DIGITALNE METODE U RADIOGRAFIJI

DIGITALNE METODE U RADIOLOGIJIDanasRaunari i radiologijaRazlika izmeu digitalne i analogne slikeKreiranje digitalne slikePrednosti digitalne slikeBitne injeniceKvizRaunari i radiologija

Raunari se koriste u cijeloj radiologiji:nuklearna medicina (NM)ultrazvuk (U / S)magnetska rezonancija (MR)kompjuterizirana tomografija (CT)digitalnu radiografiju (DDR)kompjuterizirana radiografija (CR)digitalna substrakciona angiografija (DSA)kotana denzitometrija (DEXA), i drugi. Raunari obradjuju podatke na temelju onoga to se zove binarni brojevi - dva broja. Binarni sistem zahtijeva da svaki binarni broj moe imati samo jednu od dvije mogue vrijednosti. Za racunarne tehnologije dvije cifre koristi se nula ili jedan ( "0" ili "1"), a nazivaju se binarne cifre ili "bit". Pomou tih brojki mogu se dobiti kombinacije brojeva, a prikazane u obliku resetke redova i kolona matrice, moze se dobiti i reprezentacija slike. Matrica moe imati hiljade ak milione siunih "bita" informacija u obliku razliite gustoe koji ine digitalne slike. Ako pogledamo brojeve 0, 1, i 245 0 = 000000001 = 000000012 = 00000010. . .

254 = 11111110255 = 11111111Vidimo da sa 1 bajtom moe se predstaviti 256 reprezentacija sive boje u matrici.Osnovna obrada slike zahtijeva puno memorije i bajtova, dakle, dosta memorije je potrebno za obradu medicinske slike.

3

Formati digitalne slikePodaci koji ine digitalnu sliku se prikupljaju u odreenom formatu. Formati digitalne slike se pojavljuju kao datoteke (files). Oni moraju biti prepoznatljivi u komunikaciji izmedu razliitih raunara, zbog ega su razvijeni odreeni standardi slike u medicini, DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine).Posljednja varijanta razvoja koja se stalno usavrava zasad nosi stalni naziv DICOM 3.0 verzije.Velika koliina slikaReprezentacija radioloske slike

Rendgenska slika oblika n x n matrice koja sadri n*n piksela. Digitalna CT slika matrica je najmanje 512 x 512 koje sadri 262.144 piksela. Za odreivanje broja piksela na slici matrice, jednostavno pomnoite duinu kolone svoje irine.Boje u radiologijicrno-bijeli sistem(engl. black and white)svakom pikselu pridruuje se 1 brojana vrijednost:0 - crno ili 1- bijeloRadiologija koristi sivi sistem boja (engl. grayscale)svakom pikselu pridruuje se 1 brojana vrijednost:od 0 do 255: 0-crno, 1-bijelo, 254 razliita broja za 254 nijansi sive bojeSvakom se pikselu pridjeljuje odreeni raspon sive skale, a veliinu tog raspona odreuje potencija broja 2, primjerice 10-bitna rezolucija obuhvaa 1024 bita. Budui da se u radiologiji uglavnom koriste grayscale slike, 10 12 bitna rezolucija zadovoljava dijagnostike potrebe. Budui da ljudsko oko zamjecuje svega 30 50 nijansi sive skaleMoglo bi se rei da raunar poveava kontrastnu rezoluciju korisnikova oka. Na standardnom radiogramu, odnosno rendgenskom prikazu ljudskog tijela fizioloke sjene koje je mogue meusobno razlikovati su zrak, masno tkivo, meko tkivo i kost (vapno) i to redom od najmanje do najvee gustoe. Metali i kontrastna sredstva su nefizioloke sjene.6

Veliina slika u radiologiji

X-ZrakeAnalogna i digitalna slikaKlasino rendgenska grafija na filmu je slika analogna slika. To znai da je u odreenom trenutku, ekspozicije (akvizicije) interakcija X zraka i organizma zabiljeena na rendgenskom filmu. Ona ima svoj kvalitet koji zavisi od mnogo faktora i ne moe se dalje obraivati. Digitalna rendgenska slika predstavlja takoe interreakciju X zraka i organizma dobijenu tokom akvizicije (snimanja) ali ova interreakcija nije registrivana na rendgenskom filmu nego u obliku kompjuterskog zapisa u okviru jednog kompjuterskog fajla.Osnovni element tog digitalne slike je piksel. Kvaliteta digitalne sliketo je veliina piksela manja i mogunost prepoznavanja skale sivog vea slika je kvalitetnija. U digitalnoj slici postoji mogunost registrovanja 4000 stepena skale sivog od bijele do crne boje.

To je osnovna prednost digitalne slike jer naknadnom obradom (postprocesingom) moemo da prikaemo detalje koji se na klasinoj radiografiji ne vide. Elementi digitalne slikeOsnovni elementi svake slike (video, rendgenske, digitalne) su prostorna i kontrasna rezolucija.Prostorna rezolucija je najmanja distanca na slici na kojoj je mogue uoiti dvije susjedne take kao odvojene. Prostorna rezolucija je odreena veliinom piksela.

Kontrastna rezolucija znai mogunost razlikovanja skale sivog na bliskim elementima slike. Skala sivog je raspon broja prikazanih nijansi sive boje od crne do bijele.

DIGITALNE METODE U RADIOGRAFIJITo su metode ili tehnike snimanja kod kojih rendgenska slika ne nastaje izravnim djelovanjem rendgenskih zraka na rendgenski film ili fluorescentni ekran rendgenskog ureaja, nego obradom digitaliziranih ulaznih analognih dijagnostikih informacija. Ulazne se informacije digitaliziraju u analogno-digitalnom pretvaracu (pretvaraju se u brojane podatke), koji se nakon kompjuterske obrade prikau slikom na ekranu.Kod najnovijih digitalnih ureaja (ravni detektor) dobiva se izravan prikaz digitalne slike na monitorima.Detektor rendgenskog zraenja je kljucna komponenta digitalnog sistema. Kvalitetan digitalni detektor mora biti komparabilan ili bolji od konvencionalnog film-folijskog sistema. Danas je vie kandidata za takav detektor: (1) SP tehnologija (2) CCD (3) ravni detektori s amorfnim silicijem (solarne celije 2 na zemlji). Dok se SP tehnologija uglavnom koristi u CR sistemima, CCD i a-Si:H se koriste u DR sistemima. DR sustavi su u pravilu vezani za poseban rendgenski ureaj, stoga su samoskenirajuci i vrlo brzi tako da omogucuju veliki protok bolesnika.12Prednosti digitalnih metodaPrednosti digitalnih metoda su:veci raspon sive skale, odnosno nijansi od sasvim svijetle do crnemogunost mjerenja pojedinih dijelova snimanog objektamogunost naknadne obrade dobivene slikemultiplanarni prikaz (MR) prikaz u vie ravnina kod MSCTtrodimenzionalni prikaz razlicite volumetrijearhiviranje slike na magnetni ili optiki diskTokom posljednih 20-tak godina intenzivno je traena zamjena za radioloki film kao medija za dobivanje slike. Razlozi su: neprakticnost u rukovanju (velike i nefunkcionalne arhive, podlonost raznim otecenjima, nemogucnost naknadne obrade slike (post-processing), potreba za ponavljanjem snimanja ako slika nije dobra i veca izloenost zraenju bolesnika, cijena filma i zagaenje okolia kemikalijama za razvijanje.13Digitalna radiografija

Radiografski signal se konvertira u matricu digitalnih, numerikih vrijednostiPrednosti:velika mogucnost obrade podataka (podeavanje prikaza - manje ponovljenihsnimaka, trenutno kopiranje, laka arhiva)vea osjetljivost na rendgensko zraenje (mogue smanjenje doze)

Nedostaci:velika pocetna investicijanedosegnuta ili tek djelomino dosegnuta prostorna rezolucija filmapotreba obuke osobljaosjetljivost na hardverske i softverske probleme pouzdanost?Digitalna radiografija ima vecu ucinkovitost, odnosno iskoristivost zraenja, zbog cega zahtijeva manje doze.14Prednosti digitalne slikedostupnostmjesto i vrijeme pristupa slici ovise o postojanju raunara i umreenosti ustanoveizravno pretraivanjeTrajnostjednom pohranjena slika trajno je sauvanaViekorisnostistodobno vie korisnika moe raditi sa slikom15Kako dobiti digitalnu sliku?iz digitalnog ureajadigitalan podatakiz analognog ureajaanalogan podatakDigitalizatorAD (analogno-digitalni) pretvara - signal pretvara u digitalan podatak16Computed radiography / CROsnova za digitalizaciju konvencionalne radiologijePretvaranje energije X-zraenja u svjetlost, nakon ega slijedi konverzija svjetlosne informacije u digitalnu. Naknadnom obradom slike izbjegava se potreba za ponavljanjem, cak i kada ekspozicija nije bila sasvim tana.

17

CR - principiCR sistem koristi detektor x-zraenja koji pohranjuje dobivenu energiju rendgenskog zraenja pomocu fosforescentnog sloja. Djelovanje X zraenja dovodi do zarobljavanja elektrona u pojedinim djelovima materijala, a medjusobni raspored zarobljenih elektrona ini latentnu sliku. Slijedi opticka ekscitacija pokretnom laserskom zrakom koja stimulira fosforescentni (SP) zaslon tacku po tacku i oslobadja elektrone iz svojih zamki. Time se oslobada njihov viak energije u obliku svjetlosti koja se detektira fotodetektorom i pretvara u elektricni signal. Za takav oblik indirektne digitalne radiografije uvrijeen je naziv CR (computed radiography) nastao u vremenu klinicke implementacije tih sistema, dok su kasniji sistemi na temelju ravnih detektora dobili naziv DR (digital radiography), makar je sasvim jasno da su oba sistema digitalna, a da je obrada slike kompjuterska. Stoga CR i DR kao nazivi tih sistema zapravo ne odraavaju njihova svojstva, niti isticu njihovu razliku. Prije 15-tak godina se smatralo da ce radiografski film nestati zbog pojave CR tehnologija, a potom se isto predvidalo za CR zbog pojave DR tehnologije. Danas, medutim, koegzistiraju sve tri tehnologije i cini se da ce tako ostati jo neko vrijeme. 18Storage phosphor plate - kasete To je kljucni dio svakog CR sistema. Aktivni sloj je nanesen na rigidnu ili fleksibilnu podlogu. U aktivnom se sloju apsorbiraju x-zrake, stvara i pohranjuje latentna slika i odvija stimulirana emisija svjetlosti, dok podloga (aluminij, staklo, polietilen tereftalat=PET) osigurava glatku povrinu za osjetljivi fosforescentni sloj, pridonosi optickim performansama i omogucava rukovanje, primjerice prijenos zaslona od radiografskog uredaja do CR skenera.Debljina aktivnog sloja se prilagodava klinickoj aplikaciji. Sloj sadri nepravilne granule fosforescentnog materijala promjera 3-10 m suspendirane u vezivnoj tvari. Zaslon mora biti neosjetljiv za x-zraenje koje prodje naokolo i povratno se raspruje od objekata za njega. To je dovelo do primjene tankih slojeva olova u kaseti ili na samom zaslonu (samo kod rigidne podloge). Iako mnogi fosforescentni materijali imaju svojstva pohranjivanja, najcece se komercijalno upotrebljavaju za izradu zaslona barijevi fluorohalidi (bromidi, kloridi, jodidi) uz primjesu europija, prema formuli BaFX:Eu2+ (kod toga X oznacuje halogenide, primjerice klor, brom ili jod).19

NX stanicaOsim detektora, sistem sadri PC koji kontrolie komunikaciju s detektorima i omoguuje sinhronizaciju oitavanja i reinicijalizacije detektora, softver za obradu slike, sistem za ispis meke ili tvrde kopije, mrenu komunikaciju za distribuciju konane slike, te arhivu koja e organizirati i pohraniti ogromnu koliinu informacija koju stvaraju ovakvi detektori.Uz uobicajene statisticke varijacije u ponaanju piksela, odredeni broj ih je neminovno izvan funkcije. Proizvodnja 100% operativnih piksela bi bila ekstremno skupa za normalnu klinicku primjenu. Izolirani defekti pojedinih piksela se lako odstranjuju odgovarajucim filterima. Tako se mogu korigirati ak i defekti pojedinih linija. Kada su defektni nizovi linija ili piksela interpolacija preko tih regija postaje vrlo sloen postupak. Vano je razluiti radi li se o kozmetikom defektu ili dijagnostiki relevantnom defektu. 20

Digitalna slikaDigitalna CT (komjuterizovana tomografija) slika uzeta tokom akvizicije moe imati i do 4000 nijansi sivog. One su rasporeene od kosti prikazane bijelo koje imaju skalu sivog +1000 do vazduha koji je prikazan crno i ima skalu sivog 1000. Sve ostale strukture su prikazane sivo vie prema bijeloj ili crnoj zavisno od absorbcije X zraka i njima. Sve ih u jednom trenutku ne moemo uoiti. Da bismo dobili dijagnostiki maksimum koji poseduje slika i uoiti sve njene detalje sluimo se podeavanjem prozora kroz koji je gledamo sliku. Prva veliina koju namjetamo je nivo prozora windows level ili skraenica WL. WL ukazuje na nivo sa kog gledamo sliku.

Digitalna slika - prednost

Radiografija - Zakljuak

Digitalna radiografija preuzela je primat nad konvencionalnom radiografijom tek u novije vrijemeKvaliteta slike usporediva je s konvencionalnom, a u najnovijim tehnolokim rjeenjima i boljaVeci su investicijski trokovi i trokovi odravanjaBolja i laka naknadna obrada slikaBolja je integracija u PACS/RIS sustave23Pitanja?Kviz1. Radiologija bez raunara je:MoguaNemogua2.Piksel je:Najmanji elemenat slikeNajvei elemenat slikeNajmanji zapreminski elemenat slike3.Voxel je:Najmanji elemenat slikeNajvei elemenat slikeNajmanji zapreminski elemenat slike4. Izvori ionizirajueg zraenja su:CT, USMRI, CTCT, Roentgentski aparat, USCT, Roentgentski aparat

5.Prednost digitalne slike u radiologiji je:Radi boljeg arhiviranjaRadi boljeg zumiranjaRadi smanjenje doze koju pacijent primiBolja je analogna slika