تصویربرداری دیجیتال

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

تصویربرداری دیجیتال (به انگلیسی: Digital radiography) یک نوع تصویربرداری با اشعه ایکس است که در آن، به جای فیلم‌های سنتی عکاسی، از سنسورهای دیجیتال اشعه ایکس استفاده می‌شود. مزایای این روش شامل بهبود راندمان زمانی از طریق دور زدن لزوم وقوع رخدادهای شیمیایی، توانایی انتقال دیجیتالی و بهبود تصاویر است. همچنین برای ایجاد یک تصویر با کنتراست مشابه با رادیوگرافی معمولی، می‌توان از تابش اشعه ایکس کمتر استفاده کرد.

رادیوگرافی دیجیتال به جای استفاده از فیلم اشعه ایکس، از دستگاه ضبط عکس دیجیتال استفاده می‌کند. این مورد مزایایی شامل پیش نمایش و در دسترس بودن سریع تصویر را باعث می‌شود و علاوه بر این موجب حذف مراحل هزینه‌بر پردازش فیلم شده و محدوده دینامیکی گسترده‌تری را ارائه می‌دهد؛ همچنین امکان استفاده از تکنیک‌های پردازش تصویر خاص که کیفیت کلی تصویر را افزایش می‌دهند، وجود دارد.

آشکارسازها[ویرایش]

آشکارساز صفحه مسطح استفاده شده در رادیوگرافی دیجیتال

آشکارسازهای صفحه تخت[ویرایش]

آشکارسازهای صفحه تخت (FPDs) شایع‌ترین نوع آشکارسازهای دیجیتال مستقیم هستند.[۱] آنها در دو دسته اصلی طبقه‌بندی می‌شوند:

  1. آشکارسازهای صفحه تخت (FPDs) غیر مستقیم : سیلیکون آمورف (a-Si) رایج‌ترین ماده آشکارسازهای صفحه تخت تجاری است. ترکیب آشکارسازهای سیلیکون آمورف با یک سینتیلاتور در لایه خارجی آشکارساز، که از سزیم یدید (CsI) یا گادولینیم اکسی سولفید (Gd2O2S) ساخته شده، اشعه ایکس را به نور تبدیل می‌کند. به دلیل این تبدیل، آشکارساز سیلیکون آمورف به عنوان یک دستگاه تصویربرداری غیرمستقیم شناخته می‌شود. نور در لایه فوتودیود سیلیکون آمورف به سیگنال خروجی دیجیتال تبدیل می‌شود. سپس سیگنال دیجیتال توسط ترانزیستورهای فیلم نازک (TFT) یا دستگاه بار جفت شده (CCD) خوانده می‌شود.[۲]
  2. آشکارسازهای صفحه تخت (FPDs) مستقیم : FPDهای آمورف سلنیم (a-Se) به عنوان «آشکارسازهای مستقیم» شناخته می‌شوند زیرا فوتون‌های اشعه ایکس به‌طور مستقیم به بار (الکترون) تبدیل می‌شوند. در این طراحی معمولاً لایه خارجی فلت پنل یک الکترود بایاس ولتاژ بالا است. فوتون‌های اشعه ایکس جفت الکترون-حفره‌هایی را در آمورف سلنیوم ایجاد می‌کنند و گذرش این الکترون و حفره‌ها بستگی به این ولتاژ بایاس دارد. وقتی که حفره‌ها با الکترون جایگزین می‌شوند، الگوی شارژ حاصل شده در لایه سلنیوم توسط آرایه ای از TFT، آرایه ماتریس فعال، پروب‌های الکترومتر یا آدرس خط میکرو پلاسما خوانده می‌شود.[۲][۳]

سایر آشکارسازهای دیجیتال مستقیم[ویرایش]

آشکارسازهای مبتنی بر CMOS و دستگاه‌های بار جفت شده (CCD) نیز توسعه یافته‌اند، اما با وجود قیمت پایین‌تر نسبت به FPDها، طراحی‌های بزرگ و کیفیت تصویر بدتر مانع از پذیرش گسترده آن‌ها شده‌است.[۴] یک آشکارساز حالت جامد با چگالی اسکن خط بالا از باریم فلئوروبرومید دوپ شده با یوروپیم (BaFBr: Eu) یا سزیم برومید (CsBr) فسفر تشکیل شده‌است. آشکارساز فسفری در هنگام قرارگیری در معرض تابش انرژی اشعه ایکس را ثبت می‌کند و توسط یک دیود لیزری اسکن می‌شود تا انرژی ذخیره شده را تحریک کند که آزاد شده و توسط آرایه ضبط تصویر دیجیتال دستگاه بار جفت شده (CCD) خوانده می‌شود.

رادیوگرافی صفحه فسفر[ویرایش]

رادیوگرافی صفحه فسفر [۵] شبیه به سیستم آنالوگ قدیمی فیلم‌های حساس به نور است که بین دو صفحه نمایش حساس به اشعه ایکس قرار دارد و تفاوت آن این است که فیلم آنالوگ با یک صفحه تصویربرداری با فسفر حساس به نور (PSP) جایگزین شده‌است، که تصاویر را ذخیره می‌کند تا با استفاده از یک دستگاه خواندن تصویر، که معمولاً تصویر را به یک سامانه بایگانی و تبادل تصویر معروف به سیستم (PACS) انتقال می‌دهد، خوانده شود.[۵] این همچنین رادیوگرافی مبتنی بر صفحه PSP یا رادیوگرافی محاسبه شده (computed radiography)[۶] (با توموگرافی کامپیوتری که با استفاده از پردازش کامپیوتری چندین پروجکشن رادیوگرافی را به یک تصویر سه بعدی تبدیل می‌کند، اشتباه گرفته نشود) نامیده می‌شود. پس از قرار گرفتن در معرض اشعه ایکس، صفحه (ورق) در یک اسکنر ویژه قرار می‌گیرد که در آن تصویر پنهان شده با استفاده از اسکن نور لیزر، نقطه نقطه بازیابی شده و دیجیتالی می‌شود. تصاویر دیجیتال شده، ذخیره شده و روی صفحه کامپیوتر نمایش داده می‌شوند.[۶] رادیوگرافی صفحه فسفر به این دلیل که این صفحه تنها جایگزین فیلم موجود می‌شود، مزیت امکان اتصال در تجهیزات موجود بدون نیاز به انجام اصلاحات را دارد. با این حال، شامل هزینه‌های اضافی برای اسکنر و جایگزینی صفحات خراشیده‌است. در ابتدا صفحات فسفر رادیوگرافی یک سیستم انتخابی بود؛ سیستم‌های اولیه رادیوگرافی دیجیتال به‌طور قابل ملاحظه ای گران بودند (هر کاست در حدود £ ۵۰- £ ۵۰ قیمت داشت)[۷] از آنجا که هیچ چاپ فیزیکی وجود ندارد و پس از پروسه خواندن، یک تصویر دیجیتالی به دست می‌آید، رادیوگرافی محاسبه شده به عنوان یک تکنولوژی دیجیتال غیر مستقیم شناخته می‌شود، که بین فیلم‌های اشعه ایکس و آشکارسازهای کاملاً دیجیتال ارتباط ایجاد می‌کند.[۸][۹]

استفاده صنعتی[ویرایش]

EOD (انهدام انبار انفجاری) آموزش و آزمایش مواد. پوسته ۱۰۵ میلیمتری با ژنراتور پرتوی ایکس قابل حمل و باتری خور و آشکارساز صفحه مسطح رادیوگرافی شده‌است.

امنیت[ویرایش]

رادیوگرافی دیجیتال در اشکال مختلف آن (به عنوان مثال، CCD و سیلیکون آمورف) برای بیش از ۲۰ سال مورد بررسی از لحاظ ایمنی اشعه ایکس بوده‌است و توانسته در زمینه امنیت و تست‌های غیرمخرب بودن (NDT) به صورت گسترده جایگزین استفاده از فیلم برای آشکارسازی اشعه ایکس شود.[۱۰] رادیوگرافی دیجیتال به دلیل چندین مزیت اصلی خود از جمله کیفیت عالی تصویر، احتمال تشخیص بالا، قابل حمل، سازگاری با محیط زیست و تصویربرداری فوری یک پنجره فرصت برای صنعت امنیتی NDT باز کرده‌است.[۱۱]

مواد[ویرایش]

آزمایش غیرمخرب مواد در زمینه‌هایی مانند هوا فضا و الکترونیک که در آن یکپارچگی مواد برای اهداف ایمنی و هزینه ضروری است، بسیار مهم است.[۱۲] از جمله مزایای فناوری‌های دیجیتال می‌توان به توانایی ارائه نتایج در زمان واقعی اشاره داشت.[۱۳]

تاریخ[ویرایش]

سیستم تصویربرداری مستقیم اشعه ایکس (DXIS) - صفحه نمایش زمان واقعی

تحولات کلیدی[ویرایش]

۱۹۸۳ سیستم‌های رادیوگرافی فسفر ابتدا به استفاده کلینیکی وارد شد.[۱۴][۱۵][۱۶]
۱۹۸۷ رادیوگرافی دیجیتال در دندانپزشکی ابتدا تحت عنوان "RadioVisioGraphy" معرفی شد.[۱۷]
۱۹۹۵ شرکت Signet فرانسه، اولین سیستم پانورومیک دیجیتال دندان را معرفی کرد.[۱۸]
اولین آشکارسازهای سلنیم آمورف و سیلیکن آمورف معرفی شدند.[۱۹][۲۰]
۲۰۰۱ اولین CsI FPD غیر مستقیم تجاری برای ماموگرافی و رادیوگرافی عمومی در دسترس قرار گرفت .[۲۱]
۲۰۰۳ آشکارسازهای CMOS بی‌سیم برای امور دندانپزشکی توسط Schick Technologies ارائه شد[۲۲]

همچنین نگاه کنید[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. Neitzel, U. (17 May 2005). "Status and prospects of digital detector technology for CR and DR". Radiation Protection Dosimetry. 114 (1–3): 32–38. doi:10.1093/rpd/nch532. PMID 15933078.
  2. ۲٫۰ ۲٫۱ Lança, Luís; Silva, Augusto (2013). "Digital Radiography Detectors: A Technical Overview". Digital imaging systems for plain radiography. New York: Springer. pp. 14–17. doi:10.1007/978-1-4614-5067-2_2. ISBN 978-1-4614-5066-5.
  3. Ristić, Goran S (2013). "The digital flat-panel X-Ray detectors" (PDF). Third conference on medical physics and biomedical engineering, 18-19 Oct 2013. Skopje (Macedonia, The Former Yugoslav Republic of). 45 (10): 65–71.
  4. Verma, BS; Indrajit, IK (2008). "Impact of computers in radiography: The advent of digital radiography, Part-2". Indian Journal of Radiology and Imaging. 18 (3): 204–9. doi:10.4103/0971-3026.41828. PMC 2747436. PMID 19774158.
  5. ۵٫۰ ۵٫۱ Benjamin S (2010). "Phosphor plate radiography: an integral component of the filmless practice". Dent Today. 29 (11): 89. PMID 21133024.
  6. ۶٫۰ ۶٫۱ Rowlands, JA (7 December 2002). "The physics of computed radiography". Physics in Medicine and Biology. 47 (23): R123–66. doi:10.1088/0031-9155/47/23/201. PMID 12502037.
  7. Freiherr, Greg (6 November 2014). "The Eclectic History of Medical Imaging". Imaging Technology News.
  8. Allisy-Roberts, Penelope; Williams, Jerry R. Farr's Physics for Medical Imaging. Elsevier Health Sciences. p. 86. ISBN 0-7020-2844-4.
  9. Holmes, Ken; Elkington, Marcus; Harris, Phil. Clark's Essential Physics in Imaging for Radiographers. CRC Press. p. 83. ISBN 978-1-4441-6503-6.
  10. Mery, Domingo. Computer Vision for X-Ray Testing: Imaging, Systems, Image Databases, and Algorithms. Springer. p. 2. ISBN 978-3-319-20747-6.
  11. "A Review of Digital Radiography in the Service of Aerospace". Vidisco. Retrieved 2012-09-27.[پیوند مرده]
  12. Hanke, Randolf; Fuchs, Theobald; Uhlmann, Norman (June 2008). "X-ray based methods for non-destructive testing and material characterization". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 591 (1): 14–18. doi:10.1016/j.nima.2008.03.016.
  13. Empty citation (help)
  14. Sonoda, M; Takano, M; Miyahara, J; Kato, H (September 1983). "Computed radiography utilizing scanning laser stimulated luminescence". Radiology. 148 (3): 833–838. doi:10.1148/radiology.148.3.6878707. PMID 6878707.
  15. Bansal, G J (1 July 2006). "Digital radiography. A comparison with modern conventional imaging". Postgraduate Medical Journal. 82 (969): 425–428. doi:10.1136/pgmj.2005.038448. PMC 2563775. PMID 16822918.
  16. Mattoon, John S; Smith, Carin (2004). "Breakthroughs in Radiography Computed Radiography". Compendium. 26 (1).
  17. Frommer, Herbert H.; Stabulas-Savage, Jeanine J. Radiology for the Dental Professional - E-Book. Elsevier Health Sciences. p. 288. ISBN 978-0-323-29115-6.
  18. Nissan, Ephraim. Computer Applications for Handling Legal Evidence, Police Investigation and Case Argumentation. Springer Science & Business Media. p. 1009. ISBN 9789048189908.
  19. Zhao, Wei; Rowlands, J. A. (October 1995). "X-ray imaging using amorphous selenium: Feasibility of a flat panel self-scanned detector for digital radiology". Medical Physics. 22 (10): 1595–1604. doi:10.1118/1.597628. PMID 8551983.
  20. Antonuk, L E; Yorkston, J; Huang, W; Siewerdsen, J H; Boudry, J M; el-Mohri, Y; Marx, M V (July 1995). "A real-time, flat-panel, amorphous silicon, digital x-ray imager". RadioGraphics. 15 (4): 993–1000. doi:10.1148/radiographics.15.4.7569143. PMID 7569143.
  21. Kim, H K; Cunningham, I A; Yin, Z; Cho, G (2008). "On the development of digital radiography detectors: A review" (PDF). International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. 9 (4): 86–100.
  22. Berman, Louis H.; Hargreaves, Kenneth M.; Cohen, Steven R. Cohen's Pathways of the Pulp Expert Consult. Elsevier Health Sciences. p. 108. ISBN 0-323-07907-5.