4 курс / Лучевая диагностика / ПРИМЕНЕНИЕ_КИЛОВОЛЬТНОГО_РЕНТГЕНОВСКОГО_ИЗЛУЧЕНИЯ_ДЛЯ_ПЛАНИРОВАНИЯ

показания на симуляторе и облучающем аппарате должны быть идентичными.

Таблица 2.2

Стандартные параметры конструкции симулятора [1]

31

Некоторые стандарты характеристик симуляторов [1] приведены в табл. 2.2. Этот перечень стандартов относительно небольшой и касается минимального числа параметров, который может выполнить любой производитель.

2.3. Получение рентгеновского изображения

Для производства визуализации требуется иметь рентгеновскую трубку и устройство, принимающее изображение. Последние бывают двух видов: система приемника изображения или пленка. Таким образом, цепь получения изображения состоит из следующих приборов:

•высоковольтный генератор

•рентгеновская трубка

•приемник изображения

•видео монитор

•рентгеновская пленка

•кассета для пленки

•отсеивающая решетка

Наибольшее различие между обычной рентгенографией и симуляцией облучения состоит в большем расстоянии между фокусным пятном трубки и приемником изображения. Для симулятора это расстояние равно 100–170 см в зависимости от геометрии облучения. Конечно, имеются ограничения для наклонных полей и больших расстояний, которые создают геометрию, не идеальную для рентгенографии. Большие расстояния уменьшают интенсивность пучка и могут увеличить количество рассеянного излучения на детекторе, из-за чего при рентгеноскопии определение положения мишени и критических органов потребует больше времени. Поэтому генератор и трубка должны иметь больший срок эксплуатации, чем при обычной рентгенографии. Подробное описание некоторых устройств можно найти в [2, 3].

Высоковольтный генератор

Высоковольтный генератор должен создавать стабильное преобразование низкого напряжения в высокое напряжение

32

диагностического диапазона 50–150 кВ. В прошлом применяли трехфазный генератор, который давал высокий радиационный выход трубки при минимальном напряжении. Развитие высокочастотных генераторов привело к уменьшению их размеров и к динамическому контролю параметров экспозиции. В настоящее время преимущество имеют высокочастотные генераторы.

Рентгеновская трубка

Строение диагностической рентгеновской трубки схематически показано на рис. 2.5. Следует понимать некоторые физические факторы, ограничивающие возможность получения четкого изображения.

Рис 2.5. Устройство рентгеновской трубки. 1- стеклянный баллон, 2 - нагреваемый катод. 3 - анодный диск. 4 - ротор

Рентгеновская трубка работает при очень высокой мгновенной силе тока, обычно в области 100–250 мА, но иногда до 800 мА, если необходимо получить изображение за короткую экспозицию, когда положение больного «заморожено». Из-за высокой силы тока и низкого коэффициента преобразования (около 1%) мишень сильно нагревается. Чтобы избежать локального повреждения или плавления мишени, применяют вращающийся анод. Такие аноды совершают до 10000 оборотов в минуту и позволяют рассеять тепло в пространство, обычно на расстояние до 30 см.

Рентгеновская трубка применяется в двух режимах: рентгенографии и рентгеноскопии. Поскольку рентгеноскопия занимает гораздо больше времени, чем одна экспозиция для

33

получения изображения, то ток в трубке следует существенно уменьшить. Кроме того, для рассеяния тепла по мишени применяют большие размеры фокусного пятна. Применение большого фокусного пятна является причиной размытости краев из-за большой зоны полутени. Важно, чтобы оба фокусных пятна находились в одном месте для воспроизводимости рентгеноскопического и графического изображения. Размеры малого пятна составляют 0,4–0,6 мм, а большого – 1,0–1,2 мм. Последние достижения в разработке трубок описаны в [2, 3].

Рис 2.6. Схема, показывающая увеличение изображения (а) и смещение (б и в)

Имеются еще два фактора, влияющих на качество изображения, которые относятся к пучку излучения и его геометрии. Это

увеличение размеров (magnification) и дисторсии (искажения изображения – distortions). Благодаря расходимости пучка любое рентгеновское изображение будет увеличенным. Из рис. 2.6а видно, что при простой геометрии коэффициент увеличения можно легко определить как отношение XY/xy или как f/s, или f/f–h. Однако, если эти условия не выполняются, как показано на рис. 2.6б, то изображение будет сдвинуто, а увеличение в направлении Х и Y будет разным. Это становится существенным, если, например, проволочные маркеры используются в качестве референсных на изогнутой поверхности.

Было показано, что фокусное пятно создает полутень по краю поля или по краю любого объекта или при изменении плотности

34

тела пациента. Таким образом, создается нерезкость изображения. Из рис. 2.6в следует, что нерезкость с двух краев пучка может быть различной из-за наклона мишени. Геометрическую нерезкость можно уменьшить, увеличив расстояние фокус–пленка f или уменьшив расстояние объект–пленка h. Кроме того, с увеличением размера поля края пучка смещаются в сторону анода (сторона Х на рис. 2.6), что иногда называют «эффект пятки» – heel effect. В целом, на стороне анода создается более проникающее излучение в результате «ужестчения» пучка, вызванного ослаблением более мягких фотонов в мишени. Чем больше угол наклона мишени, тем шире поле, которое можно создать без влияния этого эффекта. Угол наклона мишени у трубок симулятора обычно равен 16°, хотя иногда применяют и малый угол 12°.

Описанные эффекты ясно видны при применении ограничивающих нитей, особенно при больших полях. Ограничивающие проволочки, хотя имеют малый диаметр, но находятся далеко от пленки, поэтому они имеют относительно широкую тень на приемнике изображения, особенно при использовании широкого фокусного пятна. Иногда из-за формы фокусного пятна одна пара ограничивающих нитей бывает раздвоена. Влияние формы фокусного пятна, которое состоит из пары линейных источников, проявляется только в одной плоскости, поэтому различие можно подтвердить, повернув коллиматор на 90°. Это менее очевидно для объектов и тканей внутри пациента, поскольку увеличение будет меньше, однако это влияет на резкость изображения. В идеале трубка должна иметь одно фокусное пятно хорошо определенного размера.

Рентгеновская фотопленка

Применение рентгеновской фотопленки в рентгенографии прекрасно описано во многих руководствах, в частности, в [3]. Пленка состоит из основы, сделанной из полиэфира, толщиной около 0,2 мм, покрытой с двух сторон слоем желатины, содержащей кристаллы бромистого серебра (AgBr). При облучении из отрицательно заряженного иона брома высвобождаются электроны, создавая нейтрально заряженный атом брома. Освобожденный электрон разряжает положительно заряженный ион серебра, создавая латентное (скрытое) изображение, которое можно проявить путем воздействия химических реактивов.

35

Обработка пленки проходит два этапа. Первый этап – это проявление латентного изображения с помощью химических реагентов, которые ускоряют процесс, начатый во время облучения. Второй этап – фиксация проявленного изображения путем удаления с пленки непрореагировавшего во время облучения бромида серебра. Чем больше экспозиция, тем больше серебра остается на пленке, т.е. пленка будет более темная. Поэтому тень от костей покажется светлой областью на проявленной пленке изза большего поглощения в костной ткани. Необходима тщательная обработка пленки, чтобы на изображении не было смещений и артефактов. Кроме того, для получения оптимального изображения необходимы точность и воспроизводимость процесса проявления и фиксации. Автоматизация процесса обработки пленки имеет целью воспроизводимость химического проявления и фиксации, а также быстрое получение готовой пленки. Современные проявочные машины сокращают процесс обработки пленки до 90 с, хотя имеются машины с циклом 30, 40 и 60 с. Эти «быстрые» процессоры используют обычно в отделениях скорой помощи.

Рис. 2.7. Характеристическая кривая показывает определение контраста пленки (А) и область правильной экспозиции (В)

Почернение пленки определяется количеством света, прошедшего через нее. Оптическая плотность D является мерой почернения пленки и определяется как

36

соответствующие параметры экспозиции для снимков разных анатомических частей и разных размеров пациентов, а также для разных пленок, если применяются разные типы пленок.

Другим параметром пленки является ее «чувствительность – speed». Если для получения заданной оптической плотности для данной пленки требуется небольшая экспозиция, то пленка называется высокочувствительной (fast). Низкочувствительные пленки (slow films) требуют большей экспозиции для создания той же оптической плотности. Более чувствительные пленки имеют более крупные кристаллы AgBr и создают более «зернистое» изображение.

Обработка пленки

Проявочная машина для обработки пленки (процессор) состоит из четырех отделов: проявочный отдел (developer), отдел фиксации

(fixer), промывочный танк (wash tanks) и сушка (dryer unit).

Пленка перемещается через процессор с помощью роликов. Во время перемещения пленки роллеры перемешивают эмульсию таким образом, что отработанные химические вещества удаляются, а новые могут попасть на эмульсию. При прохождении пленки через процессор она захватывает проявитель и фиксатор, которые затем удаляются в емкости для очистки. Чтобы компенсировать расход препаратов новые проявитель и фиксатор закачиваются в емкости процессора из внешнего резервуара, всякий раз после проявления пленки. Насосы, которые выполняют эту задачу, регулируют в соответствии с определенным средним расходом химических веществ, который зависит от размера пленки. Температурный контроль принципиально важен, особенно для проявителя. Для контроля и регулировки температуры используются микропроцессоры и терморезисторы. Перемешивающие насосы гарантируют быстрое прокачивание жидкости через емкости для обеспечения хорошего перемешивания растворов и стабильности температуры. Существует множество артефактов, которые могут появляться в процессе обработки [3]. Наиболее распространенные артефакты включают разрядку статического электричества, следы от роллера (как в перпендикулярном, так и в параллельном направлении перемещения), и искажения, обусловленные неправильным расположением пленки.

38

положении в темном, прохладном, сухом месте. Пленки могут быть упакованы по одной в светонепроницаемую оболочку из бумаги или картона для увеличения жесткости. Пленки без усиливающих экранов используют для дополнительной деталировки и там, где доза не имеет значения. Пленки, применяемые для контроля облучения, упаковывают раздельно.

Влияние рассеянного излучения на качество изображения

Изменение оптической плотности на снимке является результатом различного ослабления излучения в теле человека изза различия в составе тканей или разной толщины больного. На качество изображения могут влиять разные факторы. Одним из них является рассеяние излучения в облучаемых тканях, что создает увеличенную вуаль по всей пленке. Эту вуаль можно уменьшить различными способами, включая:

•уменьшение энергии, которое сокращает число рассеянных фотонов, т.к. увеличивается вероятность фото-эффекта,

•уменьшение размера поля, что уменьшает количество рассеяния,

•использование отсеивающей решетки,

•увеличение расстояния между пациентом и пленкой.

Отсеивающая решетка состоит из серии одинаково расположенных свинцовых пластинок, иногда параллельных, иногда сфокусированных на расстояние от эффективного источника до решетки. Часто эти решетки имеют 20–40 пластинок/см. Первичное рентгеновское излучение, идущее непосредственно от источника, проходит свободно, в то время как рассеянное от пациента излучение будет ослабляться пластинками решетки. Коэффициент решетки определяется как отношение высоты решетки к расстоянию между пластинами решетки.

Если коэффициент решетки не слишком большой, можно использовать параллельную решетку. Если применяется такая геометрия, что расходящиеся первичные лучи ослабляются в свинцовых пластинках, то следует применить соответствующим образом сфокусированную решетку, использующую установленное фокусное расстояние. Ясно, что при использовании решетки экспозицию следует увеличить.

40