رادیوگرافی دیجیتال - Digital Radiography

    کاربرد اصلی و اولیه رادیو گرافی در علوم پزشکی میباشد اما امروزه با پیشرفت های روز افزون علم و صنعت و جهانی شدن آنها این روش جایگاه خوبی در صنعت مخصوصا در صنایع مکانیکی پیدا کرده است به طوری که روش رادیوگرافی دیجیتال امروزه به عنوان یک روش بسیار دقیق و کامل در آزمون های غیر مخرب مورد استفاده قرار میگیرد.


رادیوگرافی دیجیتال با تهیه تصاویر متعدد از محل عیب مورد نظر به ما در تشخیص ناپیوستگی ها کمک می کند. همچنین شما می توانید محل مورد نظرخود رادرتصویربسیاربزرگترازآنچه در کلیشه رادیوگرافی دیده می شود ببینید.شما جزئیات بیشتری را می توانید با این سیستم مشاهده و بررسی بسیار دقیقتری بدهید .مورد دیگری که در سیستم رادیولوژِی دیجیتالی به داد مهندسین تست جوش می رسد این است که کامپیوتر بسیاری از قسمتهای نامناسب فیلم را اصلاح و تصحیح می کند.

امکان دیگر این سیستم ،دیدن عکس به صورت رنگی است.رنگی دیدن تصویر این امکان را به ما می دهد که تشخیص خوبی بین دانسیته های مختلف موجود در تصویر داشته باشیم.حال آنکه تمام رنگهای موجود در کلیشه رادیوگرافی معمولی،قسمتی از طیف رنگ طوسی هستند.این مزیت مهم علاوه بر کمک به تشخیص انواع ناپیوستگی ها ،به ما در تشخیص نوع عیب در  انتهای ریشه ، کمک فراوانی می کند. 

بطور کلی میتوان کلیه تجهیزات تصویربرداری دیجیتال (اشعه ایکس ) را به دو دسته زیر تقسیم نمود

 

1 - رادیوگرافی دیجیتال مستقیم ( Direct Digital Radiography DDR)

2 -   رادیوگرافی دیجیتال غیر مستقیم  (Indirect Digital Radiography IDR)

 

1 - رادیوگرافی دیجیتال مستقیم ( Direct Digital Radiography DDR)

از آنجا که در این فلت پنلها ، انرژی فوتونهای اشعه ایکس با عبور از جسم مستقیما به جریان الکتریکی تبدیل می شود ( در آنها نیازی به تبدبل اشعه ایکس به نور نیست ) به آشکارسازهای دیجیتال مستقیم موسومند لایه خارجی در این پنل ها از یک الکترود high voltage( دارای اختلاف پتانسیل در حدود 5000 ولت ) تشکیل شده تا علاوه بر افزایش سرعت جذب انرژی فوتونهای اشعه ایکس در سطح سلنیوم موجب شود بارهای ایجاد شده به طرف الکترودها جذب شوند .

این صفحات آشکارساز اشعه ایکس از میلیونها پیکسل ( میلیونها خازن کوچک و ترانزیستور متصل به آن ) تشکیل شده اند

 

با تابش پرتو ایکس و جذب انرژی توسط الکترونهای لایه های بیرونی در اتم سلنیوم ، الکترونها از لایه خود جدا شده ، تحت اختلاف پتانسیل بالای بین الکترود High - Voltageو زمین الکتریکی بطرف قطب مثبت متمایل می شوند و جای آنها به اصطلاح حفره ایجاد می شود .

اتم باردار شده نیز الکترون از دست داده را با جذب الکترونی از الکترود پیکسل ( صفحه مثبت خازن هر پیکسل )˛ جبران می کند در نتیجه با جمع شدن بارهای الکتریکی˛ خازن متناسب با شدت انرژی دریافت شده ( تعداد الکترونهای جدا شده از سلنیوم ) باردار می شود ، با آدرس دهی ترانزیستور مربوطه در لایه (TFT - Thin Film Transistor) و تقویت بار الکتریکی خازن و درنهایت تبدیل آن به معادل دودویی ˛ اجزای تصویر دیجیتالی تشکیل شده به کامپیوتر ارسال می شود .

 

معمولا قبل از نمایش ˛بر روی این تصاویر پردازشی خاص نظیر تبدیلات لگاریتمی جهت تصحیح میرایی اشعه ایکس (میرایی اشعه ایکس بصورت نمایی می باشد ) و افزایش قابایت تشخیص سایه روشن (contrast enhancement) انجام می شود .

در برخی موارد نظیر فلورسکپی لازم است آشکارساز از حساسیت بالایی برخوردار باشد و از آنجا که ضریب جذب در لایه سلنیوم با افزایش ضخامت ˛ بیشتر می شود ( ضریب جذب ضخامت 1020umدر حدود 1.4 برابر لایه ای به ضخامت510umمی باشد ) معمولا ضخامت لایه سلنیوم را در این دتکتورها 1000umدرنظر میگیرند سلنیوم دارای محدودیتی جهت جذب انرژی فوتونهای اشعه ایکس می باشد که نمیتوان از آن در ولتاژهای اکسپوز بالاتر از 100 – 150Kvاستفاده نمود زیرا در آن صورت نیاز به ضخامت بسیار بالایی از سلنیوم و های ولتاژ بالاتری در لایه خارجی خواهیم داشت .

از دیگر موادی که جهت ساخت فلت پنل های اشعه ایکس تحت بررسی می باشند میتوان CdTe، HgI2و PbI2را ذکر نمود در طراحی فلت پنلهای دریافت کننده تصاویر ˛ سایز پیکسلها که معمولا 100 – 200umمی باشد و سطحی که پیکسلها در آن چیده شده اند بیشترین تاثیر را در کیفیت تصاویر ثبت شده دارند ˛ فوتوکپی ، فکس و پرینترهای لیزری از دیگر دستگاههایی هستند که در آنها سلنیوم بکار رفته است

 

 

مزایای استفاده از رادیولوژی دیجیتال                            

  • افزایش تصاویر بایگانی و سیستمهای ارتباطی (PACS)
  • افزایش کیفیت موثر تصاویر
  • استفاده از پرتو دهی کم برای تولید تصاویر با کیفیت بالا
  • استفاده ازسیستمهای تشخیص خودکار
  • صرفه جویی در وقت
  • عدم نیاز به تکرار تصاویر مات
  • حذف سیستم ظهور و ثبوت و تاریکخانه ها
  • استفاده از مزایای پرونده الکترونیکی و تله رادیوگرافی

 در این روش نیازی به کاست ( فیلم فسفری ) نیست  بجای آن یک صفحه مسطح متشکل از تعدادی CCD وجود دارد که از طریق آن اطلاعات کامپیوتر انتقال می یابد . که می توان تصاویر را ویرایش و پس از آن به سیستم Pacs  انتقال داد و یا تصاویر را بر روی CD  و یا کاغذ کپی نمود .

2 -   رادیوگرافی دیجیتال غیر مستقیم  (Indirect Digital Radiography)

توموگرافی کامپیوتری (Computed tomography)  X-ray روشی از  بازرسی است که به تولید تصاویر 3D  با رزولوشن بالا از قطعات است. پس از بازسازی و اسکن ، هر جزء می تواند از هر زاویه ای  به صورت سه بعدی مشاهده شود ، هر تکه و قسمت  در هر جهت،در مقیاس ها و اندازه گیری های مختلف و حتی تصاویر متحرک در یک فضای کاری مجازی است.  همین موارد بازرس را در  تجزیه و تحلیل دقیق از ساختار داخلی یک طیف گسترده از اجزاء قادر میسازد. به طور کلی روش کار در این روش به این صورت است که یک صفحه فسفری در داخل کاست مخصوص قرار گرفته که پس از پرتودهی ، اطلاعات تصویر عضو مورد رادیوگرافی در صفحه ذخیره شده ، کاست به دستگاه کاست خوان(Reader )  منتقل می شود و در دستگاه مزبور توسط لیزر، اطلاعات تصویر تبدیل به نور مرئی شده نور بازتابی توسط فوتودایود به سیگنال الکتریکی تبدیل شده در کامپیوتر ذخیره می گردد.  پس از آن تصویر با Thermal printer  بر روی فیلمهای مخصوص ثبت شده و یا از طریق Dicom به سیستم  PACS  (آرشیو) منتقل می گردد

در CT نمونه X-rayed شده از طیف وسیعی از زاویه بیش از 360 درجه است. نصب TWI کنترل با 5 درجه آزادی به طوری که تمام مناطق از مولفه را می توان تحت پوشش دارد. نرم افزاردستگا  با استفاده از تصاویر اشعه X  چگالی و تمامی مولفه های مورد نیاز را از نقاط درونی حجم مورد نظر اسکن و محاسبه میکند که از همین مولفه ها جهت ایجاد تصاویر سه بعدی استفاده میکند. این مدل می تواند چرخانده شود و از هر موقعیت و زاویه مورد نظر قابل مشاهده است. بنابراین با این تصاویر سه بعدی و دقیق قادر به هر گونه تجزیه و تحلیل در تمامی احجام حتی احجام با ساختار پیچیده می باشیم.

سیستم CR شامل قسمت های زیر است

ü  Imaging plate(IP) (تصویر صفحه)

ü  Reader unit

ü  Work station

 

 

استفاده از IP  و سیستم CR  در مقایسه با سیستم معمولی فیلم – اسکرین مزایای زیادی دارد از جمله

  • از تمام دستگاه های رادیولوژی قدیمی که اشعه ایکس استاندارد تولید می کنند می توان استفاده کرد
  • مقدار پرتوگیری  قطعه  به میزان 60%  کاهش می دهد.
  • بسیار کم حجم بوده و فضای فیزیکی محل کار را کمتر اشغال می کند  و بی صدا می باشد.
  • باعث صرفه جویی در وقت و افزایش راندمان  می گردد .
  • به علت کاهش شرایط اکسپوژر، عمر مفید دستگاه رادیوگرافی را طولانی می کند.
  • امکان ویرایش تصاویر از قبیل تغییر دانسیته و کنتراست ، Zoom   و Pan  کردن تصاویر ، اعمال فیلترهای تشخیصی و اندازه گیری و علامت گذاری روی تصاویر را فراهم می سازد .
  • نسبت به سیستم رادیولوژی معمولی نیروی انسانی کمتری نیاز دارد
  • به علت عدم استفاده ار داروی ظهور و ثبوت آلودگی محیط زیست ایجاد نمی کند .
  • با سیستم شبکه می توان تصاویر رادیوگرافی را به سالن های کنفرانس و آموزش متصل کرده و امکان برقراری ارتباط با سایر مراکز بصورت Tele medicine  را فراهم می سازد .
  • تصاویر و گزارشات رادیوگرافی را می توان بصورت  CD و یا چاپ بر روی کاغذ معمولی و مخصوص در اختیار مهندسین و شرکت ها قرار میدهد.
  • امکان اشتباه شدن کلیشه های رادیوگرافی قطعات با یکدیگر وجود ندارد
  • امکان دسترسی ساده و آسان به تصاویر تسکن شده قطعات و آرشیو آنها  در کامپیوتر وجود دارد .
  • هزینه های متفرقه از قبیل خرید پروسسور ، فیلم ، کاست ، فولی وجود ندارد .

 

به طور کلی از روش رادیولوژی گرافی برای بررسی موارد زیر استفاده میشود

  • تایید ساختار پیچیده داخلی
  • بازرسی اجزای داخلی
  • اندازه گیری ابعاد و زوایای بدون برش در داخل نمونه
  • به طور خودکار شناسایی و اندازه گیری حجم / حفره داخلی
  • حذف / نوار سطوح خارجی از نظر سهولت بازرسی

 

اجزای کوچک  دستگاه از قبیل دریچه های از انواع مختلف، پلاگین ها هستند ؛ به عنوان مثال

  • سنج - gauges
  • سنسور - sensors
  • پره های توربین  - turbine blades

 و ...

 

پانورامیک ایکس ریX-Ray

 

 

تاثیر نرم افزارهای تصویری جدید

اکثر سیستمهای کامپیوتری دارای سیستم 12-bit هستند یعنی توانایی تولید   4096نوع رنگ طوسی را دارند.سنسورهای دیجیتالی امروزه عموما توانایی ضبط تنها 256 نوع رنگ طوسی را دارند یعنی رنگ سیاه خالص عدد صفر و رنگ سفید خالص عدد 255 می باشد.

مطالعات نشان می دهد که مردم عادی توانایی تشخیص 20الی 40 رنگ طوسی را دارند و رادیولوژیستهای بسیار با تجربه نیز می توانند 100 نوع رنگ طوسی را تشخیص دهند.پس دوباره می بینیم که رادیولوژی دیجیتال می تواند با قابلیت خود به ما کمک کند.

سیستم Kodak  به طور اتوماتیک این اجازه را می دهد که بر روی مناطقی از تصویرکه به آنها مشکوک هستیم فوکوس کرده و بدین ترتیب به تفاوتهای بسیار ریزی که عموما درکلیشه رادیوگرافی به آنها دقت نمی شود،پی برد.

این سیستم امکان بسیار جالب دیگری نیز دارد.

کلیشه رادیوگرافی معمولی دارای قدرت تشخیصی20 خط در هر میلیمتراست

( 20lp/mm).اما تصویری که بسیاری از سیستم های رادیوگرافی دیجیتال تهیه می کنند فاقد دقتی در حد کلیشه رادیوگرافی معمولی هستند ودقتی درحدود lp/mm 9-13 دارا می باشند.

در نتیجه تصویر حاصله در بسیاری ازاین سیستم ها به خوبی کلیشه رادیوگرافی نیست.اما سیستمKodak که گفته شد دارای قدرت تشخیصی 20 خط در هر میلیمتر است یعنی هیچ تفاوتی با کلیشه رادیوگرافی معمولی ندارد.

 

 

دقت در تشخیص ناپیوستگی با استفاده از لوازم دیجیتال

یکی از بهترین مزایایی که سیستم Kodak داراست وجود سیستم Logicon بر روی آن است.این سسیتم مناطق مشکوک به عیب را در رادیوگرافی برجسته کرده و تفاوت دانسیته منطقه مزبور را با نواحی اطراف آن نشان می دهد که این امکان علاوه بر کمک در تشخیص عیب ،عمق آن را نیز مشخص می کند.

به طور مثال اگر در طول کار به محلی از تصویر مشکوک شدید ،به سادگی و سریع با استفاده از Logicon می توانید از وجود یا عدم وجود عیب اطمینان حاصل کنید.حاصل این سیستم تشخیص بسیاری از ناپیوستگی ها در مراحل ابتدایی بود.در صورتی که در گذشته این امکان تا زمانی که ناپیوستگی به عیب تبدیل نشده بود یا به سطح نرسیده بود،وجود نداشت.اگر سیستم Logicon یک منطقه مورد دار کوچک را نشان دهد ،شما می توانید اولا کاملا به آن اعتماد کنید،ثانیا با تحت نظر داشتن منطقه مورد نظر در جلسات بعد متوجه می شوید که آیا ناپیوستگی گسترش یافته یا متوقف شده است.

نحوه استفاده از سیستم Logicon 

1- تهیه تصویر

2- استفاده از Logiconدر مناطق مشکوک.

3-ضبط یافته ها.

4-تهیه تصویر نهایی .

درنتیجه به نظر می رسد با وجود خطای 40% در سیستم رادیوگرافی سنتی با توجه به قدرت دقت سیستم های نوین رادیوگرافی دیجیتال ،واقعا بهتر است که با استفاده از این تکنولوژی قدرت تشخیصی و راندمان کاری خود را بالا برده و خدمات بهتری را به شرکت ها ارائه دهیم.

نمونه تصاویر اسکن شده توسط رادیوگرافی دیجیتال:

پیشرفت های رادیوگرافی دیجیتال

در تجهیزات دیجیتال تصویربرداری با اشعه ایکس ، تکنیکهای مختلفی مورد استفاده قرار گرفته تا علاوه بر کاهش دوز اشعه و افزایش کیفیت تصاویر ، نیاز به فیلم در هر بار اکسپوز نیز رفع شود .

 

در این تجهیزات راندمان از طریق امکان پیش نمایش فوری تصاویر ( بجز دستگاههای CR) ، کاهش زمان در پروسه تهیه تصویر (حذف فیلمهای رادیولوژی ٬ کاست ٬ پاسکاست ٬ پروسسورهای ظهور ٬ ثبوت ٬ اتاق تاریکخانه و سایر متعلقات ) ٬ انتقال سریع و تفسیر به موقع و دقیق (با توجه به کیفیت بالای تصاویر و اعمال تکنیکهای پردازش تصویر توسط سیستم Pacsدر اتاقهای کار و ... ) افزایش یافته .

با پیشرفتهایی که در توسعه پنل های ثبت تصویر صورت گرفته امروزه بر اساس آرایه ماتریس فعال ( AMA - Active Matrix Array) میتوان میلیونها ذره تصویر را توسط پردازنده های پرقدرت سازماندهی و استفاده نمود که این اساس تولید فلت پنلها و صفحات CCDدر رادیوگرافی می باشد

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

منابع :

گروه کنترل و بازرسی جوش TWI آمریکا

مهندس طریقت نیا ( کنگره سالانه رادیولوژی )

http://www.igcar.ernet.in/events/inde2007

http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray#Detectors

http://www.appliedradiology.com/Issues/2009/05/Article

 

 

رضاشیرزاد ; ٥:۱٩ ‎ب.ظ ; پنجشنبه ۱ تیر ۱۳٩۱