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NOTA - FORMAZIONE DELLE IMMAGINI RADIOGRAFICHE

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FORMAZIONE DELLE IMMAGINI RADIOGRAFICHE





INTRODUZIONE
La visione radiologica richiede la creazione di immagini, che rendano visibili la struttura e le eventuali difettosità dovute al processo di produzione, su queste immagini che l’operatore formula la propria valutazione e successiva approvazione qualitativa.  Le immagini sono ottenute utilizzando dei rivelatori, capaci di convertire il segnale dei fotoni x, non visibili, in un’immagine visibile.  L’esempio più diffuso di immagine analogica è quella radio-grafica, per la quale il supporto è rappresentato dalla pellicola.  Quest’ultima, in rapporto alla sua non volatilità (il segnale rilevato e visualizzato sotto forma di immagine è stabile nel tempo) può essere impiegata anche come mezzo di archiviazione.  Altro esempio di immagine analogica è quella che si forma sul monitor televisivo di un sistema di radioscopia: in questo caso l’immagine è resa fruibile in modo dinamico e può essere memorizzata e archiviato per una visione successiva.  Le immagini digitali sono caratterizzate dal fatto che il segnale, prima di essere utilizzato per la generazione dell’immagine, subisce un processo di quantizzazione, in modo che solo un numero discreto di valori possa essere rappresentato sull’immagine finale.  Le immagini digitali si distinguono secondo che siano acquisite all’origine con sistemi digitali o siano il risultato di una conversione analogico - digitale da pellicole radiologiche o da immagini video.  Anche le immagini di radiologia convenzionale, se sottoposte a tale conversione, possono quindi essere trasformate in digitali dopo la loro acquisizione, vengono in questo caso definite “immagini digitalizzate”.
La conversione analogico-digitale consiste, allo stato attuale, nell’applicazione di un campionamento, che definisce la risoluzione dell’immagine digitalizzata, e di una quantizzazione della scala dei livelli di grigi.
Quest’ultima è ritenuta responsabile della significativa perdita di qualità dell’immagine cui si assiste passando da un’immagine analogica al suo corrispettivo digitalizzato.
A parte la trasmissione elettronica e l’archiviazione digitale, un altro importante vantaggio delle immagini digitali è rappresentato dalla possibilità di una loro agevole elaborazione, cioè modulate in funzione di una precisa finalità diagnostica.  Lo studio e la descrizione delle tecniche più diffuse e importanti di come un computer può memorizzare e alterare (migliorare, semplificare, ridimensionare eccetera) una immagine si chiama “Image Processing ”.  Esistono due “tipi ” fondamentali di “image processing ”, la elaborazione vera e propria e la sintesi.  Nel primo caso l’input e una immagine e l’output una immagine alterata o migliorata relativamente a qualcuna delle sue caratteristiche.  Nel secondo caso l’input è una rappresentazione simbolica di una scena (il caso più comune è la descrizione di un insieme di poligoni, di un punto di vista e di un osservatore) e l’output è una immagine con qualità fotografiche.

CARATTERISTICHE DELL'IMMAGINE DIGITALE
L’immagine digitale può essere definita quindi come una tabella bidimensionale di numeri interi non negativi, ciascuno dei quali può essere rappresentato all'interno di una casella.
L’immagine digitale può cioè essere vista come una griglia, un reticolo di quadratini, denominati pixel (picture element) o punti (dot), all’interno di ciascuno dei quali è allocato un numero che esprime il valore di dose acquisito in quel punto.





L’insieme dei pixel o punti è definito matrice. Le dimensioni della matrice definiscono il numero dei pixel per ognuna dei assi cartesiane: es. 512x512, 1024x1024, 2048x2048, etc.
Questi particolari valori numerici derivano dal fatto che tutte le scale informatiche non si basano sulla matematica decimale, bensì su quella binaria, che ha per unità elementare il bit (binary digit).
Questo, essendo fisicamente determinato da un microcircuito in cui il livello di energia e alto o basso, questo assume solo due valori: 0 oppure 1.
I multipli del bit codificano perciò numeri che sono potenze di 2.
Ad esempio il più usato, il Byte, è una stringa di 8 bit che può codificare 256 diversi valori (da 0 a 255).  Il pixel è quindi la più piccola regione dell’immagine che può avere un determinato valore numerico espresso in termini binari.
Perciò l’immagine digitale risultante è data da un insieme bidimensionale di numeri interi f (x, y), dove x identifica le righe e y le colonne all’interno di una matrice.


Nella matrice viene evidenziato il pixel X9/ Y3 con valore numerico 34

Il numero delle righe e delle colonne è rilevante per la definizione della qualità dell’immagine: infatti, tanto più ampia è la matrice, tanto maggiormente l’immagine computerizzata si avvicina alla realtà o all’immagine analogica originale (nel caso delle immagini digitali). Nelle immagini digitali, il valore funzionale del pixel (cioè il livello di grigio) varia in funzione delle diverse proprietà fisiche delle strutture che compongono il campione studiato.  Il secondo aspetto che dovrebbe essere valutato nel considerare le immagini digitali è l’intervallo di valori che il pixel può avere.  Questo intervallo può essere di 0-255 (8 bit), 0- 1023 (10 bit), 0-4095 (12 bit) fino a 0-65536 (16 bit). Tanto più alto è il numero di bit disponibile per la rappresentazione della scala dei grigi, tanto migliore è il range dinamico dell’immagine, o in termini radiologici, la sua risoluzione di contrasto.  Moltiplicando il numero globale di pixel contenuti nell’immagine per il numero di bit sfruttati per rappresentare i diversi livelli di grigio in ogni pixel, si ottiene il numero di bit necessari per la codifica di un’immagine.  Dato che le immagini di qualità elevata sono usualmente di matrice ampia ed hanno un notevole range dinamico, al fine di ridurre i problemi di ordine pratico di memorizzazione dei dati, sono stati proposti diversi metodi di compressione.  In funzione della possibilità di ottenere di nuovo immagini di qualità pari a quella originaria, tali metodi sono stati classificati in:
    • metodi di compressione non distruttiva (error free encoding), che sono rappresentati da tecniche molto vantaggiose nel caso di immagini vettoriali, quali grafici e immagini sintetiche, purtroppo non altrettanto valide per le immagini radiologiche (in questo caso il rapporto di compressione di solito non va oltre 1:3 );
    • metodi di compressione distruttiva, che sono estremamente efficienti e permettono di utilizzare elevati rapporti di compressione ma che introducono una distorsione nelle immagini decodificate.


Brigida Michele                Email: brigida.michele@xrayconsult.it
Via Uboldo 2/c - 20063
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