Рентген на дому МосРентген Центр

Лучший способ познать свой внутренний мир - сделать МРТ 3 Тесла

Previous Entry Share Next Entry
Определение качества рентгеновской пленки
цифровой рентген, МРТ, магнитно-резонансная томография, Рентген, Рентген на дому
roentgen
http://trauma.ru/content/articles/detail.php?ELEMENT_ID=17559

Белорусская медицинская академия последипломного образования

Авторы: канд. мед. наук, доц. Г.В. Чиж, канд. мед. наук, доц. Ю.Ф. Полойко

  Фотографическая характеристика рентгеновской пленки

В большинстве случаев для описания фотографической характе­ристики рентгеновской пленки достаточно определить отношение оптических плотностей рентгенограммы к величине экспозиции, необходимой для получения этой плотности.

Понятие экспозиции используют для обозначения количества светового или рентгеновского излучения, попадающего на опре­деленный участок пленки. Количество энергии рентгеновских или световых фотонов и определяет степень оптической плотности (по­чернение) проявленной пленки.

Сенситометрия — стандартизированный процесс, имитиру­ющий свечение усиливающего экрана и измеряющий ответную реакцию почернения рентгеновской пленки на экспонирование. Для проведения сенситометрии используются два специальных прибора: сенситометр и денситометр.

Сенситометр одномоментно засвечивает полоску пленки осо­бым «ступенчатым» образом, причем каждый из составляющих ее 21 участков, называемый шагом, получает определенную, отлича­ющуюся друг от друга на постоянную величину (0.15), световую экспозицию в диапазоне от 0 до 3.00.

Соответственно спектральной чувствительности пленки сен­ситометр может испускать либо зеленый (510 нм), либо синий (460 нм) свет.

После проявления экспонированная сенситометром пленка имеет полоску со ступенеобразными уровнями почернения от про­зрачного участка № 1 до черного № 21. Данная полоска и является предметом дальнейшего изучения.

Денситометр определяет количественную степень почернения пленки в каждом шаге экспонированной сенситометром полоски. Данный прибор сравнивает относительное количество света, входя­щего в определенный участок пленки, с выходящим из него свето­вым потоком. Отношение количества входящего света к количеству прошедшего через определенный участок называется оптической плотностью пленки. Для упрощения расчетов с большими числами плотности при денситометрии используют десятичный логарифм плотности. Оптическая плотность выражается формулой:

Формула для определения оптической плотности рентгеновской пленки


Показатели оптической плотности большинства пленок варь­ируются от 0.20 (Dmin) в наиболее прозрачных участках до 3.00 (Dmax) в самых черных.

Зависимость оптической плотности от величины вызвавшей ее экспозиции в каждом шаге сенситометрической полоски возможно представить в графическом виде. Кривая реагирования пленки на рентгеновское или световое излучение называется характеристи­ческой кривой и отражает сенситометрические свойства пленки (рис. 1).Плотность рентгеновской пленки

Кривая отражает отношение логарифмов относительных экспозиций к образующимся оптическим плотностям почернения пленки. Каждая ступень на сенситометрической полоске проэкспонирована дозой, вдвое большей, чем нижележащая. Представлен полезный диапазон оптических плотностей почернения, использу­емый в медицинской рентгенографии. Различные оттенки серого соответствуют сенситометрическим ступеням в полезном диапазо­не плотностей.

Сенситометрия имеет также важное практическое значение, поскольку только с ее помощью возможен наиболее точный подбор экспозиционных условий для любого рентгенографического иссле­дования.

В начальном участке кривой (AB) приращения плотностей по­чернения происходят более замедленно по сравнению с изменени­ями экспозиции. Этот участок называют областью недодержек. На среднем участке кривой (BC), имеющем характер прямой линии, нарастание плотности почернения происходит пропорционально сообщенным экспозициям, его называют областью нормальных экспозиций. Он определяет интервал экспозиций, в пределах ко­торого в изображении получается правильное воспроизведение структур снимаемого объекта в смысле соотношения толщин и плотностей тканей.

Третий участок кривой (CD) называется областью передержек. В нем равным приращениям экспозиций соответствуют неравные, постепенно уменьшающиеся приращения оптических плотностей почернения. Таким образом, очевидно, что воспроизведение сни­маемого объекта будет наиболее правильным в области нормаль­ных экспозиций.

Основными характеристиками рентгеновской пленки, позво­ляющими объективно оценить ее качество и свойства, являются следующие сенситометрические параметры: вуаль, контрастность и чувствительность.

Вуаль

Вуалью принято называть незначительное почернение неэкспо­нированной пленки, определяемое после процесса фотообработки. Данное снижение прозрачности пленки может быть вызвано воз­действием различных факторов: действием естественной фоновой радиации, неправильным фотолабораторным освещением, наруше­нием условий проявления, воздействием тепла, высокой влажности и химических паров.

Незначительная химическая вуаль может возникать и при соб­людении всех требований обработки и хранения пленки ввиду того, что часть неэкспонированных кристаллов галоида серебра все же превращается под действием проявляющих растворов в металли­ческое серебро.

Воздушная вуаль вызывается тем, что находящийся на поверх­ности эмульсионного слоя тонкий слой проявителя от соприкосно­вения с кислородом воздуха (при визуальном контроле проявления) быстро окисляется и изображение покрывается серым налетом.

Световая вуаль может возникнуть от воздействия актиничных лучей, проходящих сквозь фильтр фонаря или других источников света.

Уровень вуали определяется при сенситометрической оценке рентгеновской пленки. Денситометром определяется оптическая плотность в неэкспонированном (незасвеченном) ее участке (шаг № 1). Определяемое значение, называемое «основа + вуаль» или Dmin, характеризует суммарную прозрачность основы пленки и неэкспонированной эмульсии.

Уровень вуали зависит преимущественно от способа и условий фотообработки, а также от продолжительности и условий хранения пленки.

Значение уровня вуали пленки, допустимое для ее применения, не должно превышать 0.22. При сравнительном исследовании рентгеновских пленок предпочтение отдается пленке с меньшим уровнем вуали.

К наиболее важным факторам, влияющим на уровень вуали, относятся условия фотообработки пленки. Для конкретной плен­ки имеют значение химический состав используемого раствора (проявителя), соотношения, в которых химические ингредиенты смешиваются и пополняются, их температура, время обработки пленки в растворах, условия промывки и сушки.

При увеличении рекомендуемой для конкретной пленки темпе­ратуры проявителя на 2° С значения вуали повышаются на 10%. Истощение проявителя или недостаточное количество восстанови­теля также приводит к заметному вуалеобразованию.

В целом допустимым считается 20% увеличение значений вуа­ли, обусловленное условиями фотообработки.

Пленка, обрабатываемая в автоматическом проявочном про­цессоре, наименее подвержена образованию вуали, поскольку в данном случае поддерживаются стабильные основные параметры фотопроцесса (температура растворов, их состав и восстановление, время обработки).

К сожалению, на практике не всегда уделяется должное внима­ние соблюдению требований освещения в фотолаборатории, что проявляется неизбежным снижением качества рентгенограмм. Не­обходимо помнить, что экспонированная пленка становится более чувствительной к действию света от лабораторных фонарей, чем ранее неэкспонированная пленка. Поэтому чрезмерное воздействие лабораторного освещения на нормально проэкспонированную пленку непременно скажется образованием добавочной вуали.

Безопасность освещения в фотолаборатории определяется со­ответствующей мощностью лампы и цветом фильтра лаборатор­ного фонаря, правильной дистанцией между фонарем и пленкой. С большинством медицинских рентгеновских пленок рекоменду­ется использовать стандартную матовую электролампу мощнос­тью не более 15 Вт. Функцией светозащитных фильтров является обеспечение достаточного освещения в темной фотолаборатории и одновременное предохранение пленки от нежелательного засве­чивания. Цвет светозащитного фильтра подбирают таким образом, чтобы он испускал только те длины волн, по отношению к которым пленка малочувствительна. Так для синечувствительных пленок возможно использование зеленого или красного светофильтров. Но для ортохроматических (зеленочувствительных) допускает­ся обработка только с красным светофильтром. Большинством производителей пленок рекомендуется для использования све­тозащитный фильтр Kodak GBX-2, обеспечивающий безопасное освещение при обработке всех синечувствительных и большинства ортохроматических пленок. Следует, однако, помнить, что ни один из используемых светофильтров полностью не защищает пленку от вуалеобразующего воздействия света. Поэтому необходимо макси­мально ограничивать время нахождения пленки под освещением фонаря и располагать его на расстоянии не менее 1,2 м от зоны работы с пленкой. Заметная вуаль не должна образовываться на пленке при освещении ее лабораторным фонарем до 3 мин.

Кроме вуалеобразующего действия источников ионизирующего излучения, используемых в медицинской практике, немаловажной причиной образования дополнительной вуали является воздейст­вие на пленку естественной фоновой радиации. Уровень этого из­лучения, как правило, невелик, но его действие в течение длитель­ного времени способно вызвать заметное вуалирование (особенно безэкранных пленок). Если для исключения действия на пленку медицинских источников излучения определяющим является пра­вильный выбор места и условий хранения пленки, то лучшим спо­собом избежать действия естественной фоновой радиации является быстрый оборот запасов пленки. Уровень вуали при 6-месячном хранении некоторых видов пленки увеличивается на 25-30%.

Добавочная вуаль, независимо от причины ее происхождения (побочное экспонирование, нарушение условий хранения, непра­вильная фотообработка), суммируясь с естественным уровнем вуа­ли, увеличивает оптическую плотность всей поверхности снимка. Добавочная вуаль заметно снижает контрастность изображения, поскольку ее влияние особенно сказывается в нижней части характе­ристической кривой, где значения оптической плотности невелики.

Контрастность

Контрастность является одной из основных характеристик рент­генографического изображения и характеризует степень различий оптических плотностей двух участков на рентгенограмме.

Количество оттенков серого, которые могут быть различимы на рентгенограмме, называется рентгенографической контраст­ностью. Если на рентгенограмме представлены только несколько оттенков серого, то рентгенографическая контрастность высокая. Напротив, большое количество градаций серого свидетельствует о низкой контрастности. В практике рентгенографии одинаково не­желательно иметь очень высокую или очень низкую контрастность изображения. При очень высокой контрастности визуализируется лишь небольшое количество структурных элементов исследуемо­го объекта, а при очень низкой контрастности оттенки теневых образований так подобны, что это затрудняет их распознавание. В большинстве случаев высокая контрастность снимка улучшает дифференцирование на нем различных анатомических структур.

Основными факторами, определяющими рентгенографическую контрастность, являются:

-   естественная контрастность пленки, которая также зависит от условий фотообработки;

-   контрастность объекта, которая определяется структурой ис­следуемых тканей и напряжением на рентгеновской трубке;

-   условия рассматривания изображения (яркость негатоскопа, диафрагмирование, внешняя освещенность).

Рентгенографическая контрастность приблизительно в 2-3 раза больше, чем контрастность тканей объекта. В результате этого раз­личие в прозрачности соседних участков на рентгенограмме боль­ше, чем разница яркостей усиливающих экранов, формирующих изображение в этих участках.

Контрастность объекта представляет собой соотношение фотонных плотностей в пространственном изображении перед воздействием его на приемник изображения. Зависит она от факто­ров, влияющих на поглощение рентгеновского излучения объектом (качество излучения и структура объекта), и от рассеянного излу­чения.

Контрастность пленки показывает, как различия фотонных плотностей в пространственном изображении превращаются в различия оптических плотностей на рентгенограмме. Пленка спо­собна резко усиливать контрастность объекта, в результате чего на рентгенограмме становится возможным видеть небольшие разли­чия в поглощении рентгеновского излучения структурами объекта.

Контрастность пленки определяется величиной наклона пря­молинейной части характеристической кривой. Чем больше кру­тизна кривой, тем выше контрастность. На рис. 2 представлены рентгенограммы ступенчатого клина, выполненные в сходных экс­позиционных условиях с двумя разными комбинациями «экран — пленка», и их характеристические кривые. Разница плотностей ступеней в среднем диапазоне кривой В больше, чем у кривой А, что обусловлено более высокой контрастностью пленки В. Диапа­зон экспозиций, дающих достаточную дифференциацию ступеней, является показателем фотографической широты пленки. Пленка А отражает хорошо различимые ступени в более широкой полосе экс­позиций, т.е. обладает большей фотографической широтой.

Различие пленок по контрастности

Средний градиент (у) характеризует среднюю контрастность пленки и определяется как угол наклона прямой линии, проведен­ной между двумя точками с определенной оптической плотностью на характеристической кривой. Значения этих точек определены, как минимальная и максимальная оптическая плотность, в диа­пазоне которых формируется и размещается основная визуальная информация рентгенографических изображений. На рис. 3 пред­ставлен средний градиент. Средний градиент обычно определяется в диапазоне плотностей почернения от 0.25 до 2.00 над уровнем плотности «основа + вуаль».

Средний градиент


Формула среднего градиента

На контрастность пленки оказывают влияние тип пленки, усло­вия фотообработки, уровень вуали, экспозиционные условия.

Контрастность пленки во многом обусловлена физическими ха­рактеристиками эмульсии, а именно диапазоном размеров (от ми­нимальных до максимальных) содержащихся в ней гранул галоида серебра. Если гранулы имеют одинаковый размер, то это обусловит очень высокую контрастность эмульсии. Чем более гранулы отли­чаются друг от друга по размерам, тем более низкой будет контраст­ность формируемого изображения.

Контрастность пленки позволяет трансформировать (усилить) различия фотонных плотностей в различных участках пространст­венного рентгеновского изображения в разницу оптических плот­ностей почернения на рентгенограмме. Рентгеновская пленка спо­собна значительно усилить контрастность исследуемого объекта, что позволяет зафиксировать небольшие различия в поглощении рентгеновских фотонов тканями и структурами объекта.

При одной и той же экспозиции и одинаковой последующей фо­тообработке переходы от более темных к более светлым участкам на рентгенограмме при съемке одного и того же объекта воспроиз­водятся на различных рентгеновских пленках неодинаково. По этой причине в медицинской рентгенографии для получения качествен­ного изображения объектов, обладающих различной контрастнос­тью, используются пленки с разной способностью усиливать их естественную контрастность в пространственном изображении.

Производители выпускают различные типы пленок, отличаю­щиеся по контрастности, поскольку при определенных видах ис­следований для получения оптимального изображения необходимо применять пленки с рекомендуемыми значениями контрастности. Низкоконтрастными принято считать пленки со значением конт­растности до 2.4; среднеконтрастными — от 2.4 до 2.8; высококон­трастными — более 2.8.

Для получения оптимального изображения в конкретных ситуа­циях следует применять пленки различной контрастности. Так для рентгенографии объектов с различной плотностью тканей, напри­мер, органов грудной клетки, рекомендуется использовать пленку с небольшими (до 2.4) значениями контрастности, чтобы легочные поля не были настолько черными, чтобы полностью исчез мелкий сосудистый рисунок. При исследовании костей, исследованиях с искусственным контрастированием, например, жедудочно-кишечного тракта или сосудов, целесообразно применение средне- и высококонтрастных (более 2.4) типов пленок. При сравнительном исследовании нескольких типов рентгеновских пленок предпоч­тение необходимо отдавать той пленке, контрастность которой наиболее соответствует применяемым видам рентгенологических исследований.

Высококонтрастное изображение возможно при использовании только высококонтрастной пленки и соблюдении всех рекоменду­емых условий фотообработки. Низкая же контрастность рентгено­граммы может быть при применении низкоконтрастной пленки с соответствующими условиями проявления, а также, если использо­валась высококонтрастная пленка, но с нарушением необходимых рекомендаций по ее обработке. Так, например, при снижении ре­комендуемой температуры проявления или истощении проявителя значительно снижается контрастность изображения.

С контрастностью непосредственно связана другая характерис­тика, называемая фотографической широтой. Фотографическая широта обуславливает диапазон структур объекта, который может быть отображен на снимке с необходимым качеством. Ее подразде­ляют на две категории: экспозиционную широту, связанную с конт­растом объекта исследования, и фотографическую широту пленки, связанную с контрастностью пленки. Широтой пленки называют диапазон на шкале логарифмов относительных экспозиций, в пре­делах которого снимок сохраняет удовлетворительное качество. Контрастность и фотографическая широта пленки обратно пропор­циональны: по мере повышения контрастности пленки падает ее широта и наоборот.

Чувствительность

Чувствительность фотографических материалов обратно про­порциональна экспозиции, необходимой для получения желаемого эффекта почернения.

Чувствительность пленки во многом предопределяется соста­вом эмульсии и условиями ее производства.

В фотографии для обозначения чувствительности пленки при­нято использовать термин «класс чувствительности», а пленку называют «быстрой» или «медленной» в соответствии с высокой или низкой ее светочувствительностью. В рентгенографии точное определение класса чувствительности затруднено, так как, кроме свойств самой рентгеновской пленки, на этот показатель оказывает влияние целый комплекс изменяющихся условий экспозиции (пря­мое или экранное экспонирование, тип и свойства усиливающего экрана, условия фотообработки и т.д.). Поэтому для определения значений чувствительности требуется создание и точное соблюде­ние идентичных условий экспозиции. Исследования, проводимые для определения и сравнения этой характеристики у различных пленок, используют относительные значения чувствительности. По этой причине используемая ранее единица чувствительнос­ти обратный рентген (Р -1) в настоящее время не применяется. Относительную чувствительность можно определить, используя характеристическую кривую пленки, или путем измерения сенси­тометрической реакции различных комбинаций пленок и экранов с помощью денситометра. Чувствительность пленки определяется положением характеристической кривой по отношению к оси логарифмов относительных экспозиций (рис. 4).

Логарифм относительных экспозиций

Рис. 4. Характеристические кривые двух пленок, вдвое отличающихся по чувствительности

Поскольку фотографическая чувствительность обратно про­порциональна экспозиции, вызвавшей определенную плотность почернения эмульсионного слоя, более чувствительная пленка (А) требует для получения заданной плотности меньшей экспозиции, чем менее чувствительная (В). Для нахождения численного значе­ния светочувствительности избирается определенная плотность почернения на характеристической кривой, которую называют критерием чувствительности.

По международным стандартам ISO чувствительность рентге­нографической пленки определяется экспозицией, необходимой для получения оптической плотности на 1.0 выше уровня плотнос­ти основы пленки и вуали (1.0+Dmin).

При сравнительном исследовании рентгеновских пленок предпоч­тение отдается пленке с большей относительной чувствительностью.

Поскольку в получении рентгенографического изображения участвует комбинация «экран — пленка», то общая чувствитель­ность системы определяется с учетом радиационной чувствитель­ности экрана, а также световой и радиационной чувствительности пленки. В связи с этим очень важной является спектральная чувст­вительность пленки, то есть реакция пленки на световое излучение определенной длины волны. График, отражающий зависимость чувствительности пленки от энергии или длины волны падающего на нее излучения, называется кривой спектральной чувствитель­ности (рис. 5). Оптимальным является соответствие спектральной чувствительности рентгеновской пленки и эмиссионной характе­ристики усиливающих экранов.

Эмульсия рентгенографических пленок сохраняет чувствитель­ность к широкому спектру излучения, имея максимальные значе­ния в какой-то более узкой спектральной зоне. Для достижения максимального значения чувствительности пленки необходимо, чтобы спектральная чувствительность пленки соответствовала спектральной области излучения экрана.

Для безэкранных пленок, применяемых при внутриротовых снимках зубов, существует особая классификация по чувствитель­ности. Выделяют классы чувствительности A, B, C, D, E. Так при использовании наиболее распространенной в настоящее время ден­тальной пленки класса D необходима доза около 0,54 мГр, а для наиболее чувствительной пленки класса E — не более 0,27 мГр.

Спектральная чувствительность эмульсии рентгенпленки

Среди серьезнейших факторов, влияющих на чувствительность пленки уже после ее экспонирования, следует выделить условия фотохимической обработки. В первую очередь это химический состав используемых реактивов и условия его восстановления. Изменение температуры растворов и времени нахождения плен­ки в проявителе также оказывают значительное воздействие на чувствительность пленки. Так чувствительность некоторых типов пленок при уменьшении температуры проявителя на 2° С от ре­комендуемой снижается почти на 15%. Повышение температуры проявления хотя и повышает чувствительность пленки (примерно 7% на каждый градус), но сопровождается образованием дополни­тельной вуали.

На чувствительность пленки, преимущественно в сторону уменьшения, оказывают влияние такие факторы, как внешние ус­ловия (температура, влажность, химические пары) и длительность хранения, а также вуалеобразующие факторы (засветка, естествен­ный радиационный фон, лабораторное освещение).

Усиливающие экраны

Чувствительность экрана является определяющей при расчете общей чувствительности системы «экран — пленка».

Классификация усиливающих экранов осуществляется по их чувствительности (световому выходу). Для удобства экраны подразделяют на несколько категорий чувствительности:

-   низкой (тонкорисующие, высокого разрешения);

-   средней (универсальные, стандартные, общего назначения);

-   высокой;

-   сверхвысокой.

Для сравнения чувствительности различных экранов исполь­зуют условную единицу чувствительности определенного экрана, который принимается за стандарт. Обычно в качестве такого свое­образного эталона ранее избирали кальций-вольфраматный экран средней чувствительности. Его относили к классу чувствительнос­ти 100. Более низкая чувствительность экрана соответствует классу 50. В настоящее время, с появлением усиливающих экранов на ос­нове редкоземельных люминофоров (лантановые, гадолиниевые и др.), к экранам средней чувствительности относятся усиливающие экраны класса чувствительности 200. В группе высокочувствитель­ных экранов выделяют класс 400. Сверхвысокочувствительные эк­раны распределяются в классах 600 и более.

Детальная оценка чувствительности усиливающего экрана до­статочно сложна. Это требует определения спектра эмиссии света, значения коэффициента преобразования экрана, причем при раз­личных экспозиционных условиях.

При сравнительном фантомном исследовании нескольких рент­геновских пленок необходимо использовать один и тот же усилива­ющий экран с известным классом чувствительности.

Усиливающие экраны низкой чувствительности (класс 50-100) обеспечивают наивысшую разрешающую способность (разли­чимость деталей изображения) при малом факторе усиления. Их рекомендуется применять для воспроизведения микродеталей, например, мелких костей (кисти, стопы).

Стандартные экраны среднего усиления (класс чувствитель­ности 200) используют в большинстве видов рентгенографии: кос­тей, органов грудной клетки, исследований в педиатрии.

Высокочувствительные усиливающие экраны, отличающиеся повышенной яркостью свечения (класс 400) при относительно меньшей разрешающей способности, рекомендуются для иссле­дования органов желудочно-кишечного тракта, органов грудной клетки, сердечно-сосудистой системы, мочеполовых органов, поз­воночника, в том числе у детей.

Для некоторых специальных видов исследований, при которых определяющим фактором является необходимость максимального снижения экспозиционной дозы облучения (серийная ангиография, рентгенография позвоночника (при сколиозе) у детей, исследова­ния беременных), применяют сверхвысокочувствительные уси­ливающие экраны с высоким уровнем абсорбции рентгеновских лучей и световой отдачей (класс чувствительности 600 и более).

Класс чувствительности усиливающих экранов некоторые произ­водители указывают непосредственно в названии экрана. Например, в названии экрана Perlux RE2 цифра «2» указывает, что экран отно­сится к классу 200. Экран Kodak Green-400 относится к классу 400. При обозначении чувствительности экранов могут использоваться и некоторые общепризнанные названия: Fine, Fast, Feinstruktur (класс 50); Universal, Standart (класс 100); Medium (класс 200); Regular (класс 400). Информацию о чувствительности экранов некоторых производителей можно получить только из технических описаний.


?

Log in

No account? Create an account