Digitalizacija

Klasična RTG dijagnostika s prikazom slike na RTG filmu poznata je više od jednog stoljeća. Princip dijagnostike temelji se na detekciji RTG zračenja na filmu, koji je najčešće razvijan relativno sporo, u tamnim dijelovima zavoda te nakon toga odlagan u pretrpane arhive.Posljednih desetak godina vodi se ubrzana kampanja koju potiču svjetski renomirani proizvođači medicinske dijagnostičke opreme (Philips, Siemens, General Electric, Toshiba...) a koja ima za cilj uvesti RTG dijagnostiku u digitalnu eru. Cijeli je proces potaknut i osnažen financijskim sredstvima velikih korporacija te vlada pojedinih zemalja, koje su investirale velika financijska sredstva u razvoj i komercijalnu primjenu digitalnih memorija različitih tipova kao i ostalih proizvoda temeljenih na amorfnom siliciju (npr. tranzistori u tehnologiji tankog filma).Tradicionalno se dijagnostička slika dobiva upotrebom kaseta u koje se stavljaju RTG filmovi. Kazete sadrže luminiscentne folije koje upadno X-zračenje pretvaraju u svjetlosno zračenje određenog spektra. Obzirom da su film i folija u međusobnom kontaktu time se izravno izvodi eksponiranje RTG filma. Nadalje se kemijskim procesom eksponirani film razvija te na njemu ostaje trajni zapis dijagnostički interesantne organske strukture.Sada pak na svjetlo dana izlaze novi radiološki dijagnostički aparati, u kojima za razliku od dosadašnjih, nema više sustava za snimanje na kasetu nego su opremljeni digitalnim detektorima.Digitalni detektori pretvaraju upadno X-zračenje u analogni signal određene razine, koji se zatim digitalizira i putem A/D pretvornika. U tom obliku signal se šalje i obrađuje na pripadajućim računalima. Tako dobivena slika, prikazana na monitoru, služi izravno u dijagnostičke svrhe. Ona može biti arhivirana, razmjenjena s drugim računalima u mreži ili pak ispisana na posebnom pisaču.Osnovna je prednost ovakvih digitalnih dijagnostičkih sistema jer je slika za evaluaciju raspoloživa odmah te se eventualne korekcije kuta/projekcije kod pacijenta mogu izvesti odmah. Dobivena slika u digitalnom formatu spremna je za različitu naknadnu obradu, čime se postižu izuzetne mogućnosti bržeg i pouzdanijeg dijagnosticiranja.
Posljednju generaciju spomenutih digitalnih detektora X-zračenja čine matrični detektori X zračenja. Osnovno obilježje matričnih detektora jest to da su oni sačinjeni od velikog broja submilimetarskih detektora X-zračenja električki povezanih tako da čine matricu odeređenog broja redova i stupaca koji se sekvencijski očitavaju.Najvažnije karakteristike matričnih detektora X-zračenja su:upotrebljava se primjenjivani i provjereni Cezij-jodid (CsI) kao pretvornički slojpostiže se rezolucija veća od 3 linije/mm kod matrice od 3000X3000 pikselaimaju visoki konverzijski faktor (engl. Detection Quantum Efficiency- DCI), što omogućuje smanjenje doze zračenja u primjeniodlikuje ih kompaktna konstrukcija što ih čini pogodnima za jednostavnu integraciju u nove i postojeće dijagnostičke aparatenude iznimne mogućnosti i perspektive RTG dijagnostike u realnom vremenuMatrični detektori X-zračenja omogućuju izravan zapis RTG slika bez međufaza koje se odnose na elektrooptičku ili mehaničku prilagodbu upadnog zračenja na postojeće detektore malih dimenzija. Takva je situacija omogućena upotrebom poluvodičkih pretvornika velike površine, što je posebno potaknuto novim tehnologijama proizvodnje ravnih TV ekrana (monitora kod računala).Jezgru novih matričnih detektora X-zračenja čini poluvodička baza načinjena od amorfnog silicija (a-Si) koja tvori polje (matricu) pretvornika. Svakom od pretvornika u matrici pridjeljena je digitalna sklopka, koja služi za odabir dotičnog pretvornika kod očitanja vrijednosti signala. Konačno, svaki od tih pretvornika čini pojedini piksel u dobivenoj RTG slici.
Amorfni silicij nema kristalnu strukturu za razliku od klasičnih monokristalnih podloga u tehnologiji proizvodnje integriranih sklopova, upravo iz razloga postizanja velike efektivne površine detektora. Dimenzijom mali monokristalni CCD pretvornici spregnuti s elektrooptičkim pojačalom slike, na početku lanca za generiranje RTG slike, imaju manji odnos signal/šum kao značajniji nedostatak u usporedbi s novim matričnim detektorima X-zračenja.Amorfni silicij (a-Si) nanešen je procesima depozicije na staklenu podlogu u tankom sloju te je strukturiran u obliku polja (matrice) pertvornika (fotodioda) primjenom konvencionalnih foto-litografskih metoda. Digitalna sklopka (dioda ili tranzistor) pridijeljeni su svakom pojedinom pretvorniku tako da oni mogu biti električki povezani u liniju očitanja u smjeru stupaca matrice. Digitalne sklopke kontrolirane su pripadajućim adresnim linijama u smjeru redaka matrice (Slika 1).Signali dobiveni na pojedinim pretvornicima očitavaju se sekvencijalno. Svi pretvornici iz prvog reda istovremeno se aktiviraju putem adresne linije. Signali se vode, paralelno preko linija za očitanje u smjeru stupaca, do pretpojačala. Tu se pojačavaju i multipleksiraju te se vode do A/D pretvornika 14-bitne rezolucije. Nakon što je prvi red digitaliziran, aktivira se drugi red u matrici i tako slijedom. Proces traje dok se ne očita cijela RTG slika.Obzirom da se radi elektroničkom procesu u principu je moguće postići relativno velike brzine očitanja. Stoga je s pravom za očekivati da će se vrlo skoro matrični detektori rabiti za digitalizaciju nestatičkih RTG slika (npr. dijaskopija brzinom od 25 slika/sek.)Silicij ima svojstvo da nije posebno osjetljiv za detekciju X-zračenja u energetskom spektru koji se koristi u medicinskoj dijagnostici. Radi toga se rabi sloj tzv. konvertera slike, koji se nanosi preko amorfnog silicija. Sloj konvertera slike apsorbira fotone X-zračenja bolje od silicija te ih prevodi (konvertira) u fotone vidljivog dijela spektra elektromagnetskog zračenja. Taj dio spektra zračenja lako se detektira slojem amorfnog silicija. U pravilu se za sloj konvertora slike koristi cezij-jodid. To je fluorescentni materijal koji se također koristi kao ulazni sloj kod standardnog elektronskog pojačala slike (Philips Image Intensifier). Struktura CsI kristala jest igličastog oblika. Ta struktura služi kao niz sitnih svjetlovoda, čvrsto povezanih i strogo definiranih, čime se postiže poništenje efekata raspršenja svjetla, koje inače smanjuje rezoluciju kod dijagnostičke slike (standardni fosforni slojevi).