7.7 Detektorer

Front 1

7.7 Detektorer

Vad är digital och analog teknik

Back 1

Digital - detektor, receptor
Analog - Konventionell film

Front 2

Vad gör en röntgendetektor

Back 2

En röntgendetektor registrerar röntgenstrålning som sedan kan användas för att skapa en synlig bild.

Dvs detektorn registrerar fotoner som träffar sensorn (skuggbild, svart), där fotonerna inte träffar pg av ex tand som tar upp foton och växelverkar blir det vitt

Front 3

Vad består konventionell röntgenfilm av, (bas, adhesiv, emulsion, supercoat)

Back 3

Basen - är en polyesterblandning för att ge filmen stabilitet

Adhesiv - binder samman bas och emulsionslager

Emulsionlagret - består av jod, silver och bromid där AgBr kristallerna ger upphov till bilden när det utsätts för strålning el ljus.

Supercoat - Skyddar filmen från mekaniska skador

Front 4

Hur går processen till då oexponerad konventionell film blir till en synlig bild, 4steg

Back 4

1. Den oexponerad filmen består av en film med silverbromidkristaller (AgBr)

2. Bilden exponeras och defekter uppstår i AgBR-kristallerna, detta ger en latent film. (Vissa av silverbromidkristallerna får en mörkare färg?)

3. Framkallning, då reduceras AgBr-kristallerna till Ag. Detta gör dom mörka

4. Bilden sköljs för att bli av med framkallningsvätskan.

5. Fixeringen löser ur AGBR ur bilden och endast Ag blir kvar och detta ger en synlig bild. Emulsionen härdas

6. Fixeringsvätskan sköljs bort för att bli av med fixeringshöljet

7. Bilden torkas, monteras och märks m patientdata.

Front 5

Hur går mörkrumsproccen till i 6 steg

Back 5

Framkallning
mellansköljning
fixering
slutsköljning
torkning
montering och märkning m patientdata

Front 6

Vad är nackdelar med konventionell röntgenfilm och med digitala

Back 6

Mörkrumsprocessen tar tid och större risk för fel i processen.

Digitala bildsystem är dyra att installera och reparera

Front 7

Vad är fördelarna med digitala bilder jmf konventionell film, 6st

Back 7

Digitala bilder fördelar:

x kan exporteras digitalt m bibehållen bildkvalitet

x digitala bildsystem kräver i regel mindre röntgenstrålning

x snabbare och säkrare arbetsgång, lättare att hålla reda på patientdata till bilden

x en stor fördel m digitala är att det kan bildbehandlas efter exponering

x har hög kontrastupplösning och kan ställas in så att man även ser mjukvävnad om man vill

x digitala detektorer har större/vidare dynamiskt omfång vilket innebär att digitala bilder mer sällan blir överröstade av brus osv.

Front 8

Dynamiskt omfång och fördel med ett större/vidare sådant (2st)

Back 8

Dynamiskt omfång är det signalspann som detektorn kan mäta utan att signalen blir överstyrd eller drunknar i brus.

-n
dynamiskt omfång dvs. den kan absorbera mycket lägre mängder strålning utan brus. Detta ger möjligheten att åskådliggöra mindre skillnader.


Fördelar vidare/större dynamiskt omfång (digitala bilder har större omfång än konventionella):

x mindre känslig för över/underexponering

x åskådligörande av skillnader i vävnadsabsorption i en och samma bild

Front 9

Raster

Back 9

Är ett rutnät av kolumner och rader där bildinfo i sifferform förvaras

Front 10

Pixel

Back 10

Den enskilda rutan och minsta delen i en bild kallas för en pixel (picture element)

En pixel är den minsta delen i en digital bild, vid förstoring uppfattas bilden som pixlig.

Front 11

Hur registreras röntgenenergin i detektorn

Back 11

Måttet på hur stor röntegnfotonernas energi registreras i detektorn.

Sedan överförs måttet på registrerad röntgenenergi till ett siffervärde (varje pixel kan få ett eget siffervärde) och siffervärdet kan tilldelas en specifik gråton/pixelvärde

Front 12

Vad är blooming och nackdelen med detta

Back 12

Om en pixel träffas av för många fotoner/för mkt strålning kan en överfyllnad ske till andra pixlar --> blooming (tänk algblommning)

Blooming gör att den synliga bilden får större partier med svarta områden som kan skymma patologiska processer eller se ut som sådana

Front 13

Hur går processen till för digitalasystem, 4 steg

Back 13

1. Registrering:
absorberad röntgenenergi omvandlas till elektrisk signal

2. Bearbetning:
ADC (analog to digital converter) omvandlar elektrisk signal till ett digitalt värde

3. Bildbehandling/arkivering:
Fortsatt bearbetning av den digitala bilden inför presentation

4. Presentation

Front 14

Digitala detektorer kan delas in i två huvudgrupper, vilka och vad innehåller resp huvudgrupp

Back 14

Solid-state technique (solid-state) -CCD, CMOS, Flat panel. Kisel.

Photostimulable phosphor technique (PSP) - bildplattor till ocklusalplan och panorama, kräver avläsningsutrustning!

Front 15

Latent bild

Back 15

En latent Bild är den exponeirng som gjorts på ljuskänsligt material, men ännu inte har framkallats och inte blivit synligt för ögat.

Front 16

Hur fungerar solid-state detektorerna och vad består dom av

Back 16

Alla dom olika detektorerna i solid-state tekniken har en kiselplatta.

Då fotonerna kommer i kontakt med kiselatomerna sker en joniseringsprocess/växelverkan Denna skapar elektriska laddningar i rastret (latent bild)

Front 17

hur är användningen av solid-state detektorer jämfört med PSP nackdelar/fördelar

Back 17

x Sensorerna är tjockare än film, så kan vara obehagligare för patienten

x den aktiva ytan (kisel) är innnesluten i ett plastfölje, och kan vara förskjuten i höljet (3-5mm mindre än höljet) så får inte med allt inom ramen av plastsensorn.

x sensorerna är inte böjbara vilket kan försvåra placering men är till fördel för bildgeometrin

x har en snabb bildåtergivning efter exponering

x billigare

Front 18

Nackdelar/fördelar PSP jämfört med solid-state

Back 18

x Kostandseffektivitet - dyra i förhållande till antalet exponeringar (kan skadas av patienters tänder)

x låg hållbarhet

x längre framkallninstid

Front 19

Vad är nackdelen med sladdfria solid-state detektorer

Back 19

De har ytterligare komponenter vilket gör dem klumpigare än den vanliga m sladd

Front 20

Vilka tre solid-state detektorer finns det

Back 20

CCD - Charged Coupled Divide

CMOS -Complementary Metal Oxide Semiconductors

Flat panel detectors -

Front 21

Hur fungerar en CCD-sensor resp CMOS-sensor

Back 21

CCD:
I en ccd-sensor läses bilden av rad för rad och pixel för pixel (bucket brigade-langarkedja)

Då en laddning når fram till radens slut konverteras den elektriska signalen till ett pixelvärde och får sin särskilda gråton.

CMOS:
i en cmos-sensor är pixlarna isolerade från grannpixlar. Varje pixel har en transistor knuten till sig som konverterar den elektriska signalen till ett pixelvärde.

Då fotoner träffar en pixel omvandlas de direkt från elektrisk signal till ett pixelvärde istället för vid radens slut som hos ccd. Pixlarna är också isolerade från varandra vilket minskar risken för överlapp.

Front 22

Flat panels och när används dessa

Back 22

Är stora sensorer. Dessa är tillverkade som en modern TV-skärm och kan framställas i stora ytor.

Detta möjliggör en direkt digital bildåtergivning av större kroppsområde som ex huvudet.

Är dock dyra

Front 23

Varför har man ofta ett lager av scintillerande material i anslutning till den aktiva ytan, (oftst i flatpanels??)

Back 23

Scintillerande material avger små blixtar av synligt ljus då det träffas av fotoner. Kisel är mer känsligt för synligt ljus än för röntgenenergi.

Så många av fabrikanterna använder sig av ett lager med scintillernade material i anslutning till den aktiva ytan.

Ljusmängden motsvarar den absorberade röntgenenergin och omvandlas i sensorn till elektriska signaler.

Kombinationen med scintillerande material höjer detektorn verkningsgrad/effektivitet

Front 24

Hur är det scintillerande materialet uppbyggt och vad bidrar detta till, 2st

Back 24

Kristallerna i scintillatorna (cesiumjodid) som används i flat panels kan formas till 5-10um(mikrometer) breda stavar som kan placeras vinkelrätt mot detektorytan.

x Ett tjockare lager kan användas och då ökar detektorns strålkänslighet.

x Har man breda stavar av scintillatorkristaller diffunderar inte strålningen iväg vilket ger bättre tillvaratagande av röntgenenergin och därmed ökad effektivitet och skärpa

Front 25

Vilken digital detektorgrupp finns förutom solid state (ccd/cmos/flat panels)

Back 25

Photostimulable phosphor plates (PSP)

Front 26

Vad är photostimulable phosphor plates (PSP) 4st

Back 26

x Bildplattor
x långsammare än solid state
x kräver särskild avläsningsapparatur för att få fram bild
x kan användas för avbildning av stora och små områden, finns extraorala (panorama) och intraorala psp-system (bitplatta i ocklusalplan)

Front 27

Vad är excitation, -övrigt

Back 27

En atom exciteras när den tar upp/lagrar energi genom att flytta sina elektroner till ett mer energirikt läge (i allmänhet längre från atomkärnan) Man säger då att atomen är exciterad. När e´ sedan faller tillbaka avges energin genom att en foton sänds ut, dvs emitteras.

Fotonens energi motsvarar precis den energi som atomen lämnar ifrån sig.

Front 28

Hur fungerar PSP, 2 jättelånga steg

Back 28

1. Detektorn utsätts för röntgenstrålning -> växelverkan sker. Genom växelverkan exciteras( e flyttas längre ut till ett mer energirikt läge) elektroner på detektorytan och ger upphov till en latent bild. Elektronerna befinner sig i ett metastabilt läge (instabilt)

2. Avläsning sker genom att ljus m specifik våglängd (laser) får elektroner att frisätta överskottsenergin (de exciteras) i form av synligt ljus (fosforescens)

Ljuset fångas upp av fiberoptik och omvandlas till en elektrisk signal som kan digitaliseras.

Så: strålning
växelverkan
elektronexcitation
laser
excitation
synligt ljus
fångas upp av fiberoptik
elektrisk signal digitaliserad.

(Exciterade elektroner kan frisätta sin energi spontant med tiden men då blir den utspridd över hela bildplattan så har ingen större betydelse i vanliga fall. Endast då bilden är underexponerad kan denna spontanitet vara av betydelse)

Front 29

När ska en exponerad filmplatta (psp) senast avläsas, och hur nollställes dessa

Back 29

Bildplattorna kan lagras i 12-24h och ändå bibehålla acceptabel bildkvalitet.

Innan en bildplatta exponeras på nytt måste den utsättas för starkt ljus för att nollställas

Front 30

PSP förloppet sammanfattning, 4 steg

Back 30

1. Oexponerad detektor

2. Exponderad detektor -> ger en latent bild mha exciterade elektroner

3. Avläsning --> ger en bildfil, en synlig bild

4. radering sker mha belysning, nollställs och bildplatta klar för ny exponering

Front 31

Vad är och varför används DICOM

Back 31

Digital Imaging and Communications in Medicine.

Digitala röntgensystem måste vara kompatibla med varandra och kräver nån slags standardisering så att info och bilder kan utbytas mellan olika digitala bildsystem.

Dom flesta tillverkare av digitala bildsystem använder sig av DICOM-standard

DICOM märker/taggar bilder med info, personnr, sjukhus mm

Front 32

DICOM är ett standardiserat program för att 4 saker ska kunna vara möjliga, vilka

Back 32

DICOM är en standardiserat program för att dessa saker ska kunna vara möjliga mellan olika bildsystem:

hantering, lagring, utskrift och överföring av medicinska digitala bilder och information relaterade till dessa bilder.

Front 33

Vad är PACS

Back 33

Picture Archiving and Communication System.

Är ett digitalt arkiv som ersätter filmarkivet med bilder
och kan kommunicera digitalt mellan olika arkiv

Front 34

Vilka kriterier på det stora hela är viktiga för god kvalitet på den färdiga digitala bilden, 4st

Back 34

x Detektorns egenskaper
x bildbehandlingsprogramets egenskaper
x monitors egenskaper
x granskarens skicklighet och erfarenhet (klinikern)

Front 35

vad är integrerad bildbehandling och ex på vad den gör (3st)

Back 35

Det är den bildbehandling som görs automatiskt av systemet innan vi får upp bilden på monitorn.

Detta för att förbättra bildkvaliten, ex:
Reducering av brus
Reducering av tekniska artefakter
Kontrastoptimering

Front 36

Vilken bildbehandling/förändring av originalbild utförs av användaren, 4st

Back 36

x Ändring av kontrast
x Brusreducering
x Ändring av ljus/mörker föhållande
x Kantförstärkning

Front 37

Varför ändra man kontrasten

Back 37

För att kunna se skillnad på olika vävnader i en röntgenbild.

Vävnader skiljs åt mha olika gråtoner

Front 38

Hur går det till när man ändrar kontrasten

Back 38

Gråtonerna som skiljer åt vävnader är beroende bitdjupet/pixeldjupet. Större bitdjup= större gråskala.

Detta beror på hur många bitar det är. Lite bitar= mer kontrast (högre svart/vit faktor)

När man ändrar kontrasterna så ändrar man hur många olika färger som dom olika pixlarna kan ha. Få gråtoner -> stora kontraster (svart/vitt) Många gråtoner -> små kontraster (grått moln)

Front 39

1-bitar, 6-bitar och 8-bitar

Back 39

Ex kan 1-bitars-bild bara anta två värden 0 eller 1 vilket står för svart eller vitt (2^1)

6-bitars-bild= 2^6=64 olika gråtoner

8-bitars-bild= 2^8= 256 gråtoner.

Under ideala förhållanden uppfattar det mänskliga ögat ca 60 gråtoner

Front 40

Hur uppkommer brus

Back 40

Brus uppkommer pg av att få fotoner träffar detektorn vilket leder till mer osäker signalinfo --> brusigare bild --> mindre bildinfo.

Beroende på frågeställningen kan man ibland acceptera en brusig bild för att vinna på en reducerad stråldos.

Front 41

bildbehandling av användare, 3 aspekter

Back 41

x Undvik detta, tar onödigt mkt tid.

x Exponera istället på rätt sätt med rätt inställda parametrar.

x med bildbehandling riskerar man att förlora viktig bildinformation (patologi)

Front 42

Villa faktorer bidrar till en för ljus Bild, 7s

Back 42

x bländarkant
x för långt avstånd sensor-patient
x överviktig patient
x kraftigt skelett
x för låg spänning
x för låg ström
x för kort exponeringstid

Front 43

Vilka faktorer bidrar till en för mörk bild

Back 43

x för hög spänning
x för hög ström
x för lång exponeringstid
x benskörhet
x barn m lite kalk i skelettet
x tandlöshet
x dålig kontrast mellan sensor och data (?)

Front 44

Skärpa och spaltupplösning, -n

Back 44

Skärpa -
skärpa mäter hur tydlig gräns det är mellan två områden av olika densitet.

spaltupplösning -
Spaltupplösning avgör hur tydligt man kan urskilja små objekt i närheten av varandra på bilderna.

Optimalt vill man ha en bild med hög upplösning och skärpa

Front 45

Brus kan uppstå pg av focalpunkten. Hur då? och hur minimeras detta (3st) -n

Back 45

Röntgenstrålarna kommer från en focus. Eftersom röntgenstrålarna alltid färdas rakt ut, men kan ha sitt urpsung på olika platser på fokus kommer samma punkt på objektet projiceras på flera ställen på filmen och detta är vad som kan ge upphov till oskärpa i bilden.

Det finns tre sätt att minimera detta:
x Använda en så liten focus som möjligt. Normalt väljer man att vinkla focus för att ge en sån liten effektiv fokus som möjligt (leder dock till mindre energieffektiva rtg-apparater och större värmeutveckling??)

x Placera objektet på ett långt avstånd från källan och på så sätt endast få parallella strålar. Detta ger dock minskad intensitetav rtgstålarna (kvadratlagen)

x Minimera avståndet från objekt till sensor. På så sätt kan man minimera avståndet som strålarna hinner divergera efter att det träffat objektet