Использование приемников цифровых рентгеновских изображений для определения характеристик ФОКУСНОГО ПЯТНА
В стандартных методах определения характеристик ФОКУСНОГО ПЯТНА используют РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКУЮ ПЛЕНКУ. Однако определение размера ФОКУСНОГО ПЯТНА с помощью цифрового приемника дает ИЗГОТОВИТЕЛЮ преимущество в выборе методики измерения, при условии, что результаты измерений такой методики равнозначны результатам стандартной методики, в которой используют РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКУЮ ПЛЕНКУ.
Возможность использования широкополосных цифровых приемников позволяет проводить прямое измерение характеристик ФОКУСНОГО ПЯТНА. Неотъемлемыми преимуществами цифровых приемников перед пленочными являются большая чувствительность к рентгеновскому излучению, линейная характеристика рентгеновского облучения, отсутствие ошибок при сканировании пленки, отсутствие химической обработки, отсутствие при производстве химических или вредных отходов.
Любая цифровая система визуализации выдает показания, согласующиеся со значениями, полученными стандартным методом с помощью пленки при равнозначных условиях экспонирования. В данном контексте слово "согласующиеся" означает линейную регрессию между цифровыми и "пленочными" измерениями, когда разница значений уклона составляет от 1% до не более 5%, а сдвиг меньше, чем при проверке повторяемости и воспроизводимости результатов измерения в системах визуализации, в которых используют пленку.
Кроме того, цифровые системы:
- применяют все средства и методы, установленные настоящим стандартом, за исключением РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ;
- имеют отношение сигнал-шум, равный или выше 20;
- благодаря динамическому диапазону отсутствует насыщение системы визуализации во время экспонирования.
Приложение С
(справочное)
Историческая справка
С.1 Введение
В этом разделе представлена информация о подготовке к выходу настоящего издания международного стандарта и даны разъяснения по некоторым сложным вопросам.
С.2 Первое издание (1970 г.)
Первое издание МЭК 60336 "Измерение фокусных пятен рентгеновских трубок камерой с точечным отверстием" основано на предыдущих рекомендациях Международной комиссии мер и единиц в рентгенологии (ICRU) [3], [4] и национальных стандартах [5]. В нем был представлен только метод определения размера ФОКУСНОГО ПЯТНА по РЕНТГЕНОГРАММАМ с использованием КАМЕРЫ С ТОЧЕЧНЫМ ОТВЕРСТИЕМ. Использовалось увеличительное стекло с 10-кратным увеличением для непосредственного считывания показаний, а также коэффициент 0,7 по длине.
С.3 Второе издание (1982 г.)
Публикация выходит под новым наименованием "Характеристики ФОКУСНЫХ ПЯТЕН РЕНТГЕНОВСКИХ медицинских излучателей". Включен метод измерений с использованием ЩЕЛЕВОЙ КАМЕРЫ, в основном потому, что метод определения размера ФОКУСНОГО ПЯТНА по РЕНТГЕНОГРАММАМ с использованием КАМЕРЫ С ТОЧЕЧНЫМ ОТВЕРСТИЕМ не совсем точен для номинальных значений ФОКУСНОГО ПЯТНА менее 0,3 мм из-за влияния на результаты таких факторов, как прохождение излучения через экранирующие участки диафрагмы, необходимость повторных ОБЛУЧЕНИЙ РЕНТГЕНОВСКОЙ ПЛЕНКИ вследствие ограниченной допустимой нагрузки РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ. Новый метод применим для всего диапазона НОМИНАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ФОКУСНОГО ПЯТНА. Он исключает имевшие место неточности при определении размеров ФОКУСНЫХ ПЯТЕН и дает положительные результаты даже в случае ФОКУСНЫХ ПЯТЕН с дисторсией. Более того, метод представляет основные данные в виде пары ЩЕЛЕВЫХ РЕНТГЕНОВСКИХ СНИМКОВ ФОКУСНОГО ПЯТНА, позволяющих показать влияние ФОКУСНЫХ ПЯТЕН на качество изображения с помощью пары одномерных ФУНКЦИЙ ПЕРЕДАЧИ МОДУЛЯЦИИ.
Таким образом, метод точечных рентгенограмм применялся только для показа распределения и ориентации характеристик ФОКУСНОГО ПЯТНА, а метод щелевых рентгенограмм предназначен для определения НОМИНАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ФОКУСНОГО ПЯТНА и ФПМ.
Кроме того, был введен метод ЗВЕЗДООБРАЗНЫХ РЕНТГЕНОГРАММ ФОКУСНОГО ПЯТНА. Получение ЗВЕЗДООБРАЗНЫХ РЕНТГЕНОГРАММ ФОКУСНОГО ПЯТНА стандартизовано, поскольку по ним можно элементарно оценивать качество изображения системы в условиях эксплуатации путем установления ПРЕДЕЛА РАЗРЕШЕНИЯ ЗВЕЗДООБРАЗНОЙ МИРЫ в тех же условиях (если ФОКУСНОЕ ПЯТНО имеет такую характеристику).
С.4 Третье издание (1993 г.)
Публикация выходит под наименованием "Излучатели медицинские рентгеновские. Характеристики фокусных пятен". Отсутствуют какие-либо изменения, за исключением средств обеспечения компьютерной томографии (именуемые устройствами специального назначения) и номинального значения 0,25. Коэффициент 0,7 не применяется для ФОКУСНЫХ ПЯТЕН специальных РЕНТГЕНОВСКИХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ, предназначенных, например для РЕКОНСТРУКТИВНОЙ ТОМОГРАФИИ.
С.5 Коэффициент 0,7 и асимметрия
Различное толкование и в результате этого серьезный спор вызвали два положения:
- коэффициент 0,7 по длине;
- концепция номинального значения с несимметричными краями (например, НОМИНАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ФОКУСНОГО ПЯТНА 0,8 допускает размер от 0,8 до 1,2 мм).
Оба положения были труднообъяснимы. Для точного понимания наглядно представлены ФУНКЦИИ РАСШИРЕНИЯ ЛИНИИ на примере некоторых типичных ФОКУСНЫХ ПЯТЕН.
 | |
| 292 × 296 пикс. Открыть в новом окне | |
Примечание - Длина и ширина одной формы.
Рисунок С.1 - ФУНКЦИИ РАСШИРЕНИЯ ЛИНИИ для типичной РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ с малым ФОКУСНЫМ ПЯТНОМ (<0,3 мм)
 | |
| 361 × 299 пикс. Открыть в новом окне | |
Рисунок С.2 - ФУНКЦИИ РАСШИРЕНИЯ ЛИНИИ для типичной РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКИ с большим ФОКУСНЫМ ПЯТНОМ (
0,3 мм)
0,3 мм) Как видно из рисунка, наклон ФУНКЦИИ РАСШИРЕНИЯ ЛИНИИ по краям разный. При обычном считывании значения размера видны при полной ширине на уровне половины максимума (ПШПМ), т.е. на уровне 50% пикового значения. Но поскольку технологии 50-60-х гг. только допускали снятие показаний с пленки с помощью увеличительного стекла, полученные данные представляли собой что-то вроде 10%-20% на ФРЛ. Как только измеренное значение (рисунки С.1 и С.2) становится больше, это по существу объясняет причину появления несимметричных амплитуд.
 | |
| 319 × 195 пикс. Открыть в новом окне | |
Рисунок С.3 - ФУНКЦИИ ПЕРЕДАЧИ МОДУЛЯЦИИ (ФПМ), соответствующие ФУНКЦИЯМ РАСШИРЕНИЯ ЛИНИИ (ФРЛ) на рисунке С.2
Типичные ФРЛ по длине большого ФОКУСНОГО ПЯТНА демонстрируют еще более пологие края, как показано на рисунке С.2. Это также может быть видно как показание длины (10%-20%), которое, как правило, на 40% больше показания ширины трубки, где функции ФПМ приблизительно равны.
Таким образом, для получения номинального значения, соответствующего качеству полученного изображения, был введен коэффициент 0,7. Как видно из рисунка С.3, ФРЛ (изображенные на рисунке С.2) дают почти идентичные ФПМ в пределах первого минимума, т.е. на деле они показывают одинаковое качество изображения.
Примечание - В более тонком RMS методе (определение характеристик с использованием среднеквадратического значения) рассчитывается ширина ФРЛ квадратной формы с теми же характеристиками изображения, что и любые ФРЛ разной формы. Этот метод, возможно, будет представлен в последующих изданиях настоящего стандарта.
С.6 Четвертое издание
Внесены следующие основные изменения:
a) указаны технические условия на допуски, в основном, для конструкции камеры и ее центрирования;
b) функция расширения линии используется теперь исключительно для определения размера ФОКУСНОГО ПЯТНА; распределение плотности, используемое для определения длины и ширины, теперь определяют по денситометрической кривой вместо визуальной оценки;
c) не принимают во внимание ФОКУСНЫЕ ПЯТНА с дисторсией;
d) вместо диапазона допустимых значений соответствующих НОМИНАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ФОКУСНОГО ПЯТНА теперь указано только максимально допустимое;
e) разрешено использование альтернативных методов измерений при условии подтверждения их равнозначности стандартным.
По перечислению а). В третьем издании настоящего стандарта излишне были указаны незначительные допуски, в частности, на расположение испытательной аппаратуры. Так, например, угол между ОПОРНОЙ ОСЬЮ и осью симметрии должен быть в пределах 0,001 рад, при этом не были указаны допуски на положение диафрагмы относительно ОПОРНОЙ ОСИ. В настоящем издании указан общий допуск.
По перечислению b). В прошлом, для определения размеров ФОКУСНОГО ПЯТНА многие ИЗГОТОВИТЕЛИ проводили денситометрический анализ РЕНТГЕНОГРАММ ФОКУСНОГО ПЯТНА. Тот же метод - определение ФУНКЦИИ РАСШИРЕНИЯ ЛИНИИ - нужно было проводить для определения ФПМ. В этом смысле, целесообразно было стандартизировать методику и отказаться от визуального метода оценки. Поэтому теперь размеры ФОКУСНОГО ПЯТНА и ФПМ определяют на основе ФУНКЦИИ РАСШИРЕНИЯ ЛИНИИ, которые получают из РЕНТГЕНОГРАММ ФОКУСНОГО ПЯТНА.
По перечислению с). С появлением новых технологий изготовления и использования РЕНТГЕНОВСКИХ ТРУБОК значительно снизилась вероятность появления дисторсий на РЕНТГЕНОГРАММАХ ФОКУСНОГО ПЯТНА. Кроме того, измерения размеров ФОКУСНОГО ПЯТНА по ТОЧЕЧНЫМ РЕНТГЕНОГРАММАМ не так восприимчивы к дисторсиям, как ЩЕЛЕВЫЕ РЕНТГЕНОГРАММЫ ФОКУСНОГО ПЯТНА. Поэтому соответствующий раздел был исключен.
По перечислению d). На рынке представлен широкий выбор измерительной аппаратуры, в которой вместо РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ используется ПЗС-камера для получения изображения, необходимого для определения характеристик ФОКУСНОГО ПЯТНА. ИЗГОТОВИТЕЛИ все чаще используют такие методы в типовых испытаниях. В приложении А приведены рекомендации относительно такого использования. Очевидно также, что изготовители намерены использовать такую аппаратуру для определения характеристик ФОКУСНОГО ПЯТНА. Если результаты таких испытаний обоснованно равнозначны результатам стандартизированных методов с использованием РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ, настоящий стандарт допускает применение таких методов. То же самое касается и визуальных методов оценки с использованием увеличительного стекла, рассмотренных в предыдущих изданиях настоящего стандарта.
Настоящий стандарт не требует подтверждения соответствия по всем характеристикам, изложенным в таблице С.1. Информация, которая должна быть предоставлена по РЕНТГЕНОВСКИМ ИЗЛУЧАТЕЛЯМ, содержится в МЭК 60601-2-28.
Таблица С.1 - Методы определения