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NOTA - RADIOGRAFIA DIGITALE

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RADIOGRAFIA DIGITALE





RADIOGRAFIA DIGITALE
In questi ultimi anni nella, abbiamo assistito ad una proliferazione di sistemi elettronici e ad una diffusione capillare dei sistemi digitali (microprocessori, personal computers, CD, ecc.).  Anche nel mondo delle immagini si sono sviluppate tecnologie basate sull’elaborazione elettronica, sia analogica che digitale.  In campo medicale sono ormai affermate nuove tecnologie di indagine alternative complementari alla radiografia tradizionale.  Infine, i sistemi per l’automazione industriale e per l’ufficio sono in continua crescita ed espansione.  Tutte queste tecnologie permettono l’acquisizione o la generazione di immagini in forma elettronica, la loro elaborazione e/o archiviazione e la loro visualizzazione.

Tale processo può essere rappresentato per mezzo dello schema a blocchi.


 
Il trattamento dei segnali in forma digitale (Image processing digital) , cioè numerica, ha avuto un forte sviluppo con la diffusione e la crescita in termini di prestazioni dei personal computer.  In particolare la realizzazione di memorie ad alta capacità ha permesso di gestire elevati volumi di dati e quindi l’estensione del trattamento numerico anche a settori, quale l’immagine digitale, caratterizzati da un elevato contenuto informativo.
 
Analizzando il passaggio da un sistema continuo o analogico ad uno discreto o digitale nel caso di un segnale monodimensionale nella formazione delle immagini radiografiche.  Un segnale può essere considerato come una funzione continua di una variabile indipendente (normalmente tempo o spazio).  Il processo di digitalizzazione consiste nel misurare il segnale ad intervalli di tempo ugualmente spaziati. Si otterrà un vettore di numeri, che potranno assumere ogni valore all’interno del range dinamico del segnale.  Questo significa suddividere il range dinamico del segnale in un numero di livelli ed assegnare ad ogni valore il corrispondente livello di grigio.


Grafico: Esempio di integrazione di un segnale digitale su un segnale analogico (linea nera).

L’operazione inversa, cioè la ricostruzione del segnale a partire dal vettore contenente i valori numerici, è del tutto analoga.  Ovviamente per ottenere una buona ricostruzione dell’originale è necessario che il numero di campioni ed il numero di livelli di quantizzazione sia elevato.  Un’immagine è una funzione continua delle due variabili spaziali X e Y.
Il processo di digitalizzazione (post processing) consiste nel suddividere l’immagine in una griglia di quadratini (chiamati pixel) e misurare la densità ottica di ciascun pixel.  Con questa procedura si genera una matrice numerica bidimensionale (le dimensioni della matrice corrispondono al numero di quadratini generati sull’immagine) in cui ogni valore rappresenta la densità ottica del corrispondente pixel sull’immagine.  Fatta questa premessa, se sostituiremo all’elettronica analogica di amplificazione un convertitore analogico digitale che campioni l’immagine, ed associ un numero ad ogni valore del segnale ottenuto (pixel), potremo passare alla radiografia digitale.

Possiamo cosi riassumere:
      • Un’ immagine digitale è una matrice costituita da elementi detti pixel. La dimensione della matrice è data dal numero di pixel presenti nelle righe e nelle colonne.
      • Un pixel è caratterizzato da 3 numeri: due definiscono la sua posizione ed il terzo l’intensità dell’immagine.
      • In radiografia attualmente si usano immagini fino a 16 bit, cioè con 65356 livelli di grigio o intensità.
      • Per avere immagini di buona qualità e non perdere informazione, la dimensione dei pixel deve essere quanto più piccola possibile e il numero di bit il più elevato possibile.

Segnale analogico e segnale digitale
      • I rivelatori producono segnali variabili in maniera continua sia spazialmente che in intensità. Tali segnali si dicono analogici.
      • I segnali digitali si ottengono con un campionamento, ad intervalli discreti sia in posizione che in intensità, dei segnali analogici. Un segnale digitale può essere individuato da un valore o dal successivo, mai da un valore intermedio.





Maggiore sarà il numero di campionamenti del segnale digitale, minore sarà la visualizzazione a gradini.

SENSORI
La rapida evoluzione nel settore, dei sistemi per radiografia digitale, e per l'elaborazione dell'informazione ha reso disponibili ampie possibilità di memorizzazione abbinate ad elevate potenze di calcolo consentendo attualmente di gestire con facilità anche immagini digitali ad alta risoluzione come quelle generate nei sistemi di radiografia digitale. Parallelamente anche i sistemi di visualizzazione disponibili (stazioni multi-monitors o hardcopy su film) rispondono alle esigenze di risoluzione e qualità mai visti precedentemente.
L’elemento che attualmente limita ancor parzialmente le prestazioni dell’intero sistema di radiografia digitale è il sensore.  Su questo componente si è concentrata in questi ultimi anni la ricerca di molte industrie sia fotografiche che elettroniche.  Differenti principi fisici sono stati scoperti e sperimentati per rilevare e trasformare in segnale elettrico i raggi X, tra questi citiamo:
  • Radio/foto conduttori e microelettrometri.
  • Array di fotodiodi associati a schermo fluorescente.
  • Radio/foto conduttori a lettura Laser.
  • Pannello foto elettroforetico lettura laser.
  • Intensificatore di brillanza e telecamera digitale.

In termini generali le caratteristiche ed i requisiti necessari per ogni tipo di sensore sono:
  1. Alta capacita risolutiva
  2. Resa dei grigi
  3. Alta sensibilità ai raggi X
  4. Possibilità di realizzare formati diversi
  5. Compatibilità con sistemi radiologici esistenti
  6. Facilità ed economicità della lettura
  7. Memoria dell’immagine per tempi sufficienti alla lettura.

Da un punto di vista funzionale esistono due possibili approcci: nel primo l'elemento sensibile sostituisce il film e, come nel sistema convenzionale, l'ottenimento dell’immagine avviene in due fasi separate (acquisizione, elaborazione).  Nel secondo, il sensore inserito all'interno di cabine o bunker di protezione per l’operatore, può visualizzare l’immagine immediatamente oppure avere disponibile l’immagine alla fine dell’esposizione (real time).


Brigida Michele                Email: brigida.michele@xrayconsult.it
Via Uboldo 2/c - 20063
Cernusco sul Naviglio (MI)          Tel.:   338 3688709
P.I. IT08888640961                         Skype: brigida.michele

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