Слайд 1Дисциплина
«Источники рентгеновского излучения»
Санкт-Петербургский
Государственный
Электротехнический
Университет (ЛЭТИ)
Кафедра электронных приборов и устройств
Потрахов Николай Николаевич
Слайд 2Лекция 7
Визуализация рентгеновского изображения
Слайд 3Рентгеновское изображение: скрытое, визуализированное.
Скрытое рентгеновское изображение
прошедшее через объект рентгеновское излучение
и ослабленное в различной степени в зависимости от распределения плотности
и толщины его тканей;
носитель информации о внутреннем строении объекта.
2. Визуализированное рентгеновское изображение
- преобразованное в оптический диапазон длин волн электромагнитного излучения пространственное распределение интенсивности рентгеновского излучения, прошедшего через объект.
Характеристики рентгеновского изображения
Слайд 4Преобразование (визуализация):
аналоговое и цифровое
Плотность почернения визуализированного рентгеновского изображения (оптического)
– критерий физической плотности биологического вещества.
Физическая основа рентгенодиагностики в медицине
– контроль за изменением плотности различных тканей организма.
Слайд 5Информативность рентгеновского изображения
Информативность (качество) рентгеновского изображения определяется целым рядом
фактором и, соответственно, характеризуется целым рядом параметров.
Для оценки аналогового изображения
можно выделить следующие характеристики:
- энергетические (плотность почернения пленки, яркость экрана, мощность экспозиционной дозы);
- пространственно-частотные (нерезкость, разрешающая способность);
градационные (контраст, контрастная чувствительность,
фотографическая широта, динамический диапазон);
временные (динамическая нерезкость, инерционность,
временное разрешение).
Слайд 6Характеристики аналогового рентгеновского изображения
Слайд 7Резкость (нерезкость) рентгеновского изображения
Резкость рентгеновского изображения описывается группой пространственных (пространственно-частотных)
характеристик, которые показывают, каким образом передается изображение деталей объекта различных
размеров конкретными способами рентгенографии. Важнейшими из этих характеристик являются пространственная разрешающая способность и нерезкость.
Слайд 8Нерезкость рентгеновского изображения
Нерезкость Н [мм] характеризует возможности способа рентгенографии воспроизводить
на изображении острые края объекта съемки и количественно измеряется в
миллиметрах. Нерезкость связана с разрешающей способностью избражения следующим выражением:
Слайд 9Механизм образования геометрической нерезкости
а – точечное фокусное пятно; б –
протяженное фокусное пятно;
1 – фокусное пятно; 2 – объект;
3 – плоскость изображения объекта;
4 – эпюры плотности почернения.
Слайд 10Механизм образования геометрической нерезкости
Можно показать, что величина Нг определяется выражением:
где
d – размер фокусного пятна в направлении определения нерезкости, f1
– фокусное расстояние (расстояние от фокусного пятна до объекта), f2 – расстояние от объекта до приемника изображения.
Слайд 11Нерезкость рентгеновского изображения
Причины возникновения нерезкости:
размер фокусного пятна рентгеновской трубки;
соотношение
расстояний между фокусным пятном, объектом и приемником изображения;
рассеивание световых
квантов в различных слоях усиливающего экрана и рентгеновской пленки;
движение объекта и возможные вибрации штатива рентгеновского аппарата;
форма и структура объекта.
Суммарная нерезкость Н с удовлетворительной для практики точностью может быть определена из выражения:
Какие причины вызывают Нг , Нэ, Нд, Нм?
Слайд 12Механизм образования геометрической нерезкости
Выражение для определения геометрической нерезкости может быть
записано в следующем виде:
Если приемник изображения расположен вплотную к объекту,
то увеличение размеров изображения минимально.
Слайд 13Количественная оценка резкости
рентгеновского изображения
Штриховая мира для определения разрешающей способности
способа рентгенографии.
Слайд 14Количественная оценка резкости
рентгеновского изображения
Количественно разрешающую способность измеряют числом пар
линий на 1 мм, при этом под парой линий подразумевают
две различимые соседние полосы (прозрачную и непрозрачную для излучения).
Денситометрическая кривая изображения миры, по которой может быть определена разрешающая способность изображения.
R [пар лин/мм].
Слайд 15Количественная оценка резкости
рентгеновского изображения
Пространственная разрешающая способность R определяется как
наибольшее число линий стопроцентного контраста (черных), разделенных равными им линиями
нулевого контраста (белыми), различаемых на изображении специального теста – штриховой миры. Конструкция миры состоит из набора чередующихся рентгенонепрозрачных полос-штрихов, выполненных из материала с высоким атомным номером (например, свинца), и рентгенопрозрачных полос, выполненных из легкоатомного материала. Частота расположения линий на единице длины миры изменяется от одного ее края до другого, например, от 0,6 до 5 на миллиметр).
Слайд 16Контраст рентгеновского изображения
Контраст рентгеновского изображения К относится к группе градационных
характеристик, которые определяют возможность рентгенографического способа воспроизводить отдельные тона в
изображении, соответствующие деталям объекта.
Контраст рентгеновского изображения - нормированная разность интенсивности излучения, соответственно, перед J0 и за Jd исследуемым объектом или его деталью. Нормирование производится на величину интенсивности излучения перед объектом или, как принято говорить, в области фона рентгеновского изображения
Слайд 17Контраст рентгеновского изображения
К выводу выражения для контраста рентгеновского изображения.
Слайд 18Контраст рентгеновского изображения
Пусть в объекте толщиной h, линейный коэффициент ослабления
материала которого для параллельного пучка монохроматического излучения равен 1, имеется
деталь толщиной d с линейным коэффициентом ослабления 2, причем d<
где J0 – интенсивность рентгеновского излучения на поверхности объекта, JP1 – интенсивность рассеянного рентгеновского излучения, - фактор накопления.
Слайд 19Контраст рентгеновского изображения
Интенсивность излучения J2, прошедшего через объект в том
месте, где расположена деталь, может быть описана выражением
где JP2 –
интенсивность рассеянного рентгеновского излучения за деталью.
Соответственно, контраст детали рентгеновского изображения может быть определен как
При условии, что J1 J2, а
получим
Слайд 20Контраст рентгеновского изображения
Контраст рентгеновского изображения детали растет с увеличением разности
коэффициентов ослабления излучения объекта и детали, а также размеров самой
детали и уменьшается с увеличением фактора накопления, то есть вклада рассеянного излучения.
Фактор накопления, обусловленный рассеянным в объекте излучением, непосредственно зависит от толщины объекта.
Увеличение толщины объекта требует увеличения интенсивности излучения (экспозиционной дозы), генерируемой рентгеновским аппаратом, что дополнительно увеличивает фактор накопления.
Слайд 21Контраст рентгеновского изображения
Если ввести понятие относительного размера детали δ=d/h, то
выражение для контраста ее рентгеновского изображения можно записать следующим образом:
Из
выражения следует, что контраст изображения детали уменьшается (ухудшается) с уменьшением размеров детали при неизменной толщине объекта.
Слайд 22Чувствительность рентгенографии
Специалист, анализирующий полученное рентгеновское изображение объекта только тогда сможет
обнаружить его отдельную деталь,
когда рентгеновский контраст этой детали превышает
некоторую пороговую величину.
Рентгенографическая чувствительность
Тест контрастной чувствительности ТКЧ-01.
Слайд 23Чувствительность рентгенографии
Понятие порогового контраста имеет квантовую природу и определяет чувствительность
рентгенографического метода.
Оценку чувствительности рентгенодиагностических методов производят с помощью специальных эталонов.
Для рентгенографического метода диагностики используют, например, ступенчатый алюминиевый клин или набор алюминиевых дисков различной толщины в сочетании с дополнительным алюминиевым фильтром заданной толщины.
Слайд 24Чувствительность рентгенографии
В случае использования «дискового» эталона чувствительность может быть определена
как
где - чувствительность рентгенографического метода, hмин – толщина
наиболее тонкого из выявляемых рентгенографическим методом дисков, N – толщина дополнительного фильтра.
Слайд 25Чувствительность рентгенографии
На рисунке приведена усредненная зависимость чувствительности рентгенографического метода от
толщины объекта при визуализации рентгеновского изображения на рентгеновскую пленку в
сочетании с усиливающим экраном.
Слайд 26Контрастная чувствительность
Изображение теста контрастной чувствительности и различные соотношения сигнала к
шуму изображения.