Sự phát triển trong công nghệ đầu dò kỹ thuật số đã, đang diễn ra và các công nghệ kỹ thuật số mới có sẵn cho thực hành lâm sàng.
B-Hình 3.1 Lịch sử phát triển của X-quang kỹ thuật số
quang (SLSL) được phát triển bởi “Fuji” (Tokyo, Nhật bản) và được giới thiệu trên thị trường và đầu năm 1980. Vào giữa những năm 1980, các hệ thống Phosphor lưu trữ đã trở thành một ứng dụng lâm sàng mới như là một phương pháp tạo ảnh mới cho phát xạ tại tường đứng, bàn Bucky, và hình ảnh cạnh dường. Các yêu cầu kỹ thuật và chi phí tài chính cao kết hợp với chất lượng hình ảnh bị hạn chế và xử lý khó khắn mà không thể giảm thời gian trì hoãn xem xét nên việc chuyển các hệ thống lưu trữ trên phosphor vào sử dụng lâm sàng bắt đầu được tăng lên vào đầu những năm 1990. Ngày nay, các hệ thống chụp X-quang lưu trữ trên phosphor hoặc các hệ thống CR giữ một vai trò cơ bản trong lĩnh vực chụp, chiếu X-quang kỹ thuật số. Sự đổi mới quan trọng khác là sự phát triển của các đầu dò màn hình phẳng vào gữa năm 1995. Các đầu dò màn hình phẳng ban đầu được phát triển để tích hợp đầu dò trong các thiết bị chụp X-quang, nhưng gần đây họ có sẵn là các đầu dò không tích hợp và làm việc như một mạng không dây hoặc một công nghệ không dây.
Các hệ thống kỹ thuật số được chia thành 2 loại định nghĩa rộng là: X-quang điện toán (CR) và X-quang số (DR). Mặc dù phân loại này thường được chấp nhận nhưng cũng có một cách phân loại khác: X-quang kỹ thuật số trực tiếp và X-quang kỹ thuật số gián tiếp (bao gồm cả CR). Trong trường hợp này việc phân loại đầu dò có liên quan với quá trình chuyển đổi năng lượng tia X thành điện tích. Hình 2.1 thể hiện sơ đồ so sánh các cách phân loại của công nghệ chụp X-quang kỹ thuật số, quá trình chuyển đổi, và các đặc tính của đầu dò.
B-Hình 3.2 Phân loại X-quang kỹ thuật số
Tùy chọn phân loại khác là để cho một cách phân loại theo sự tích hợp của đầu dò số trong thiết bị X-quang: trong trường hợp này thuật ngữ đầu dò được tích hợp và không được tích hợp đều có thể sử dụng.
Mặc dù cách phân loại được sử dụng có sự khác biệt lớn giữa các hệ thống công nghệ kỹ thuật số liên quan với sự phát hiện tia X và quá trình đọc dữ liệu ra. Liên quan đến các hệ thống CR, họ sử dụng các tấm lưu trữ ảnh bằng phosphor với một
quá trình đọc hình ảnh riêng biệt, có nghĩa là một quá trình chuyển đổi gián tiếp. Công nghệ DR chuyển đổi tia X thành các điện tích bằng phương tiện của một quá
trình đọc số liệu trực tiếp sử dụng sử dụng các mảng bán dẫn màng mỏng TFT.
B-Hình 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến đầu dò kỹ thuật số
Bảng 2.2 thể hiện sự khác nhau giữa các công nghệ đầu dò liên quan đến 3 thành phần của đầu dò kỹ thuật số: yếu tố bắt tia X, yếu tố ghép nối và yếu tố phụ trách đọc dữ liệu.
Công nghệ CR sử dụng một quá trình chuyển đổi gián tiếp đang sử dụng một kĩ thuật 2 giai đoạn. Tia X bị giữ lại tại một tấm màn lưu trữ bằng phosphor (SPS) và sau đó một bộ thu quang thu ánh sáng phát ra từ SPS và chuyển ánh sáng thu được vào một hình ảnh kỹ thuật số tương ứng.
Các đầu dò DR có thể sử dụng hoặc là một quá trình trực tiếp hoặc gián tiếp để chuyển đổi tia X thành các điện tích. Những đầu dò sử dụng đọc thông tin trực tiếp bằng phương tiện là một mảng TFT mặc dù quá trình chuyển đổi của chùm tia X. Các đầu dò chuyển đổi trực tiếp có một chất quang dẫn với tia X – như selen vô định hình, nó chuyển đổi trực tiếp chỉ một giai đoạn các photon tia X thành các điện tích.
Các hệ thống chuyển đổi gián tiếp sử dụng một kỹ thuật 2 giai đoạn cho chuyển đổi. Họ có một chất phát sáng như Cesium Iodide (CsI) giúp chuyển đổi tia X thành ánh
đoạn thứ 2 – thành điện tích bằng phương tiện của một mảng điốt phát quang silicon vô định hình.
Mặc dù quá trình phát hiện tia X và đọc thông tin của các đầu dò kỹ thuật số cung cấp một vài cải thiện khi so sánh với các hệ thống SF. Chúng bao gồm phạm vi hoạt động rộng, xử lý hình ảnh có thể điều chỉnh, chất lượng hình ảnh tốt hơn, thu nhận hình ảnh nhanh chóng, và truy cập hình ảnh tại các địa điểm từ xa.
4. X-quang Điện Toán
X-quang điện toán là công nghệ kỹ thuật số đầu tiên có sẵn cho phép chụp, chiếu X- quang. Công nghệ CR dựa trên SPS và nó được ứng dụng lâm sàng lần đầu tiên bởi Fuji diễn ra vào đầu năm 1980, công nghệ này sử dụng một đầu dò có phosphor kích thích để thay thế cho các băng SF truyền thống. Tấm phosphor lưu trữ được đặt bên trong băng cassette với kích thước tiêu chuẩn cho chụp X-quang đơn giản điển hình và không thay đổi máy phát, ống tia X và bàn bucky hoặc các hệ thống gắn kết cần thiết. Công nghệ CR cho phép người chụp X-quang có được hình ảnh chụp X- quang đơn giản như trong một hệ thống SF truyền thống.
B-Hình 4.1 Tương tác giữa tia X và tấm PSP
Sự khác biệt là cách mà hình ảnh được tạo ra như thế nào và cách xử lý hình ảnh ra sao. Quá trình hình thành ảnh CR cơ bản gồm 3 bước là: (1) phát tia, (2) đọc dữ liệu và (3) xóa sạch.
Bên trong băng chụp X-quang có một tấm ảnh (IP) hay là một tấm PSP có một lớp chất dò của các tinh thể phosphor có sẵn. Lớp chất dò bao gồm họ của phosphor BaFX: Cu 2+, trong đó X có thể là một trong các loại Cl, Br hoặc I. Một tấm SPS điển hình có thể lưu trữ một hình ảnh ngầm trong một thời gian đáng kể. Tuy nhiên, theo hiệp hội Mỹ về vật lý trong y học, nó sẽ mất đi khoảng 25% tín hiệu được tín trữ từ 10p đến 8 giờ kể từ sau khi phát tia, kết quả là làm mất năng lượng qua các hạt lân quang tự thoát.
Các tinh thể phosphor thường được đúc thành các tấm vật liệu nhựa theo một cách phi cấu trúc (các chất phát sáng phi cấu trúc). Khi tấm SPS được phát bởi năng lượng tia X của bức xạ đến được hấp thụ và kích thích các electron nhảy lên mức năng lượng cao hơn (hình 2.2). Một số electron bị kích thích vẫn bị mắc kẹt ở mức năng lượng không ổn định của nguyên tử. Năng lượng tia X được hấp thụ được lưu trữ trong cấu trúc tinh thể phosphor và sau đó là một hình ảnh ngầm được tạo ra tại các mức năng lượng cao đưa ra một phân phối không gian của các electron ở đầu dò SP. Năng lượng bị mắc kẹt này có thể được giải phóng nếu được kích thích bởi năng lượng ánh sáng bổ sung có bước sóng thích hợp của quá trình kích thích photon phát quang (PSL). Sau khi phát xạ tia X và tạo ra hình ảnh ngầm, SPS được quét bởi một thiết bị đọc CR riêng. Đọc dữ liệu là một quá trình mà sau khi phát xạ tới tấm ảnh và tạo nên bước thứ 2 của chu trình tạo ảnh CR. Một chùm laser ánh sáng đỏ quét tấm phosphor làm kích thích sự phát xạ của các photon ánh sáng màu xanh dưới sự kích thích của chùm tia laser. Khi lớp chất dò của IP được quét từng pixel với một chùm tia laser năng lượng cao có bước sóng xác định. Năng lượng được lưu trữ được thiết lập tự do như ánh sáng phát ra có bước sóng khác nhau từ chùm tia laser. Quá trình khởi động này của PSL dẫn đến sự phát xạ của ánh sáng màu xanh tỷ lệ với tia X ban đầu và sắp xếp tự do, các electron được kích thích về mức năng
lượng thấp của nó. Ánh sáng này được thu lại bởi điốt quang và chuyển đổi thành điện tích trong một thiết bị chuyển đổi tương tự - số để biến nó thành một hình ảnh kỹ thuật số tương ứng. Hình 2.3 mô tả quá trình quét SPS.
B-Hình 4.2 Quá trình thu nhận và xử lý tín hiệu
Cuối cùng là bước thứ 3 của chu trình ảnh CR cơ bản là xóa bỏ tín hiệu dư thừa. Các điện tử hình ảnh tiềm ẩn dư thừa vẫn bị mắc kẹt trên mức năng lượng cao hơn sau khi đọc ra. Năng lượng này được xóa sau quá trình đọc sử dụng một nguồn ánh sáng trắng cường độ cao quét sạch những điện tích dư còn sót lại để đưa SPS về trạng thái ban đầu.