Формирование рентгеновского изображения основано на неоднородном ослаблении рентгеновского излучения при его прохождении через ткани организма. Это ослабление обусловлено главным образом фотоэлектрическим эффектом и эффектом комптоновского рассеяния. Каждый тип ткани — кость, мягкие ткани, легкие — имеет различную плотность и эффективный атомный номер, что обуславливает различную степень ослабления пучка.
Интенсивность прошедшего через объект излучения описывается законом Бугера–Ламберта:
I = I0 ⋅ e−μx
где:
Изображение формируется на основе разницы в выходной интенсивности рентгеновских лучей, прошедших через различные структуры тела. Эта разность трансформируется в различия яркости на детекторе или пленке.
1. Контраст изображения
Контраст определяется разностью в степени ослабления между соседними структурами и зависит от:
Чем выше разность коэффициентов ослабления, тем лучше визуализируются границы между структурами.
2. Пространственное разрешение
Способность системы различать мелкие детали определяется пространственным разрешением, измеряемым в пар линий на миллиметр (lp/mm). Оно зависит от:
3. Шум изображения
Шум — флуктуации яркости, не обусловленные анатомической структурой. Его источниками являются:
Оптимальный уровень шума определяется соотношением сигнал/шум (SNR) и может регулироваться дозой облучения.
4. Геометрические искажения
Неправильное положение объекта, углы проекции, расхождение пучка приводят к:
Для минимизации искажений важно строгое соблюдение условий геометрии рентгенографической системы.
Рассеиваемое излучение ухудшает контраст, вносит дополнительные шумы и снижает точность визуализации. Оно возникает вследствие комптоновского рассеяния в теле пациента. Для его уменьшения применяются:
Качественное устранение рассеянного излучения критически важно при визуализации низконтрастных структур.
Контрастные вещества увеличивают различие в коэффициентах ослабления между нормальными и патологическими структурами. Их вводят перорально, внутривенно или локально. Наиболее распространены:
Выбор вещества зависит от типа исследования, области анатомии и клинической задачи.
В цифровой рентгенодиагностике изображение регистрируется матрицей детектора, преобразуется в цифровой сигнал и подвергается постобработке. Применяются:
Преимуществом цифровых систем является возможность настройки визуализации без повторного облучения пациента.
Артефакты — элементы изображения, не соответствующие реальным структурам. Основные причины:
Качественный контроль оборудования, обучение персонала и правильная методика съёмки минимизируют количество артефактов.
Рентгенография предполагает проекцию объемного объекта на плоскость. Для получения клинически значимых изображений применяются стандартные укладки и методики:
Выбор проекции определяет точность визуализации интересующей анатомической области и влияет на дозу облучения.
Флюороскопия используется для динамического контроля: введение контрастного вещества, движения внутренних органов, функции клапанов. Здесь качество изображения может быть жертвено в пользу временного разрешения.
1. Источник рентгеновского излучения Используются рентгеновские трубки с фокусным пятном от 0,3 до 1,2 мм. Размер фокуса влияет на резкость изображения. Важны параметры:
2. Система регистрации изображения Классическая пленка/экранная система всё реже используется. Основные цифровые методы:
Каждая технология имеет особенности в разрешении, чувствительности и скорости съёмки.
Формирование рентгеновского изображения должно учитывать баланс между качеством и дозовой нагрузкой. Принципы ALARA (As Low As Reasonably Achievable) реализуются за счёт:
Качественное изображение достигается не только техническими средствами, но и профессионализмом оператора, знанием анатомии и пониманием физики процесса.