικειµένου από την εστιακή κηλίδα. Η παραµόρφωση του ειδώλου που συνοδεύει απαραίτητα τις ενδοστοµατικές απεικονίσεις µε την τεχνική της διχοτόµου έχει σαν αποτέλεσµα την αύξηση του µεγέθους του ακρορριζικού τµήµατος των δοντιών της απεικόνισης (Παρίσης 2010). Όταν η κεντρική ακτίνα δεν είναι κάθετη προς την διχοτόµο της γωνίας που σχηµατίζεται από το δόντι και το πλακίδιο τότε εκτός από την παραµόρφωση του ειδώλου της απεικόνισης έχουµε και διαφοροποίηση του µήκους του ειδώλου σε σχέση µε αυτό του αντικειµένου. Συγκεκριµένα αν η κεντρική ακτίνα είναι κάθετη στον επιµήκη άξονα του δοντιού τότε έχουµε σµίκρυνση του ειδώλου, ενώ αν είναι κάθετη στο ακτινογραφικό πλακίδιο έχουµε µεγέθυνση του ειδώλου της απεικόνισης. 10

11 Μέθοδος εκλογής για την λήψη ενδοστοµατικών περιακρορριζικών ακτινογραφιών αποτελεί η τεχνική της παραλλήλου. Το όνοµα της τεχνικής προέρχεται από την παράλληλη τοποθέτηση του ακτινογραφικού πλακιδίου µε τους επιµήκεις άξονες των δοντιών. Η τεχνική ελαχιστοποιεί την παραµόρφωση της απεικόνισης καθώς βρίσκεται σε πλήρη αρµονία µε τις βασικές αρχές της ακτινογραφικής απεικόνισης, που ορίζουν ότι κατά την λήψη των ακτινογραφιών αντικείµενο και ακτινογραφική πλάκα πρέπει να είναι παράλληλα (Wuermann and Manson-Hing 1977, Goaz and White 1982, Ιακωβίδης 1986, Παρίσης 2010). Για τον παραλληλισµό πλακιδίου δοντιών, το πλακίδιο αποµακρύνεται από τα δόντια προς την µεσότητα της στοµατικής κοιλότητας. Για τις ακτινογραφίες της άνω γνάθου το άνω όριο του ακτινογραφικού πλακιδίου έρχεται σε επαφή µε την µέση γραµµή της υπερώας και για την κάτω γνάθο το πλακίδιο αποµακρύνει την γλώσσα, έτσι που το κάτω όριο του πλακιδίου ακουµπά στο έδαφος του στόµατος. Αυτή η µετακίνηση του πλακιδίου έχει σαν αποτέλεσµα - µικρή µεγέθυνση του ειδώλου λόγω της αύξησης της απόστασης αντικειµένουπλακιδίου - µείωση της σαφήνειας της απεικόνισης εξαιτίας της αύξησης της παρασκιάς. Τα δύο αυτά µειονεκτήµατα εξισορροπούνται µε την χρήση κατευθυντήρων µεγάλου µήκους (40 εκατοστόµετρων) έτσι ώστε να έχουµε και ανάλογη αύξηση της απόστασης εστιακής κηλίδας-αντικειµένου. Η αύξηση της απόστασης εστιακής κηλίδας-αντικειµένου αποσκοπεί στην µετατροπή της δέσµης των ακτίνων-χ από αποκλίνουσα σε παράλληλη, µειώνοντας έτσι την µεγέθυνση και αυξάνοντας την σαφήνεια της απεικόνισης. Απαραίτητη προϋπόθεση για την εφαρµογή της παράλληλης τεχνικής αποτελεί η χρησιµοποίηση ειδικών εξαρτηµάτων που βοηθούν αφενός στην συγκράτηση του πλακιδίου και αφετέρου στην ορθή σκόπευση του πλακιδίου. Τα εξαρτήµατα για την εφαρµογή της παράλληλης τεχνικής κυκλοφορούν σε διάφορους τύπους στην ελεύθερη αγορά. Συνήθως αποτελούνται από έναν πλαστικό συγκρατητήρα του πλακιδίου ο οποίος είναι προσαρµοσµένος σε µία µεταλλική δοκό (δοκός σκόπευσης). Ο ασθενής µε δήξη σταθεροποιεί τον συγκρατητήρα µε το πλακίδιο στην κατάλληλη θέση εντός της στοµατικής κοιλότητας. Στο άλλο άκρο της µεταλλικής δοκού, το οποίο προβάλλει εξωστοµατικά, υπάρχει πλαστικός δακτύλιος (δακτύλιος σκόπευσης) στον οποίο προσαρµόζεται το άπω άκρο του κατευθυντήρα, 11

12 οριοθετώντας έτσι την κατεύθυνση της κεντρικής ακτίνας που πρέπει να είναι κάθετη στα επίπεδα των δοντιών και του πλακιδίου (Ιακωβίδης 1986, Παρίσης 2010). Γεωµετρικοί κανόνες προβολής Η ακτινογραφία αποτελεί την προβολή ενός τρισδιάστατου αντικειµένου σε απεικόνιση δύο διαστάσεων. Για την ορθή ερµηνεία µιας ακτινογραφίας απαραίτητη προϋπόθεση είναι η καλή γνώση των φυσιολογικών ανατοµικών δοµών της ελεγχοµένης περιοχής ώστε να µπορεί ο κλινικός ανακατασκευάσει νοητικά την τρισδιάστατη εικόνα των δοµών. Οι ακτινογραφίες µε υψηλή ποιότητα διευκολύνουν σε µεγάλο βαθµό αυτή την διαδικασία. Τα αποτελέσµατα της γεωµετρικής προβολής εξαρτώνται άµεσα από - το µέγεθος της εστιακής κηλίδας και - την θέση της εστιακής κηλίδας σε σχέση µε αντικείµενο και το πλακίδιο. Παράµετροι που επηρεάζονται από το µέγεθος και την θέση της εστιακής κηλίδας είναι: - η σαφήνεια του ειδώλου - η µεγέθυνση του ειδώλου - η παραµόρφωση του ειδώλου. Η πλήρης κατανόηση των γεωµετρικών αυτών κανόνων προβολής θα βοηθήσουν τον κλινικό οδοντίατρο να µεγιστοποιήσει την σαφήνεια και να ελαχιστοποιήσει την µεγέθυνση και την παραµόρφωση της απεικόνισης. Σαφήνεια ακτινογραφικής απεικόνισης Με τον όρο σαφήνεια ορίζουµε την καθαρότητα των ορίων µιας απεικόνισης (π.χ. αδαµαντινοδοντική ένωση, αρχιτεκτονική του σπογγώδους οστού, τα όρια του δοντιού). Είναι γνωστό ότι κατά την παραγωγή της ακτινοβολίας-χ οι ακτίνες προέρχονται από µία συγκεκριµένη περιοχή της ανόδου, την εστιακή κηλίδα. Αναφερόµενοι στην εστιακή κηλίδα την θεωρούµε σαν σηµείο. Πρακτικά όµως έχει διαστάσεις 1 1 χιλ. Αυτό έχει σαν αποτέλεσµα παραγωγή ακτίνων από διαφορετικά σηµεία της εστιακής κηλίδας, και αυτός είναι ο λόγος που οι προβολές ενός χαρακτηριστικού του αντικειµένου δεν ευρίσκονται επί του ιδίου σηµείου της ακτινογραφικής πλάκας. Έτσι έχουµε µια σηµαντική µείωση της καθαρότητας στα όρια της απεικόνισης. Η ασαφής αυτή ζώνη στα όρια της απεικόνισης ονοµάζεται παρασκιά. Όσο µεγαλύτερο 12

13 είναι το µέγεθος της εστιακής κηλίδας τόσο µεγαλύτερο είναι και το µέγεθος της παρασκιάς, τόσο µικρότερη και η σαφήνεια της απεικόνισης. Επιπλέον στις ενδοστοµατικές ακτινογραφίες το µέγεθος και ο αριθµός των κρυστάλλων του βρωµιούχου αργύρου του φωτογραφικού γαλακτώµατος επηρεάζουν καθοριστικά την σαφήνεια της απεικόνισης (Barr and Stephens 1980, Παρίσης 2010). Μέθοδοι αύξησης της σαφήνειας της ακτινογραφικής απεικόνισης. Η αύξηση της σαφήνειας µιας ακτινογραφικής απεικόνισης επιτυγχάνεται: - Με την χρήση όσο το δυνατόν µικρότερης αποτελεσµατικής εστιακής κηλίδας. - Με την αύξηση της απόστασης εστιακής κηλίδας και αντικειµένου µε την χρήση µεγάλου µήκους κατευθυντήρων. - Με την ελαχιστοποίηση της απόστασης αντικειµένου και ακτινογραφικής πλάκας. Μεγέθυνση της ακτινογραφικής απεικόνισης. Είναι µία ανεπιθύµητη παράµετρος η οποία οφείλεται στην αποκλίνουσα πορεία των φωτονίων της δέσµης των ακτίνων-χ. Ο βαθµός της µεγέθυνσης του αντικειµένου εξαρτάται από δύο παράγοντες: - την απόσταση εστιακής κηλίδας ακτινογραφικού πλακιδίου - την απόσταση αντικειµένου ακτινογραφικού πλακιδίου. Αυξάνοντας την απόσταση εστιακής κηλίδας πλακιδίου και µειώνοντας την απόσταση αντικειµένου πλακιδίου, µειώνουµε την µεγέθυνση της απεικόνισης. Η καθιέρωση στα οδοντιατρικά ακτινογραφικά µηχανήµατα κατευθυντήρων µεγάλου µήκους οδηγεί προς αυτή την κατεύθυνση, δηλαδή στη µείωση της µεγέθυνσης και παράλληλα στην αύξηση της σαφήνειας της απεικόνισης (Barr and Stephens 1980, Frommer 1981, Παρίσης 2010). Παραµόρφωση του σχήµατος της ακτινογραφικής απεικόνισης. Σαν παραµόρφωση του σχήµατος της απεικόνισης καλούµε την άνιση µεγέθυνση διαφορετικών τµηµάτων του ίδιου αντικειµένου. Αυτό συµβαίνει όταν όλα τα τµήµατα του αντικειµένου δεν βρίσκονται στην ίδια απόσταση από την εστιακή κηλίδα. Η παραµόρφωση γίνεται εµφανής όταν συγκρίνεται το σχήµα της απεικόνισης µε το πραγµατικό σχήµα του αντικειµένου. Η ελαχιστοποίηση της παραµόρφωσης του ακτινογραφικού ειδώλου επιτυγχάνεται µε: 13

14 - την τοποθέτηση του ακτινογραφικού πλακιδίου σε θέση παράλληλη µε τον επιµήκη άξονα του αντικειµένου. - τον προσανατολισµό της κεντρικής ακτίνας κάθετα προς το αντικείµενο και το ακτινογραφικό πλακίδιο. Στους παράγοντες δηµιουργίας παραµόρφωσης του ακτινογραφικού ειδώλου θα µπορούσαµε επίσης να εντάξουµε: - την κίνηση της κεφαλής του ακτινογραφικού µηχανήµατος ή της κεφαλής του ασθενή ή του πλακιδίου κατά την διάρκεια της λήψης της ακτινογραφίας - την κάµψη του ακτινογραφικού πλακιδίου. (Barr and Stephens 1980, Ιακωβίδης 1986, Παρίσης 2010). Χαρακτηριστικές ιδιότητες των πλακιδίων. Η χρήση των ακτίνων-χ στην οδοντιατρική αποσκοπεί στην απόκτηση των επιθυµητών διαγνωστικών πληροφοριών, µε την ελάχιστη δυνατή έκθεση του ασθενή στην ακτινοβολία. Για την επίτευξη της παραπάνω προϋπόθεσης απαιτείται γνώση αρκετών τεχνικών παραγόντων, µεταξύ των οποίων είναι και οι ιδιότητες των ακτινογραφικών πλακιδίων. α. Ευαισθησία-ταχύτητα. Σαν ευαισθησία ή ταχύτητα ενός ακτινογραφικού πλακιδίου νοείται η ποσότητα της ακτινοβολίας που απαιτείται για να δηµιουργηθεί µία απεικόνιση συγκεκριµένης πυκνότητας. Η ταχύτητα του πλακιδίου συχνά εκφράζεται σαν το αντίστροφο της έκθεσης (σε roentgen), που απαιτείται για να αποδώσει πυκνότητα ίση µε 1, επιπλέον της πυκνότητας της πλαστικής βάσης. Καθορίζεται από το µέγεθος των κρυστάλλων βρωµιούχου αργύρου του γαλακτώµατος. Όσο µεγαλύτεροι είναι οι κρύσταλλοι τόσο πιο ευαίσθητο είναι το πλακίδιο. Ανάλογα µε την ευαισθησία τους τα πλακίδια χαρακτηρίζονται µε τα γράµµατα A, B, C, D, E και F. Τα Α είναι τα πιο αργά και τα F τα ταχύτερα που κυκλοφορούν στο εµπόριο. Σήµερα είναι αποδεκτό ότι η χρησιµοποίηση ακτινογραφικών πλακιδίων µεγάλης ευαισθησίας προσφέρει ιδιαίτερα σηµαντική µείωση της έκθεσης του ασθενή στην ακτινοβολία, λόγω της µείωσης των χρόνων εκποµπής, χωρίς σηµαντική απώλεια της ποιότητας. Η χρήση ευαίσθητων πλακιδίων θα πρέπει να συνοδεύεται από ασφαλή σκοτεινό θάλαµο εξ αιτίας της µεγάλης ευαισθησίας των πλακιδίων στο φώς, από κατάλληλα διαµορφωµένα ακτινογραφικά διαλύµατα τα οποία µειώνουν στο ελάχιστο την 14

15 εµφάνιση οµίχλωσης στα ακτινογραφικά πλακίδια, και από χρονοδιακόπτη ικανό να δώσει ρυθµίσεις για µικρούς χρόνους εκποµπής οι οποίοι απαιτούνται για την ακτινοβόληση πλακιδίων µεγάλης ευαισθησίας (Ιακωβίδης 1986, Παρίσης 2010). β. Ευκρίνεια. Είναι η λεπτοµερής απεικόνιση του εξεταζόµενου αντικειµένου στο ακτινογράφηµα και εξαρτάται από το µέγεθος των κρυστάλλων του βρωµιούχου αργύρου του γαλακτώµατος. Όσο µικρότερο είναι το µέγεθος των κρυστάλλων τόσο αυξάνει η ευκρίνεια. Πρόκειται κατά συνέπεια για µία ιδιότητα η οποία έρχεται σε αντίθεση µε την ευαισθησία. Το πρόβληµα είναι περισσότερο θεωρητικό και στην πράξη λύνεται µε συµβιβασµό των απαιτήσεων για ευκρίνεια και ταχύτητα (Ιακωβίδης 1986, Παρίσης 2010). γ. Πυκνότητα. Είναι ο συνολικός βαθµός αµαύρωσης του ακτινογραφήµατος µετά την έκθεση και εµφάνισή του. Μετριέται σε µονάδες διαπερατότητας του ορατού φωτός και εκφράζεται σε λογαριθµική κλίµακα του 10. Όταν ένα ακτινογράφηµα επιτρέπει να περάσει το 1/10 της έντασης δέσµης φωτός έχει πυκνότητα 1. Παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν την πυκνότητα είναι: - Η ένταση του ρεύµατος της λυχνίας του ακτινογραφικού µηχανήµατος (mα) η οποία ρυθµίζει την ποσότητα της παραγόµενης ακτινοβολίας. Αύξηση της έντασης του ρεύµατος σηµαίνει και αύξηση της πυκνότητας του ακτινογραφήµατος. - Ο χρόνος εκποµπής. Αύξηση του χρόνου εκποµπής σηµαίνει παραγωγή µεγαλύτερης ποσότητας ακτινοβολίας και εποµένως αύξηση της πυκνότητας του ακτινογραφήµατος. Οι δύο παραπάνω παράγοντες συνήθως µετρώνται µαζί σαν ma.sec µέγεθος το οποίο είναι ευθέως ανάλογο µε την πυκνότητα του ακτινογραφήµατος. δ. Αντίθεση. Ονοµάζεται η διαβάθµιση των διαφορών πυκνότητας σε διάφορες περιοχές του ακτινογραφήµατος οι οποίες έχουν εκτεθεί σε διαφορετικές ποσότητες ακτινοβολίας. Μεγάλος αριθµός διαβαθµίσεων του γκρι σηµαίνει χαµηλού βαθµού αντίθεση, ενώ µικρός αριθµός διαβαθµίσεων, υψηλού βαθµού αντίθεση. Πρακτικά οι δύο ακραίες καταστάσεις δεν δίνουν ακτινογραφήµατα υψηλής ποιότητας. Παράγοντες οι οποίοι επηρεάζουν την αντίθεση των ακτινογραφηµάτων είναι: - Η τάση της λυχνίας του ακτινογραφικού µηχανήµατος. Υπερβολική αύξηση της τάσης δίδει ακτίνες υψηλής διεισδυτικής ικανότητας µε αποτέλεσµα ακτινογραφήµατα µε χαµηλό βαθµό αντίθεσης. - Η θερµοκρασία των εµφανιστικών διαλυµάτων. Αύξηση της θερµοκρασίας οδηγεί σε αύξηση της αντίθεσης. 15

16 - Η ενυπάρχουσα αντίθεση του ακτινογραφικού πλακιδίου η υψηλή τιµή της οποίας επηρεάζει θετικά την τελική αντίθεση του ακτινογραφήµατος. (Ιακωβίδης 1986, Παρίσης 2010). ε. Οµίχλωση. Είναι η αύξηση της πυκνότητας του ακτινογραφήµατος η οποία προκαλείται από οποιαδήποτε άλλη αιτία εκτός από την έκθεση του πλακιδίου στην πρωτογενή ακτινοβολία. Προκαλείται από την διάσπαση µικρού αριθµού κρυστάλλων βρωµιούχου αργύρου κατά την διάρκεια της αποθήκευσης των πλακιδίων αλλά και κατά την διάρκεια της επεξεργασίας των. Το πρόβληµα της οµίχλωσης σήµερα παρουσιάζεται εντονότερο εξαιτίας της χρήσης πλακιδίων υψηλής ευαισθησίας τα οποία επίσης είναι ευαίσθητα και σε άλλα είδη ακτινοβολιών του ηλεκτροµαγνητικού φάσµατος. Όλες οι ιδιότητες των πλακιδίων, πλην της ευκρίνειας, περιγράφονται από την χαρακτηριστική καµπύλη του πλακιδίου ή καµπύλη των Hurter and Driffield (Ιακωβίδης 1986, Παρίσης 2010). 16

17 ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ Στην συµβατική ακτινογραφία το ακτινογραφικό πλακίδιο είναι ο τόπος υποδοχής και καταγραφής του φαινοµένου της διαφορετικής απορρόφησης των ακτίνων-χ από τους ιστούς όταν µία δέσµη φωτονίων κατευθύνεται προς αυτούς. Ο αριθµός των πληροφοριών που προσλαµβάνει ένας παρατηρητής από µία συµβατική ακτινογραφία εξαρτάται από την ποιότητα της ακτινογραφίας και από τις ικανότητες του παρατηρητή. Σαν ψηφιακή ακτινογραφία ορίζουµε σήµερα την παραγωγή ψηφιακών ακτινολογικών εικόνων τις οποίες έχουµε την δυνατότητα να αποθηκεύσουµε, να επεξεργαστούµε και να αναλύσουµε στη συνέχεια. Στην ψηφιακή απεικόνιση οι πληροφορίες προσλαµβάνονται από έναν αισθητήρα, ο οποίος στην συνέχεια τις αποδίδει υπό µορφή αναλογικού σήµατος. Ακολούθως γίνεται µετατροπή του αναλογικού σήµατος σε ψηφιακό µε την χρήση ψηφιαναλογικού µετατροπέα και το αποτέλεσµα προβάλλεται σε οθόνη. Η αποθήκευση των πληροφοριών γίνεται µε µαγνητικά µέσα (Γριζιώτης Α. 1994, Παρίσης 2010). Η πρώτη ψηφιακή ακτινογραφική απεικόνιση ήταν η αξονική τοµογραφία (Ambrose J.1973, Ambrose J&Hounsfield GN 1973, Hounsfield GN 1973). Τα πρώτα συστήµατα για την λήψη ενδοστοµατικής ψηφιακής ακτινογραφίας εµφανίστηκαν στα τέλη της δεκαετίας του (Moyen Fr et al. 1989). Βασικές έννοιες ψηφιακής απεικόνισης. Στην ψηφιακή ακτινογραφία η εικόνα διαιρείται σε πολυάριθµες στοιχειώδεις µονάδες σε κάθε µια από τις οποίες οι πληροφορίες βρίσκονται αποθηκευµένες µε την µορφή ενός αριθµού-ψηφίου. Η κάθε στοιχειώδης µονάδα εικόνας ονοµάζεται εικονοστοιχείο (pixel) (Balter S.1993 Farman AG & Scarfe WC 1994). 17

18 Στην ψηφιακή ακτινογραφία οι πληροφορίες που περιέχει κάθε pixel αφορούν µία διαβάθµιση του γκρι. Στη διαβάθµιση αυτή αποδίδεται µία συγκεκριµένη τιµή π.χ Ο Η/Υ αποθηκεύει αυτήν την µαθηµατική πληροφορία σε γλώσσα δυαδικού συστήµατος, όχι δηλ. σαν 100 αλλά σαν Η επιλογή µεταξύ 0 και 1 ονοµάζεται bit, από τις λέξεις Binary digit, δηλ. δυαδικό ψηφίο. Αν ένα pixel έχει εύρος πυκνοτήτων 8 bits, αυτό σηµαίνει ότι το συγκεκριµένο pixel φέρει 8 διαδοχικές επιλογές µεταξύ 0 και 1. Ο µέγιστος αριθµός συνδυασµών σ αυτήν την περίπτωση είναι 2 8 δηλ Εποµένως το σύστηµα έχει την δυνατότητα να απεικονίζει 256 διαβαθµίσεις του γκρι. Με 255 απεικονίζεται το τελείως άσπρο (µηδενική ακτινοβόληση του αισθητήρα), ενώ µε 0 απεικονίζεται το τελείως µαύρο (κορεσµός ακτινοβόλησης του αισθητήρα). Σήµερα κυκλοφορούν εξελιγµένα συστήµατα τα οποία έχουν την δυνατότητα απεικόνισης περισσότερων αποχρώσεων του γκρι περιέχοντας εύρος πυκνοτήτων περισσότερων αριθµών bits/pixel (12 bits, δηλ.2 12 = 4096 διαβαθµίσεις του γκρι ή 16 bits δηλ = διαβαθµίσεις). Την ποιότητα και ανάλυση της εικόνας στην ψηφιακή απεικόνιση καθορίζουν κυρίως δύο παράγοντες: - το µέγεθος του pixel στον υποδοχέα της ακτινοβολίας - ο αριθµός των bits που χρησιµοποιεί το κάθε σύστηµα, από τον οποίο εξαρτάται ο αριθµός των διαβαθµίσεων του γκρι. (Balter S.1993, Welander U ET AL.1993, Farman AG & Scarfe WC 1994). Η ανάλυση της απεικόνισης διακρίνεται σε: α. Μέγιστη θεωρητική ανάλυση. Η παράµετρος αυτή για κάθε απεικονιστικό σύστηµα είναι µία και µοναδική. Στα ψηφιακά συστήµατα καθορίζεται από το µέγεθος του pixel. Όταν γνωρίζουµε το µέγεθος του pixel µπορούµε άµεσα να υπολογίσουµε την µέγιστη θεωρητική ανάλυση ενός συστήµατος µε βάση τον παρακάτω µαθηµατικό τύπο: Nu =1/2 xp Nu είναι η µέγιστη θεωρητική ανάλυση του συστήµατος (ή συχνότητα Nyquist προς τιµή του Σουηδού που εισήγαγε την έννοια) και xp είναι το µέγεθος του pixel σε mm. β. Ανάλυση σε συγκεκριµένες πειραµατικές συνθήκες, η οποία επηρεάζεται και από άλλους παράγοντες οι κυριότεροι από τους οποίους είναι η αντίθεση της απεικόνισης, η ποιότητα της οθόνης, οι ρυθµίσεις της οθόνης, η οξυδέρκεια και εµπειρία του παρατηρητή κ.α. Από τα παραπάνω φαίνεται ότι το ίδιο σήµα για τον ίδιο παρατηρητή κάτω από διαφορετικές συνθήκες µελέτης µπορεί να δώσει 18

19 διαφορετικές τιµές ανάλυσης (Balter S.1993, Welander U ET AL.1993, Farman AG & Scarfe WC 1994). Φυσικές ιδιότητες ψηφιακής απεικόνισης. Οµαδοποιώντας τις ιδιότητες που καθορίζουν την ποιότητα της ψηφιακής απεικόνισης τις κατατάσσουµε σε τρεις κατηγορίες: - Ιδιότητες σήµατος - Ιδιότητες θορύβου -Συνδυασµένες ιδιότητες σήµατος και θορύβου (Welander U et al.1993, Workman A & Brettle DS 1997, Hayakawa Y et al.1998). Ιδιότητες σήµατος Μία βασική ιδιότητα του σήµατος είναι η Συνάρτηση Γραµµικής ιασποράς (Line Spread Function, LSF). Η φυσική σηµασία αυτής της παραµέτρου είναι η έκφραση και καταµέτρηση της ασάφειας στην απεικόνιση µιας γραµµής απειροελάχιστου εύρους. Η συνάρτηση υπολογίζεται µε την µελέτη της ακτινογραφίας εργαστηριακού αντικειµένου σχήµατος µικρού µεταλλικού δίσκου από καθαρό ταντάλιο, ο οποίος φέρει σχισµή εύρους 10 µm. Η µελέτη αφορά τον υπολογισµό της τιµής της απόχρωσης του γκρι σε κάθε pixel σε διεύθυνση κάθετη προς την σχισµή. Σε µία ιδανική κατάσταση η καταγραφή των τιµών δίδει συνάρτηση που έχει µορφή ευθείας γραµµής µηδενικού εύρους (εικ. 1 Α) δηλ. την τέλεια σαφή εικόνα. Στην πράξη αυτό βέβαια δεν συµβαίνει και στα διάφορα απεικονιστικά συστήµατα η συνάρτηση έχει καµπύλη µορφή (εικ.1 Β) δηλ. ασαφοποίηση της εικόνας δυσκολεύοντας έτσι τον διαχωρισµό λεπτών δοµών. Το εύρος της συναρτήσεως περιγράφει την ασάφεια του συστήµατος. Όσο µικρότερο είναι το εύρος της καµπύλης τόσο καλύτερη είναι η σαφήνεια του συστήµατος. Στα σύγχρονα ψηφιακά απεικονιστικά συστήµατα η τιµή LSF πλησιάζει το 0 σε απόσταση 1 ή 2 φορές του µεγέθους του pixel. (Welander U et al.1993,welander U et al.1994, Welander U et al Borg E et al. 2000). 19

20 Συνάρτηση Γραµµικής ιασποράς (LSF) 1 0,5 1 0,8 0, ,2-0,5-0,25 0 Ο,25 0,5 Απόσταση, mm 0-0,5-0,25 0 Ο,25 0,5 Απόσταση, mm Εικ. 1Α Εικ. 1Β Mία άλλη σηµαντική ιδιότητα του σήµατος είναι η Συνάρτηση Μεταφοράς ιαµόρφωσης του Σήµατος (Modulation Transfer Function, MTF), η οποία δείχνει την πιστότητα αναπαραγωγής σηµάτων διαφόρων συχνοτήτων δηλ. την ακρίβεια µε την οποία αποδίδονται οι λεπτοµέρειες. Εκφράζεται από τον τύπο: MTF(f) = εξερχόµενο σήµα / εισερχόµενο σήµα. Υπολογίζοντας την τιµή MTF σε κάθε δεδοµένη συχνότητα σήµατος έχουµε την συνολική συνάρτηση για κάθε απεικονιστικό σύστηµα. Μαθηµατικά η τιµή της συναρτήσεως MTF υπολογίζεται από την τιµή της συναρτήσεως LSF µε µία πολύπλοκη σειρά εξισώσεων, η οποία περιγράφεται ως σειρά Fourier (Fourier Transform). Για την ακρίβεια η συνάρτηση MTF εξ ορισµού αποτελεί την απόλυτη τιµή του µετασχηµατισµού Fourier της συναρτήσεως LSF. Σε ένα ιδανικό σύστηµα η τιµή MTF θα ήταν 1 στα σήµατα όλων των συχνοτήτων. Αυτό θα είχε σαν αποτέλεσµα την τέλεια απόδοση. Σ ένα πραγµατικό σύστηµα η τιµή MTF είναι 1 για σήµατα χαµηλών συχνοτήτων και προσεγγίζει την τιµή 0 στην συχνότητα η οποία αποτελεί την Μέγιστη Θεωρητική Ανάλυση του συστήµατος ή αλλιώς την συχνότητα Νyquist. Η υψηλότερη τιµή MTF σε σήµατα χαµηλών συχνοτήτων και η σταδιακή µείωσή της σε σήµατα υψηλότερων συχνοτήτων αποτελεί ενδογενή ιδιότητα όλων των απεικονιστικών συστηµάτων. (Welander U et al 1993, McDavid WD et al.1994, Welander U et al. 1994). 20

21 Ιδιότητες θορύβου Ο θόρυβος αποτελεί έναν σηµαντικό παράγοντα υποβάθµισης της ψηφιακής απεικόνισης. Σαν θόρυβο χαρακτηρίζουµε κάθε ανεπιθύµητο σήµα στα χαρακτηριστικά της ψηφιακής εικόνας. Πρακτικά η φυσική σηµασία του θορύβου σηµαίνει την απόκλιση της µαθηµατικής πληροφορίας που φέρει το κάθε pixel και καθορίζει την απόκλιση της τιµής του γκρι από αυτήν η οποία αντιστοιχεί αυστηρά και µόνο στην ποσότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. Σε µία ακτινογραφία η οποία έχει ληφθεί ακτινοβολώντας τον αισθητήρα χωρίς να παρεµβάλλεται τίποτα στην πορεία της δέσµης των ακτίνων-χ και στην ιδανική περίπτωση της πλήρους απουσίας θορύβου θα έπρεπε όλα τα pixels να φέρουν την ίδια ακριβώς µαθηµατική πληροφορία, να έχουν δηλ. την ίδια απόχρωση του γκρι. Στην πραγµατικότητα αυτό δεν συµβαίνει και οι αποκλίσεις των τιµών υπάρχουν εξ αιτίας του θορύβου και βεβαίως όσο µικρότερες είναι οι αποκλίσεις τόσο µικρότερος είναι ο θόρυβος. Ανάλογα µε την πηγή προέλευσης ο θόρυβος διακρίνεται σε δοµικό και τυχαίο. οµικός καλείται ο θόρυβος ο οποίος οφείλεται σε ανεπιθύµητες παρεµβολές στοιχείων από την περίπλοκη ανατοµική δοµή η οποία υπάρχει σε µία ακτινογραφία αποκρύπτοντας πολλές φορές τα στοιχεία µε το κύριο διαγνωστικό ενδιαφέρον. Τυχαίος καλείται ο θόρυβος ο οποίος οφείλεται στην για οποιοδήποτε λόγο αλλοίωση των χαρακτηριστικών της ακτινογραφικής εικόνας. ιακρίνουµε τρία είδη τυχαίου θορύβου: - Θόρυβος οµικού Στίγµατος (Structured mottle noise). Οφείλεται στην ανοµοιογενή κατασκευή του υλικού των ενισχυτικών στρωµάτων των αισθητήρων κάποιων συστηµάτων άµεσης ψηφιακής ακτινογραφίας. - Θόρυβος Ποσοτικού Στίγµατος (Quantum mottle noise) ή Κβαντικός θόρυβος. Οφείλεται στην διακύµανση του αριθµού των φωτονίων που προσπίπτουν στον υποδοχέα καταγραφής (Πήττας 1995). Ο θόρυβος αυτός αυξάνεται µε την µείωση της δόσης ακτινοβολίας και αποτελεί το αναπόφευκτο τίµηµα όταν χρησιµοποιούµε πολύ ευαίσθητα συστήµατα. - Ηλεκτρονικός Θόρυβος Ρεύµατος Σκότους (Dark Current Electronic Noise). Οφείλεται στην θερµική ενέργεια την οποία εκπέµπει το πλέγµα σιλικόνης σε ορισµένους αισθητήρες, χωρίς να έχουν εκτεθεί σε ακτινοβολία-χ. 21

22 Στον τυχαίο θόρυβο µπορούµε να κατατάξουµε και τον θόρυβο των κρυστάλλων του AgBr του πλακιδίου που αφορά την έµµεση ψηφιακή απεικόνιση. Οφείλεται στην διαφορά µεγέθους των κρυστάλλων AgBr καθώς και τον τυχαίο τρόπο εναπόθεσης αυτών στη βάση της οξικής κελουλόζης (Πήττας 1995). Στην έµµεση ψηφιακή απεικόνιση υπεισέρχεται και ένα άλλο είδος θορύβου, ο Θόρυβος Κβαντισµού (Quantization Noise, QN). Εµφανίζεται κατά την µετατροπή αναλογικών σηµάτων σε ψηφιακά και είναι αναπόφευκτο αποτέλεσµα της καθορισµένης διακρισιµότητας των ψηφιοαναλογικών µετατροπέων. Μονάδα µέτρησης του θορύβου είναι το mm 2. Πρακτικά η έννοια αυτή εκφράζει την µέση έκταση που αντιστοιχεί σε κάθε φωτόνιο της δέσµης όταν αυτή προσπίπτει στο µέσον καταγραφής της εικόνας. Μικρότερη έκταση σηµαίνει χαµηλότερο θόρυβο και µεγαλύτερη ακρίβεια στην τελική απεικόνιση. Συνδυασµένες ιδιότητες σήµατος και θορύβου. Ο θόρυβος και το σήµα είναι έννοιες ανεξάρτητες µεταξύ τους. Ο θόρυβος επηρεάζει την αντίληψη του σήµατος, υποβαθµίζοντας έτσι την ποιότητα της εικόνας, δεν επηρεάζει όµως και το ίδιο το σήµα. ύο σηµαντικές παράµετροι συνδυασµένων ιδιοτήτων είναι η κβαντική ανιχνευτική ικανότητα, και ο λόγος σήµατος προς θόρυβο (Detective Quantum Efficiency, DQE). (Welander U et al. 1993, Welander U et al. 1995, Yosiura K et al. 1999, Stamatakis HC et al. 2000). Η Κβαντική Ανιχνευτική Ικανότητα περιγράφει τον αριθµό των φωτονίων που δεσµεύονται από το απεικονιστικό σύστηµα προκειµένου να σχηµατίσουν εικόνα δηλ.: DQE= εσµευµένα φωτόνια / Συνολικά φωτόνια Η συνάρτηση αυτή υπολογίζεται από τον µαθηµατικό τύπο: DQE(f ) = NEQ(f)/Φ Όπου NEQ(f) η συνάρτηση που καθορίζει τον αριθµό των φωτονίων που δεσµεύονται για να σχηµατίσουν εικόνα ως συνάρτηση της συχνότητας του κάθε σήµατος και Φ είναι η συνολική πραγµατική ροή των φωτονίων. Η τιµή του Φ υπολογίζεται από πίνακες που χρησιµοποιούνται στην Ακτινοφυσική λαµβάνοντας υπ όψιν διάφορες παραµέτρους όπως το πάχος ηµιεξασθένισης της δέσµης (Half Value Layer, HVL), την ενέργεια της δέσµης (kvp), τον συντελεστή γραµµικής εξασθένισης (Linear Attenuation Coefficient) κ.α. 22

23 Εάν συγκρίνουµε την κβαντική ανιχνευτική ικανότητα ψηφιακών και συµβατικών ακτινογραφικών συστηµάτων διαπιστώνουµε ότι τα ψηφιακά υπερτερούν έναντι των συµβατικών και αυτό µεταφράζεται σε µεγαλύτερη ευαισθησία δηλ. απαίτηση για µικρότερη δόση έκθεσης. Λόγος σήµατος προς θόρυβο (Signal to Noise Ratio, SNR). Ο σηµαντικός παράγοντας ο οποίος καθορίζει την ανοχή στον θόρυβο είναι η ποσότητά του στο σήµα δηλ. ο λόγος σήµατος προς θόρυβο. Πρακτικά ο θόρυβος κάνει αισθητή την παρουσία του στην εικόνα σαν χιόνι η σαν κόκκους σ όλη την έκταση της εικόνας. Η παράµετρος SNR εκφράζει την υπεροχή του σήµατος έναντι του συνυπάρχοντος θορύβου. Προκειµένου ένα σήµα να γίνει αντιληπτό από το ανθρώπινο µάτι θα πρέπει η αναλογία αυτή να είναι µεγαλύτερη από κάποιο συγκεκριµένο όριο. Εδώ βεβαίως υπεισέρχεται και η υποκειµενικότητα του παρατηρητή. Η εντύπωση ενός ανθρώπου για µία απεικόνιση µε θόρυβο δεν είναι απαραίτητα ίδια και για κάποιον άλλο. Κάθε προσπάθεια µείωσης του θορύβου συνεισφέρει στην βελτίωση της ποιότητας της εικόνας και ο µοναδικός πραγµατικός τρόπος µείωσης του θορύβου βρίσκεται στον σωστό σχεδιασµό των συστηµάτων και σωστή επιλογή του τεχνικού εξοπλισµού. Ο λόγος S/N εκφράζεται κυρίως ως λόγος ισχύων σε µονάδες decibel (db) σύµφωνα µε την εξίσωση: S/N (db ισχύος) = 10 log (P ΣΗΜΑΤΟΣ / Ρ ΘΟΡΥΒΟΥ). (όπου Ρ ΣΗΜΑΤΟΣ η ισχύς του σήµατος και Ρ ΘΟΡΥΒΟΥ η ισχύς του θορύβου) (Welander U et al. 1993, Welander U et al. 1995, Yosiura K et al. 1999, Stamatakis HC et al. 2000). Μέθοδοι ψηφιακής απεικόνισης. Οι µέθοδοι ψηφιακής απεικόνισης κατατάσσονται σε δύο κατηγορίες: - Αυτές που προκύπτουν µε την χρήση ιονίζουσας ακτινοβολίας και είναι η αξονική τοµογραφία (CT), η πυρηνική απεικόνιση ( γ-κάµερα) και η ψηφιακή ακτινογραφία (DI). - Αυτές που χρησιµοποιούν µη ιονίζουσα ακτινοβολία και είναι το υπερηχογράφηµα και ο µαγνητικός συντονισµός (MRI). Μία ψηφιακή ακτινογραφική απεικόνιση µπορεί να παραχθεί µε δύο τρόπους: - άµεσα από τον ασθενή 23

24 - έµµεσα από µία αναλογική ακτινογραφία. Άµεση ψηφιακή απεικόνιση. Για την παραγωγή άµεσης ψηφιακής απεικόνισης απαιτούνται µία πηγή ιονίζουσας ακτινοβολίας, ένας αισθητήρας, ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής και µία οθόνη όπου θα προβληθεί η εικόνα. Για την παραγωγή της ιονίζουσας ακτινοβολίας χρησιµοποιείται το κοινό ακτινογραφικό µηχάνηµα. Ανάλογα µε το είδος του αισθητήρα διακρίνουµε τρεις τύπους συστηµάτων ψηφιακής απεικόνισης: - Ψηφιακό σύστηµα µε αισθητήρα CCD (Charged Coupling Device). ιάταξη Συζευγµένων Φορτίων. - Ψηφιακό σύστηµα µε αισθητήρα CMOS-APS (Complementary Metal Oxide Semiconductor - Active Pixel Sensor). Αισθητήρας Ενεργών Εικονοστοιχείων. - Ψηφιακό σύστηµα µε αισθητήρα PSP (Photostimulable Phosphor Plate). Φωτοευαίσθητες πλάκες φωσφόρου. Αισθητήρες CCD Είναι σκληροί και άκαµπτοι, µε διαστάσεις: µήκος 3,5 εκ., πλάτος 2,5 εκ. και πάχος 0,3 εκ. Αποτελούνται από ένα πλέγµα φωτοευαίσθητων εικονοστοιχείων και ένα σύστηµα µετατροπής της ιονίζουσας ακτινοβολίας σε φωτόνια που αντιστοιχούν στο φάσµα του ορατού φωτός. Στην ουσία πρόκειται για ένα πλέγµα µικροσκοπικών πυκνωτών οι οποίοι απορροφούν την ενέργεια της ιονίζουσας ακτινοβολίας υπό µορφή ηλεκτρικού φορτίου. Το είδος αυτό των αισθητήρων είναι το πρώτο που κυκλοφόρησε. Σήµερα υπάρχουν αρκετά συστήµατα που λειτουργούν µε αυτούς τους αισθητήρες: - RGV (TROPHY). - Sens a Ray (REGAM). - Visualix (GENDEX). - Flash Dent (VILLA). - Sidexis (SIEMENS). - CDR (SCHICK). - RX2 Mega PX (CSN) - Dixi 3 (PLANMECA) 24

25 - Krystal-X Easy (OWANDY) - Sopix (NEODENT) - Owandy (OWANDY) Οι διαφορές που ανακύπτουν µεταξύ των διαφόρων συστηµάτων, συνίστανται κυρίως σε διαφορές που υπάρχουν µεταξύ των αισθητήρων. Οι αισθητήρες CCD συνήθως αποτελούνται από - ενισχυτικές πινακίδες κατασκευασµένες από σπάνιες γαίες, οι οποίες λειτουργούν σαν αρχικός υποδοχέας, από µία σύζευξη οπτικών ινών για την µεταφορά του φωτός και από έναν φωτοευαίσθητο αισθητήρα για την συλλογή του φωτός (RGV) ή από - έναν σύνθετο ακτινοευαίσθητο αισθητήρα (Sens a Ray, Sidexis, CDR) ή από ένα - σύστηµα ενισχυτικών πινακίδων (σπάνιες γαίες) που παίζει τον ρόλο του αρχικού υποδοχέα, ένα σύστηµα φακών αντί οπτικές ίνες και έναν συµβατικό αισθητήρα (Flash Dent) ή από ένα - συνδυασµό ενισχυτικών πινακίδων και ακτινοευαίσθητου αισθητήρα (Visualix). (Hildebolt et al. 2000,Sanderink GC & Miles DA 2000, Van der Stelt PF 2000) Βασική αρχή λειτουργίας των αισθητήρων CCD. Όταν η ακτινοβολία Χ προσβάλει τον αισθητήρα µετατρέπεται από τις ενισχυτικές πινακίδες του αισθητήρα σε ορατό φως. Ανάλογα µε την ποσότητα των φωτονίων που προσπίπτουν σε κάθε εικονοστοιχείο φορτίζεται και ο κάθε µικροπυκνωτής. Έτσι σε κάθε εικονοστοιχείο αναπτύσσεται µία διαφορά δυναµικού η οποία µεταφέρεται σαν πληροφορία σε σειρά δηµιουργώντας ένα αναλογικό σήµα. Το σήµα αυτό µέσω καλωδίου µεταφέρεται σε Η/Υ και µετατρέπεται σε ψηφιακό. Τέλος το ψηφιακό σήµα µε την χρήση απεικονιστικών προγραµµάτων (display software) µετατρέπεται σε εικόνα. Η όλη διαδικασία περατώνεται σε πραγµατικό χρόνο. Η ποιότητα του ακτινογραφήµατος είναι συνάρτηση πολλών παραγόντων: - των διαστάσεων των εικονοστοιχείων του αισθητήρα.(συνήθως κυµαίνονται µεταξύ 20 και 40 µ. ανάλογα µε την ευαισθησία του αισθητήρα). - του τύπου και της διάταξης της ενισχυτικής πινακίδας. - του ψηφιαναλογικού µετατροπέα του σήµατος και του χρησιµοποιούµενου λογισµικού. (Baxes GA 1994, Lehmann T et al. 2000, Russ JC 2002). 25

26 Αισθητήρες CMOS APS. Είναι πιο σύγχρονοι από τους CCD, µε ίδια όµως εξωτερικά χαρακτηριστικά. Είναι άκαµπτοι, έχουν παρόµοιες εξωτερικές διαστάσεις και συνδέονται µε την µονάδα του Η/Υ µέσω καλωδίου. Η διαφορά τους µε τους CCD έγκειται στον τρόπο παραγωγής του σήµατος από τα εικονοστοιχεία. Κάθε εικονοστοιχείο σχετίζεται µε κυκλώµατα τα οποία µετατρέπουν το σήµα του εικονοστοιχείου σε ηλεκτρικό φορτίο. Τα φορτία αυτά αποδίδονται στον Η/Υ παράλληλα. Αυτό δίνει στον Η/Υ την δυνατότητα της ταχύτερης επεξεργασίας και µειώνει τις ανάγκες για υπολογιστική δύναµη κατά 100 φορές. Παράλληλα αυτό σηµαίνει µείωση του χρόνου εµφάνισης της απεικόνισης στην οθόνη σχεδόν στο µηδέν (Paurazas SB et al. 2000). Εµπορικές ονοµασίες συστηµάτων CMOS/APS: - Κodak 6100 (KODAK) - IOX 2 Sensor system (FIMET OY) Σε σχέση µε την πιστότητα της απεικόνισης µε αισθητήρες CMOS-APS έρευνες που έγιναν in vitro για ανίχνευση όµορων τερηδόνων έδωσαν αποτελέσµατα εφάµιλλα µε αυτά των συµβατικών πλακιδίων (Nair MK, Nair UP 2001) και των απεικονίσεων µε αισθητήρες CCD (Kitagawa H et al. 2003). Το κόστος αγοράς των αισθητήρων CMOS-APS είναι αρκετά χαµηλότερο των αισθητήρων CCD. Αισθητήρες PSP. Ο αισθητήρας PSP αποτελείται από µία φθορίζουσα πλάκα, το µεγάλο πλεονέκτηµα της οποίας είναι η δυνατότητα επαναχρησιµοποίησης. Οι αισθητήρες PSP έχουν το ίδιο µέγεθος µε τα συµβατικά ακτινογραφικά πλακίδια και είναι σχετικά εύκαµπτοι. Εσωτερικά αποτελούνται από µία πολυεστερική πλάκα επικαλυµµένη µε ένα λεπτό στρώµα από αλογονίδιο του φθορίου µε βάριο (Borg E Hildebolt CF et al. 2000). Μετά την ακτινοβόληση του αισθητήρα η ενέργεια των ακτίνων-χ δεσµεύεται από τους κρυστάλλους του φωσφόρου µε δηµιουργία ηλεκτρονίων υψηλότερης ενεργειακής στάθµης. Τα ηλεκτρόνια αυτά παραµένουν σ αυτήν την κατάσταση έως και 72 ώρες (Martius MG et al. 2003), δηµιουργώντας µ αυτόν τον τρόπο την λανθάνουσα εικόνα. 26

27 Στην συνέχεια ο αισθητήρας σαρώνεται σε ειδικό σαρωτή (scanner) laser ηλίουνέου (He-Ne) και τα ηλεκτρόνια επανέρχονται στην αρχική κατάσταση ηρεµίας εκπέµποντας φως ειδικού µήκους κύµατος χρώµατος µπλε. Ο σαρωτής ενισχύει την φωτεινή ακτινοβολία και την µεταφέρει στον Η/Υ ως αναλογικό σήµα όπου µετατρέπεται σε ψηφιακό και µας δίνει την τελική εικόνα στην οθόνη. Πριν επαναχρησιµοποιηθούν οι αισθητήρες θα πρέπει να εξουδετερωθεί το υπόλοιπο ενέργειας, που κατακρατεί η φθορίζουσα πλάκα, µε την τοποθέτησή της έναντι µίας πηγής λευκού φωτός, για δύο περίπου λεπτά και µε την φωσφορούχα πλευρά προς την πηγή του φωτός. Το χρονικό διάστηµα µπορεί να µειωθεί αυξάνοντας την ένταση της πηγής φωτός. Μετά την έκθεση η επεξεργασία πρέπει να γίνεται το ταχύτερο δυνατό, γιατί τα παγιδευµένα ηλεκτρόνια µπορούν να απελευθερωθούν από µόνα τους µε το πέρασµα του χρόνου. Αυτό µπορεί να σηµαίνει µείωση της ποιότητας της απεικόνισης. Ορισµένες πλάκες χάνουν το 23% των ηλεκτρονίων σε µισή ώρα και το 30% σε µία ώρα. Επειδή όµως η πρώιµη απώλεια των ηλεκτρονίων είναι οµοιόµορφη δεν οδηγεί σε κλινικά σηµαντική µείωση της ποιότητας της απεικόνισης. Εµπορικές ονοµασίες συστηµάτων PSP: - Digitos-X (BLUE X) - Digora Optime (SOREDEX) - RSV HD Viewireless (VISIODENT) Τα συστήµατα PSP παρουσιάζουν µεγάλο εύρος εκποµπής, µε αποτέλεσµα ακόµη και σε περιπτώσεις υπερέκθεσης η υποακτινοβόλησης από λάθος του χειριστή, να δίδουν εικόνες χρήσιµες διαγνωστικά (Stamatakis HC et al. 2000). Γι αυτό τον λόγο θεωρείται σηµαντική η συµβολή τους στην ακτινοπροστασία αφού δεν χρειάζονται συχνές επαναλήψεις. Η έλλειψη πλήρους ακαµψίας και το µικρό πάχος του αισθητήρα PSP αποτελεί πλεονέκτηµα, γιατί τον καθιστά εύκολα προσαρµόσιµο στην στοµατική κοιλότητα (Wenzel A 2000). Η απουσία καλωδίου σύνδεσης µε τον Η/Υ διευκολύνει την ενδοστοµατική τοποθέτηση του αισθητήρα και συγχρόνως διευκολύνει εργονοµικά τους οδοντιάτρους επιτρέποντας την τοποθέτηση του συστήµατος σε διαφορετικό χώρο από το ακτινογραφικό µηχάνηµα. Σύµφωνα µε τους κατασκευαστές η αντοχή των αισθητήρων σε αριθµό λήψεων είναι απεριόριστη. Η πρακτική όµως έδειξε ότι µπορεί να υποστούν φθορά κατά την 27

28 διάρκεια της λήψης αλλά και κατά την διαδικασία της σάρωσης. Προκειµένου να επιµηκυνθεί ο χρόνος ζωής των αισθητήρων απαιτείται λεπτότητα χειρισµών από τον χειριστή (Bedard A et al. 2004). Μειονέκτηµα είναι το υψηλό κόστος µια και ένα ιατρείο θα πρέπει να συντηρεί µεγάλο αριθµό αισθητήρων σε ετοιµότητα. Σε σχέση µε τους άλλους αισθητήρες οι PSP υστερούν σε ευκρίνεια λόγω µεγέθους των pixels. Στο σύστηµα Digora της SOREDEX το pixel έχει µέγεθος περίπου 0,063 χιλ. ενώ στα CCD έχει µέγεθος περίπου 0,040 χιλ. Τεχνικές δυσκολίες δεν επιτρέπουν την δηµιουργία µικρότερου µεγέθους pixels στα PSP (Σπυρόπουλος κ. συν. 2003). Τα συστήµατα PSP συγκρινόµενα µε τα CCD παρουσιάζουν την ίδια ικανότητα στην ανίχνευση οµόρων τερηδόνων (Wenzel A et al.1995). Μειονέκτηµα των PSP σε σχέση µε τα CCD και τα CMOS είναι ο χρόνος εµφάνισης της απεικόνισης στην οθόνη του Η/Υ, ο οποίος απαιτεί τουλάχιστον 30 δεύτερα λεπτά. Ωστόσο όταν πρόκειται για σειρά ακτινογραφιών ο µέσος χρόνος λήψης και εµφάνισης µειώνεται διότι µπορούν να τοποθετηθούν στον σαρωτή ταυτόχρονα πολλοί αισθητήρες. Πλεονεκτήµατα ψηφιακής απεικόνισης. α. Χαµηλή δόση έκθεσης του ασθενή. Η µείωση των χρόνων εκποµπής µπορεί να φτάσει και το 80-90% σε σχέση µε το κοινό ακτινογράφηµα (Σπυρόπουλος κ. συν. 2003). β. Άµεση εµφάνιση της εικόνας στην οθόνη Η/Υ. γ. υνατότητα επεξεργασίας και βελτίωσης της εικόνας. Με την χρήση κατάλληλου λογισµικού µπορεί ο χρήστης να πραγµατοποιεί αλλαγές σε παραµέτρους της εικόνας (φωτεινότητα, αντίθεση, ευκρίνεια) µε αποτέλεσµα βελτίωση της ποιότητας και συνεπώς λήψη περισσότερων πληροφοριών σε σχέση µε την πρώτη εικόνα που εµφανίζεται στην οθόνη του Η/Υ Στις βελτιώσεις αυτές βεβαίως υπάρχουν όρια τα οποία καθορίζονται από την ποιότητα της αρχικής λήψης. Η µεγάλη σηµασία αυτής της δυνατότητας γίνεται αντιληπτή εάν λάβουµε υπ όψιν ότι περισσότερες από το 40% των ακτινογραφιών που λαµβάνονται από τον µέσο οδοντίατρο δεν είναι αποδεκτές λόγω σφαλµάτων κατά την λήψη και την επεξεργασία στον σκοτεινό θάλαµο. Πολλές φορές δε η χαµηλή ποιότητα του ακτινογραφήµατος οδηγεί σε 28

29 επανάληψη µε αποτέλεσµα την αύξηση της δόσης που λαµβάνει ο ασθενής (Σπυρόπουλος κ. συν. 2003). Μειονεκτήµατα ψηφιακής απεικόνισης. α. Μικρή ενεργή περιοχή υποδοχής της εικόνας στους αισθητήρες. Γι αυτόν τον λόγο όταν πρόκειται να ληφθεί πλήρης σειρά περιακρορριζικών ακτινογραφιών απαιτούνται περισσότερες λήψεις σε σχέση µε την συµβατική ακτινογραφία. Το τελικό αποτέλεσµα είναι αύξηση της δόσης έκθεσης στον ασθενή. β. Η ύπαρξη του καλωδίου, καθώς και οι διαστάσεις και η σκληρότητα του αισθητήρα συνιστούν δυσκολίες στους χειρισµούς από τον χρήστη, για την τοποθέτησή του στην στοµατική κοιλότητα. γ. Σχετικά µικρή διάρκεια λειτουργίας του αισθητήρα, ο οποίος υπόκειται σε φθορά από την συνεχή έκθεση στην ακτινοβολία-χ. δ. Μικρό εύρος χρόνων εκποµπής. Πρακτικά αυτό σηµαίνει ότι πρέπει να τηρούνται µε εξαιρετική ακρίβεια οι χρόνοι εκποµπής και να ελέγχεται περιοδικά η ακρίβεια του χρονοδιακόπτη. ε. Υψηλό κόστος κτήσης αλλά και χρήσης του συστήµατος. (Versteeg CH et al.1998, Παρίσης 2010). Σ αυτό το σηµείο θα πρέπει να γίνει αναφορά στον έλεγχο της διασταυρούµενης µόλυνσης (Cross Inflection) κατά την χρήση όλων των αισθητήρων διότι δεν είναι δυνατόν να αποστειρωθούν. Ως εκ τούτου θεωρείται απαραίτητη η χρήση προστατευτικών πλαστικών µιας χρήσης (Wenzel A et al.1999). Ολοκληρώνοντας, τα βασικά πλεονεκτήµατα της Άµεσης Ψηφιακής Ακτινογραφίας σε σχέση µε την συµβατική είναι: α. Χαµηλή δόση έκθεσης του ασθενή. β. Ταχύτητα εµφάνισης της εικόνας στην οθόνη του Η/Υ. γ. Απουσία χηµικών ουσιών καθώς και ειδικού χώρου επεξεργασίας. δ. υνατότητα επεξεργασίας και βελτίωσης της εικόνας. ε. υνατότητα αποθήκευσης των εικόνων σε βάσεις δεδοµένων. στ. υνατότητα ανταλλαγής µε άλλους γιατρούς η φορείς µέσω του διαδικτύου. Στα µειονεκτήµατα συγκαταλέγονται: α. Το υψηλό κόστος. β. Η δυσανεξία που προκαλούν στους ασθενείς οι αισθητήρες CCD και CMOS. 29

30 γ. Η ευαισθησία των αισθητήρων σε κακούς χειρισµούς. δ. Μικρό εύρος εκποµπής. ε. Μικρή διάρκεια λειτουργίας (CCD / CMOS). στ. Κίνδυνος παραποίησης ψηφιακών εικόνων που θα οδηγούσε σε λάθος διάγνωση και κατά συνέπεια κακή θεραπεία (Bruder GA et al. 1999, Whaites E 2002). Έµµεση ψηφιακή απεικόνιση. Επιτυγχάνεται µε την µετατροπή του κοινού αναλογικού ακτινογραφήµατος σε ψηφιακό µε την βοήθεια σαρωτή (scanner). Θα µπορούσαµε να παροµοιάσουµε τον σαρωτή µε µία φωτογραφική µηχανή η οποία µετατρέπει την εικόνα σε ψηφιακή µορφή, την οποία ακολούθως αποθηκεύει σε Η/Υ. Οι σαρωτές στηρίζουν την λειτουργία τους στην αρχή της ανάκλασης (Baeseler F & Bovill B 1993). Η συµβατική ακτινογραφία τοποθετείται στον σαρωτή µεταξύ µιας φωτεινής πηγής και µιας κινούµενης κεφαλής σάρωσης η οποία εµπεριέχει έναν αισθητήρα. Κατά την κίνησή της η κεφαλή διέρχεται πάνω από την ακτινογραφία και ο αισθητήρας µετράει την ένταση του φωτός που αντανακλάται και την οποία ακολούθως µετατρέπει σε τάση. Όσο πιο αδιαπέρατη είναι µια περιοχή της ακτινογραφίας τόσο περισσότερο φώς αντανακλάται µε αποτέλεσµα την παραγωγή υψηλότερης τάσης. Οι διάφορες τιµές της τάσης µετατρέπονται από αναλογικές σε ψηφιακές από έναν ψηφιοαναλογικό µετατροπέα και οδηγούνται στον Η/Υ (Grotta SW & Grotta D 1993 Ελευθεριάδης, Ιακωβίδης 1996). Σαν πηγή φωτός χρησιµοποιούνται από τους περισσότερους κατασκευαστές λυχνίες αλογόνων η λυχνίες Ξένου υψηλής πίεσης η άλλων ευγενών αερίων (Αvedon D & Levy J 1994). Στην ουσία η αρχική εικόνα χωρίζεται σε µικρά τετράγωνα και σε κάθε ένα από αυτά µετράται η µέση πυκνότητα. Κάθε τετράγωνο της αρχικής εικόνας αναπαρίσταται από έναν αριθµό που ανταποκρίνεται στην πυκνότητά του. Αντιστοιχίζοντας την πυκνότητα ανάλογα µε την απόχρωση, από 0 (που είναι το µαύρο), έως 255 (που είναι το άσπρο), προκύπτουν 256 αποχρώσεις του γκρι. Έτσι η αρχική εικόνα αποθηκεύεται στον Η/Υ σαν ένα σύνολο αριθµών που ανταποκρίνονται στα επίπεδα του γκρι της αρχικής εικόνας (Σπυρόπουλος κ. συν. 2003). 30

31 Ακτινοµετρικά χαρακτηριστικά της ψηφιακής απεικόνισης. Εκφράζουν τις τιµές της απόχρωσης του γκρι των εικονοστοιχείων της ψηφιακής απεικόνισης και αντιστοιχούν στις πυκνότητες των ιστών που απεικονίζονται. Με τροποποιήσεις των ακτινοµετρικών χαρακτηριστικών έχουµε την δυνατότητα να βελτιώσουµε την ποιότητα των απεικονίσεων. Οι τροποποιήσεις αυτές επιτυγχάνονται µε ειδικά ψηφιακά φίλτρα τα οποία είναι εγκατεστηµένα στο λογισµικό του Η/Υ, και συνεισφέρουν στην απόδοση, βελτίωση, ανάλυση και διαχωρισµό της ψηφιακής εικόνας. α. απόδοση. Είναι διαδικασία η οποία αφορά στην µείωση ή και εξάλειψη ανεπιθύµητων παρεµβολών στην απεικόνιση τόσο κατά την λήψη της συµβατικής ακτινογραφίας όσο και κατά την ψηφιοποίηση της. Σαν τέτοια ανεπιθύµητη παρεµβολή µπορούµε να αναφέρουµε την προβολή τρισδιάστατων δοµών σε δύο διαστάσεις. Φίλτρα για την βελτίωση της απόδοσης είναι το φίλτρο αφαίρεσης θορύβου, το φίλτρο εστίασης και το αρνητικό φίλτρο. β. βελτίωση. Καλείται η διαδικασία µε την οποία επιτυγχάνεται ο επιλεκτικός τονισµός κάποιων χαρακτηριστικών µε την χρήση του φίλτρου βελτίωσης της αντίθεσης. Το φίλτρο αυτό λειτουργεί µε παρέµβαση στο ιστόγραµµα δηλαδή στην συνάρτηση του αριθµού των εικονοστοιχείων της ψηφιακής εικόνας για κάθε τιµή του γκρι. Άλλο φίλτρο που επίσης χρησιµοποιείται για τον ίδιο σκοπό είναι αυτό της βελτίωσης των γραµµικών στοιχείων µε το οποίο έχουµε την δυνατότητα να αυξάνουµε την αντίθεση γειτονικών εικονοστοιχείων. Το φίλτρο αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιµο σε απεικονίσεις πολύ χαµηλής αντίθεσης. γ. Τα φίλτρα για τον διαχωρισµό και την ανάλυση είναι χρήσιµα για την ανάδειξη των λεπτοµερειών µιας απεικόνισης. Με τα φίλτρα διαχωρισµού ανιχνεύονται και χρωµατίζονται διαχωριστικές γραµµές µεταξύ δύο περιοχών µε χαµηλή αντίθεση. Τα φίλτρα ανάλυσης βοηθούν στην αναγνώριση των απεικονίσεων διαφόρων µορφωµάτων µε βάση την τιµή της κλίµακας του γκρι που εµφανίζει το µόρφωµα (Πατιάς Π.1992). 31

32 ΨΗΦΙΑΚΗ ΑΦΑΙΡΕΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΓΡΑΦΙΑ. Ψηφιακή Αφαιρετική ακτινογραφία ονοµάζουµε το αποτέλεσµα µιας τεχνικής το οποίο προκύπτει όταν κατά την αλληλεπίθεση δύο συγκρίσιµων ακτινογραφηµάτων, που έχουν ληφθεί σε διαφορετικούς χρόνους, αφαιρούνται τα κοινά στοιχεία. Σαν αποτέλεσµα έχουµε µία λιγότερη σύνθετη εικόνα όπου εύκολα µπορούµε να διακρίνουµε µικρές αλλαγές ιστών. Για να µπορεί η ψηφιακή αφαιρετική ακτινογραφία να είναι αξιόπιστη και συνεπώς χρήσιµη, θα πρέπει η γεωµετρία της προβολής και η πυκνότητα της πρώτης απεικόνισης να αναπαραχθούν µε τον ίδιο τρόπο. Η γεωµετρία της προβολής εξαρτάται από την θέση και τον προσανατολισµό, της πηγής των ακτίνων-χ, του ασθενή και του υποδοχέα των ακτίνων-χ. Αν η γεωµετρία προβολής της δεύτερης απεικόνισης είναι διαφορετική από την αρχική, τότε αυτές οι διαφορές θα απεικονιστούν στην εικόνα που θα προκύψει από την αφαίρεση, και είναι πολύ δύσκολο έως αδύνατο να διαχωριστούν από τις υποτιθέµενες πραγµατικές αλλαγές. Η τέλεια αναπαραγωγή της γεωµετρίας προβολής θα ήταν το ιδανικό, αλλά αυτό είναι αδύνατο να επιτευχθεί. Παρόλο που οι διάφορες άλλες αλλαγές µπορούν να τακτοποιηθούν µε τα προγράµµατα επεξεργασίας εικόνας, οι αλλαγές στην οριζόντια και την κάθετη γωνίωση του κατευθυντήρα δεν είναι πάντοτε εύκολο να τακτοποιηθούν, και γι αυτό θα πρέπει να αναπαραχθούν όσο γίνεται µε µεγαλύτερη ακρίβεια. 32