تستخدم أنظمة اللوحة المسطحة للتحويل غير المباشر الاقتران البصري لشاشة التصوير بمصفوفة نشطة، استخدمت الأنظمة السابقة صفائف مستقبلات أصغر بالتزامن مع ألياف بصرية أو عدسة لربط الصورة بأجهزة بصرية أخرى، مثل اجهزة القرص المضغوط أو كاميرا فيديو. ومع ذلك، هناك خسارة كبيرة في الضوء، اعتمادًا على زاوية التجميع للنظام البصري مقارنة بالزاوية الواسعة التي ينبعث منها الضوء من الشاشات.
أنظمة التصوير الإشعاعي
إن هذه الطرق لديها مشاكل كبيرة في الحفاظ على خصائص الضوضاء الجيدة؛ وذلك لأن كفاءة جمع الضوء من الشاشة بواسطة جهاز التصوير ضعيفة بشكل عام. على سبيل المثال، حتى في أفضل نظام عدسات مقترنة بصريًا مع زوج من عدسات الترحيل من نفس الطول البؤري موضوعة من الخلف إلى الخلف، لا يمكن أن تتجاوز كفاءة الاقتران تقريبًا 20٪ وهذا ممكن فقط مع عدسات ذات فتحة عالية جدًا (0.75) .
هذا هو الحال بالنسبة للتصوير 1: 1. مع إزالة التكبير (نسبة جانب الشاشة إلى بُعد مستشعر الصورة المقابل) أكبر من الوحدة تنخفض كفاءة الاقتران. وبالتالي، بالنسبة لعمليات إزالة التضخم الشائعة التي تبلغ 20، تكون كفاءة الاقتران 0.05٪. في ظل هذه الظروف، يمثل فوتون ضوئي واحد فقط في المتوسط تفاعل كل أشعة سينية هذا هو بالوعة الكم الثانوية الخطيرة، كما قد يتجلى هذا بطريقتين عامتين، الأولى هي عدم القدرة على تمثيل موضع الأشعة السينية بالكامل.
ما هي أنظمة التصوير الإشعاعي المقترنة بصريا
استخدام الألياف الضوئية
في ظل وجود هذه الأنواع من أحواض الكم الثانوية، يصبح نقل الضوء من الشاشة إلى المستقبل هو المرحلة المحددة في سلسلة التصوير ويؤدي إلى تدهور كبير في الأداء العام للنظام، كما يمكن أن يؤدي استخدام الألياف الضوئية المستدقة إلى التخفيف من الخسارة الناتجة عن إزالة التكبير؛ ولكن لا يزيلها وذلك لأن زاوية قبول الضوء تتناقص بنفس الطريقة التي تتناقص بها العدسات.
وبالتالي، فإن الميزة التقنية الرئيسية لمستقبل اللوحة المسطحة (في تكوين الكشف غير المباشر) هي أنه يمكن وضعها في اتصال مباشر مع سطح انبعاث الشاشة وبالتالي، فإن كفاءة تجميع الضوء المنبعث أعلى بكثير (حوالي 50٪ وتقترب من 100٪ للتكوينات الخاصة) مقارنة بأساليب إزالة التكبير ومن المثير للاهتمام مقارنة حالة مكثف صورة الأشعة السينية.
ومن خلال تحويل الفوتونات الضوئية من إلكترونات الفوسفورتو في الكاثود الضوئي في اتصال مباشر مع الفوسفور، فإن القدرة على ثني مسار الإلكترونات وهو أمر مستحيل بالنسبة للضوء، أمر بالغ الأهمية في الحفاظ على كفاءة تجميع أعلى بكثير وبالتالي تجنب بالوعة الكم الثانوية، هذا سبب حاسم وراء أهمية مكثفات صور الأشعة السينية لفترة طويلة، على الرغم من مشاكلها الأخرى.
حساب مستقبلات الفوتون للصورة الإشعاعية
- تتفاعل مستقبلات عد الفوتون ومستقبلات تمييز طاقة الفوتون الأقرب لها، مع الفوتونات الساقطة واحدًا تلو الآخر وتبلغ النظام بأنه تم اكتشاف فوتون (عدد) أو تم اكتشاف فوتون ضمن نطاق طاقة معين (حساب مميز للطاقة).
- الميزة المحتملة في جودة الصورة لهذه الأنظمة كبيرة. هناك سببان: الأول هو أنه يمكنهم القضاء تمامًا على تأثير ضوضاء مكبر الصوت. وذلك لأن الإشارة من أشعة سينية واحدة تظهر في وقت قصير جدًا، وبالتالي يمكن جعلها أكبر من 5 أضعاف الضوضاء، كما تتيح هذه الميزة إمكانية العمل بمعدلات تعرض منخفضة للغاية حيث تهيمن ضوضاء مكبر الصوت على الأنظمة الأخرى.
- السبب الثاني هو أنه من خلال معرفة حجم الإشارة، يمكن تقدير طاقة الأشعة السينية الساقطة، وبالتالي يتم إجراء تصحيح لضوضاء (Swank) وفي سياق النظام الكامل، ترجيح أفضل لأهمية الطاقة العالية ( اختراق عالي، تباين منخفض) مقابل طاقة أقل (اختراق أقل، تباين أعلى) يمكن تحقيق أشعة سينية.
- قد يؤدي هذا إلى زيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء بعوامل من الدرجة الثانية. لسوء الحظ، فإن هذه التحسينات تتضاءل مقارنة بالزيادة في تعقيد الدوائر اللازمة في كل بكسل والتي قد تكون بشكل عام من 1000 إلى 100000 ضعف. هذا العامل العملي، حتى هذه النقطة حصر التطبيق على التصوير الشعاعي للثدي ولكن التحسينات في الدوائر الإلكترونية الدقيقة تصل إلى النقطة التي قد يكون فيها التطبيق الأكثر عمومية ممكنًا في المستقبل القريب.
المسح الهندسي للأشعة السينية
إن الإجابة عن سؤال هندسة الأشعة السينية التي يجب استخدامها هي أول قرار أساسي يواجه مصمم نظام التصوير بالأشعة السينية. تقليديًا، يتضمن إنتاج صورة بالأشعة السينية تعريض منطقة الاهتمام بأكملها في وقت واحد واكتشافها باستخدام مستشعر المنطقة كما هو الحال في التصوير الشعاعي لفيلم الشاشة. هناك طرق أخرى ممكنة ولكن أبسطها هو الحصول على شعاع قلم رصاص من الإشعاع (يتم تحقيقه عن طريق موازاة تدفق المنطقة الواسعة من أنبوب الأشعة السينية عن طريق مانع للرصاص به فتحة صغيرة فيه) ومسحها ضوئيًا فوق المريض واحد نقطة في وقت.
يقوم مستشعر واحد يتماشى مع شعاع القلم بإنشاء صورة للمريض، ويمكن رؤية الاختلافات الأخرى بين قلم الرصاص وحزم المنطقة، كما يتم الحصول على تشعيع الشق باستخدام شعاع مروحة من الإشعاع ومستقبلات أحادية الخط يتم مسحها ضوئيًا بشكل عمودي على الخط عبر المريض، كلا من شعاع قلم الرصاص والمسح الشقي غير فعال للغاية في استخدام الأشعة السينية.
التخلص من بقايا الأشعة السينية
تتم إزالة معظم الأشعة السينية بواسطة الميزاء ويفرض المسح الكامل حملًا حراريًا هائلاً على الأنبوب. من الممكن تحسين كفاءة هذه الأنظمة من خلال استخدام مستقبلات متعددة الأسطر أو فتحة، حيث تمتد حزمة الأشعة السينية عبر حقل الصورة الكامل في بعد واحد وتكون عدة خطوط عريضة في الآخر.
هناك نوعان من مستقبلات الفتحة. أولاً، يتم تحريك فتحة بشكل متقطع عبر العرض ويتم إجراء تعريض ضوئي واحد وتقرأ عدة أسطر، تتكرر هذه العملية حتى يتم تغطية المنطقة بأكملها. ثانيًا، في تكامل المجال الزمني، يتحرك مستقبل حزمة الفتحة بشكل مستمر ويتم قراءة الصورة سطرًا واحدًا في كل مرة، ولماذا تم استخدام طرق المسح المعقدة هذه لإنتاج الصور عندما يبدو أن تشعيع مستقبل منطقة ثابتة هو أبسط بكثير؟ عدة مفاهيم يجب أن تكون متوازنة.
الأول هو البساطة النسبية للبناء. في نظام المسح بالأشعة السينية المصمم لتصوير المرضى، يجب ألا يكون هناك إشعاع ضائع كبير، مما يعني أنه يجب استخدام تلطيخ دقيق للغاية لحزمة الأشعة السينية ويزداد ذلك صعوبة بسبب متطلبات فحص النظام في التطور المبكر لأنظمة التصوير الشعاعي الرقمي، كان من الممكن تقنيًا فقط إنشاء مصفوفات مستقبلات خطية ولم تكن هناك مصفوفات منطقة عملية.
وهكذا، كانت التعقيدات الميكانيكية مقبولة لأنه لم تكن هناك بدائل ومع ذلك، فقد أظهر التاريخ أنه عندما تكون مستقبلات المنطقة مجدية، يجب تفضيلها، كل طريقة لها مزايا وعيوب جودة الصورة ولكن أهم الاعتبارات هو تناثر الإشعاع، كما يمكن أن يكون مستقبل المنطقة المصغرة أكثر كفاءة من مستقبلات المنطقة في القضاء على الانتثار.
ومع ذلك، فإن أقصر تعرض وأقل تحميل للأنبوب يمثلان قوة هائلة لمستقبل المنطقة، مما يجعله الخيار المفضل ما لم يكن التحكم في التبعثر أمرًا بالغ الأهمية. الأنظمة الحالية التي تستخدم أنظمة المسح هي: أجهزة عالية التخصص حيث يكون التحكم في التبعثر لضمان التصوير الكمي أمرًا ضروريًا.
على سبيل المثال، التصوير ثنائي الطاقة لقياس كثافة العظام حيث يطغى القضاء الكامل والدقيق على التشتت على مخاوف أخرى والأجهزة التي تسمح بمقاربات عد الفوتون، حيث تكون المتطلبات الفنية للعدادات الإضافية والمميزات المطلوبة على أساس كل بكسل محظورة حاليًا لمستقبلات المنطقة ولكنها مجدية، على سبيل المثال، باستخدام العديد من مستقبلات السيليكون في تكوين الحافة.
