NOTA - INTRODUZIONE AI SISTEMI PER RADIOGRAFIA DIGITALE

Negli ultimi anni il campo della diagnostica per immagini ha visto una straordinaria crescita strettamente connessa allo sviluppo tecnologico e in particolare alle tecnologie digitali. Nuovi metodi di acquisizioni d’immagini si sono aggiunti al supporto dei controlli non distruttivi.

Nuovi rivelatori e nuove tecniche sono state introdotte a partire dagli anni 80 portando un notevole contributo nel settore. Tra le metodiche supportate dalle tecnologie digitali che si sono affermate negli ultimi decenni ricordiamo: la radioscopia (IB-TV) con gli intensificatori di brillanza accoppiati a telecamere di visione, prima nel tipo analogico e poi in quello digitale.

La radiologia proiettiva, in particolare, da alcuni anni inizia ad avere un buon apporto tecnologico con l’introduzione della Computed Radiography (CR basata sui cosiddetti fosfori a memoria) nel settore dei controlli non distruttivi.

La Computed Radiography è oggi una valida alternativa al sistema tradizionale “schermo di rinforzo-pellicola”.

Infine negli ultimi anni sono stati sviluppati sofisticati sistemi di imaging radiologico ad acquisizione digitale: la Digital Radiography (DR).

Con questo termine sono designate un insieme di tecnologie di imaging radiologico diverse tra loro. I sistemi DR possono essere a conversione diretta o indiretta di energia e possono impiegare le tecnologie Matrice Attiva (AMA), i Thin Film Transistor (TFT), le proprietà del silicio amorfo (a-Si) o dei fotoconduttori al selenio amorfo (a-Se).

Tutte queste tecniche sono accomunate dall’eliminazione e della manipolazione delle pellicole radiografiche, con le diverse fasi ad esse connesse: tempi morti per sviluppo, componenti chimici, archiviazione, analisi, ecc.

Nella controllo non distruttivo per immagini, la Radiografia Digitale occupa una posizione particolare, in quanto non costituisce una nuova tecnica di indagine, come ad esempio gli ultrasuoni, ma è la naturale evoluzione della radiografia basata su film fotografico e schermi di rinforzo.  

L’attuale sistema ha fino ad oggi rappresentato la soluzione ottimale sia in termini di qualità di immagine e sia in termini di praticità d’uso, pertanto la radiografia digitale deve confrontarsi con quest’ultimo sia per quanto riguarda la qualità che la funzionalità.  

La fase di acquisizione dell’immagine avviene tramite un opportuno sensore che converte la radiazione ionizzante in un segnale elettrico.  

L’immagine digitale è quindi ottenuta convertendo questo segnale in forma numerica, tramite uno o più convertitori analogico/digitali.  

L’immagine viene resa possibile all’utilizzatore in due modi differenti: tramite visualizzazione su monitor o tramite stampa su carta (hardcopy).  

Questo sistema base può essere ampliato con l’aggiunta di ulteriori funzioni quali ad esempio l’archiviazione su supporto magnetico ed ottico o il collegamento con altri sistemi per la gestione delle immagini.  

Dal punto di vista qualitativo, analogamente alla radiologia convenzionale, un sistema digitale è caratterizzato da tre grandezze principali:

Ovviamente, perché il sistema trovi un’applicazione a livello più generale possibile è necessario avere sia una elevata risoluzione spaziale che un ampio range dinamico; queste condizioni implicano una elevata quantità di memoria associata ad ogni immagine.

Anche se l’esatta quantificazione di questi parametri di qualità d’immagine dipende dal tipo di indagine diagnostica effettuata, generalmente si ritiene che per un sistema di utilizzo generale, siano necessari:

Questi parametri di qualità d’immagine non esauriscono il confronto tra sistema convenzionale e radiografia digitale, devono essere prese in considerazione anche caratteristiche legate alle modalità di cattura e restituzione dell’immagine radiografica.  

Nel sistema convenzionale il film realizza tutte le funzioni chiave dell’imaging: acquisizione, visualizzazione ed archiviazione.  

Poiché queste tre funzioni hanno necessità differenti, la tecnologia convenzionale cerca di ottenere il miglior compromesso di prestazioni.  

In un sistema digitale le stesse funzioni sono gestite da elementi distinti, e ciascun elemento può essere ottimizzato utilizzando la tecnologia più opportuna ed i migliori parametri operativi.  

Inoltre, la qualità dell’immagine finale nel sistema convenzionale viene fissata al momento dell’esposizione, al contrario il sistema digitale utilizzando mezzi differenti per l’acquisizione e la visualizzazione, consente una successiva ed adattabile manipolazione dell'immagine.  

Una valutazione globale dei due sistemi permette di apprezzare appieno i vantaggi della digitalizzazione tra i quali citiamo:

• Aiuto alla diagnosi mediante:
  
• Trattamento dell’immagine;
• Migliore resa dei toni di grigio (windowing - lookup tables).
• Riduzione dei materiali di consumo (film di esposizione, chimici per lo sviluppo, smaltimento, ecc.).
  
• Riduzione dei spazi per la conservazione (archiviazione) delle lastre esposte.
  
• Gestione digitale, quindi possibilità di archiviazione, trasmissione, copie- multiple, ecc.
  
• Più lunga vita delle immagini deteriorate dal tempo di archiviazione.
  
• Miglior utilizzo di film fotosensibili.
  

La pellicola al bromuro d'argento presenta molti limiti che ne compromettono pesantemente le prestazioni come sistema di imaging.  

Il sistema schermo-pellicola presenta una risposta lineare all’esposizione radiante molto limitata; l'immagine analogica acquisita non può essere elaborata; richiede, infine, il trattamento fisico chimico della pellicola per rendere visibile l'immagine, archiviarla e trasmetterla.

Come rivelatore di radiazione la pellicola radiografica ha un limitato range dinamico.  

La pellicola non può tollerare un'ampia variazione dell'esposizione radiante senza rischiare la saturazione.  

Un’inappropriata ed elevata esposizione determina un eccesso di neri (sovraesposizione), mentre una bassa esposizione determina un'immagine troppo chiara (sottoesposta).

Quindi il tempo di esposizione deve essere scelto con precisione ed  entro limiti molto ristretti.

Come già detto la duplicazione dell'emulsione di alogenuro d'argento è un sistema di rivelazione delle radiazioni X estremamente inefficiente (esso assorbe solo circa il 2% del fascio incidente) e richiede due schermi di rinforzo per aumentare l'efficienza di detenzione quantica di circa il 50%.  

Gli schermi di rinforzo riducono la quantità di energia irraggiata, ma permette generalmente una buona risoluzione spaziale nella maggior parte delle applicazioni.  

Il range della risoluzione spaziale nella combinazione schermi-pellicola di uso clinico, varia da 5 a 15 coppie di linee per millimetro (lp/mm).  

In confronto la radiografia digitale con fosfori a memoria dà una risoluzione di 5 lp/mm per piccoli campi e 2.5 lp/mm per grandi campi.

Il limitato range dinamico della pellicola come rivelatore e la fissità ed unicità dell'immagine sono responsabili di molte delle limitazioni diagnostiche.  

Ciascuna pellicola ha una trasparenza fissa e una scala di contrasti che permette solo una visualizzazione molto limitata dell'attenuazione del fascio radiante da parte dei tessuti attraversati, anche se tutte queste informazioni sono state in realtà acquisite.  

Solo attraverso un'attenta impostazione dei fattori di esposizione, dell'ottimale abbinamento schermo-pellicola, cioè della rapidità e della risoluzione spaziale e delle caratteristiche di contrasto, la visualizzazione finale dell'immagine su pellicola analogica potrà essere ottimizzata alle necessità specifiche di un particolare studio clinico.

Poiché per sua natura la pellicola è unica, essa può stare solo in un posto nello stesso tempo, inoltre richiede un trattamento manuale.  

Quindi le opportunità di una consultazione a distanza o simultanea da parte di più persone in luoghi distinti è estremamente limitata.

Sebbene la pellicola sia ben stabile e conservi in sé le informazioni relative all'immagine per molti anni, è un mezzo poco efficiente, costoso e non sempre disponibile; quindi un sistema di archiviazione non ideale per il suo peso fisico e le sue dimensioni.