Dijital Röntgen - Tıbbi Görüntüleme Teknikleri

DERS: KALICI GÖRÜNTÜLEME
3. BÖLÜM
RADYOGRAFİK ARTEFAKTLAR
Filmlerin Saklanma ve Manüplasyonu Sırasında Oluşan Artefaktlar:
Filmlerin uygun koşullarda saklanmaması ve taşınmaması sonucu bir
takım artefaktlar oluşabilir. Eğer filmler radyasyondan yeterince uzakta
saklanmıyorsa, ekspojur odasında unutulduysa ya da karanlık odaya ışık
sızıntısı mevcutsa, güvenlik ışığı çok parlaksa sislenme (fog) oluşabilir. Filmler
ekspojur öncesi ya da banyo öncesi katlanırsa ya da yüksek basınç
uygulanırsa filmlerde tırnak izi şeklinde ve genellikle optik dansitede artış
şeklinde artefaktlar görülebilir. Düşük nemli ortamlarda filmlerde dallanan ağaç
şeklinde statik elektriklenmeye bağlı artefaktlar oluşabilir. Filmlerde hypo
retansiyonu filmlerin sarı- kahverengine dönmesine yol açabilir.
Banyo Artefaktları:
Banyo sırasında filmin ışık alması, bozuk- kirli merdanelere bağlı film
üzerindeki çizgilenmeler ve jelatin birikmesi, banyo süre- sıcaklığının uygun
olmaması sonucu oluşan kimyasal fog bu türden artefaktlara örnektir.
Floroskopi (Skopi):
X- ışınlarının florosans özelliğinden yararlanılarak gerçekleştirilen dinamik bir
görüntüleme yöntemidir. Diğer bir deyişle floroskopi ekspoze edildikten sonra
hastayı geçen x- ışınının hareketli görüntüye dönüştürülmesi işlemidir. X- ışını
tüpünden çıkan ışınlar incelenecek objeyi geçtikten sonra çinko katmir sülfit ile
kaplanmış ekran üzerine düşürülerek sarı- yeşil dalga boyunda parlama
oluştururlar. Görüntü güçlendirici tüplerin kullanılmadığı dönemlerde floroskopi
ekranındaki ışınlamanın görülebilmesi için karanlık oda şartlarında direkt
gözleme ile işlem gerçekleştirilmekteydi. 1970’lerde imaj güçlendiricilerin
teknolojisinin rutine girmesi ile hem daha parlak bir floroskopik ışıma
sağlanmış, hem de karanlık oda şartlarında yapılmaya mahkum durumda
bulunan floroskopik incelemelerin daha aydınlık ferah ortamlarda yapılmasının
önü açılmıştır. 1978’lerde Almanya’da uzaktan kumandalı floroskopik üniteler
kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde Analog cihazlar ile gerçekleştirilen
floroskopik incelemelerde floroskopi ekranındaki görüntüyü güçlendirmek
amacıyla görüntü kuvvetlendirici ekran (imaj intensifair kullanılmaktadır). İmaj
güçlendiricilerden televizyon kamerası ile alınan görüntüler monitör üzerine
aktarılmaktadır.
RÖNTGENDE DİJİTAL TEKNOLOJİLER
1

X- ışınlarının tanı amaçlı kullanıma başlandığı yıllarda görüntülerin
kaydedilmesi için konvansiyonel fotografi filmleri kullanılmıştır. Bunların x-
ışınlarına duyarlılıklarının zayıf olmasından dolayı çok yüksek dozlarda
çalışılmak zorunda kalınmıştır. Bu konuda belirgin iyileşme bir ekran
(ranfansatör) ve fotograf filmi kombinasyonunun birlikte kullanılması ile
sağlanmıştır. Gelişim süresi içerisinde bu ekranlar geliştirilmiş ve imaj
reseptörü olarak film yerine x- ışını depolayıcı fosfor ekranlar şeklinde
kullanmaya başlanmıştır. Bu şekilde dijital röntgenin temelleri atılmış, dijital
röntgende objeyi geçen x- ışını imaj reseptörü olarak direkt film yerine
dedektör sistemleri üzerine düşürülerek dijitalize edilmekte ve daha sonra
bilgisayar eşliğinde post- proses işlemine tabii tutularak monitör veya
gerektiğinde filme aktarılabilmektedir. Günümüzde tanısal radyografik
görüntülerin oluşturulmasını giderek daha büyük oranlarda bilgisayarlar
yardımı ile dijital olarak gerçekleştirilmekte, analog olarak elde edilmiş
görüntülerden çözünürlüğün güçlü tarayıcılar ile dijitalize edilebilmektedir.
Görüntü verilerinin dijitalizasyonu gerek arşivleme, gerekse rekonstrüksiyon
işlemlerinin yapılabilmesinde çok büyük yararlılıklar sağlamış, ayrıca elde
olunan görüntülerin network aracılığı vasıtası ile çekimlerin gerçekleştirildiği
yer ve farklı merkezlere transferi görüntü verilerinin bilgisayarlar aracılığı ile
değerlendirilmesi ve hatta yorumlanmasına zemin yaratmıştır.
Dijital Röntgen:
Dijital röntgen (DR) konvansiyonel görüntülerden farklı olarak sayısal bir
görüntülemedir. Böyle olmakla beraber görüntü kalitesi yönünden
konvansiyonel teknikler ile elde edilen ve adına analog görüntü denen
imajlardan pek farklı değildir. Ancak görüntünün elde ediliş süresinde bir takım
farklılıklar söz konusu olup, dijital röntgen görüntülerin elde edildikten sonra
işlenebilirliği ve arşivleme kolaylığı nedeniyle tercih edilmektedir. Dijital
röntgen altında Dijital Floroskopi, Dijital Radyografi, Dijital Substraction
Anjiografi (DSA) yöntemleri mevcuttur.
1. Dijital Radyografi: Dijital radyografi incelenecek objeyi geçen x- ışını
dolaylı veya doğrudan dedektör sistemlerince algılanıp görüntüye
dönüştürülür.
Dolaylı yolla görüntülerin oluşturulduğu Bilgisayarlı Radyografi (Computed
Radyografi= CR) sisteminde incelenen objeyi geçen x- ışınları depo fosfor
plağına düşürülmekte, bir nevi klasik rönhtgen filmindeki banyo işlemi öncesi
gerçekleşen latent imaja benzer bir durum oluşturulmaktadır. Plak üzerinde
ışık fotonları olarak depolanan bilgiler (latent imaj) bir lazer okuyucu
vasıtasıyla taranmakta, elde edilen ışınlar elektriksel sinyallere çevrilmektedir.
Elektrik sinyaller ise görüntüye dönüştürülmek üzere bilgisayara iletilmektedir.
Bilgisayarda oluşturulan görüntüler değerlendirilmek ve gerektiğinde post-
proces işlemlerine tabii tutulmak üzere yüksek çözünürlükteki monitörlere
aktarılmaktadır.
2

Dolaylı yolla dijital radyografilerin oluşturulmasına yönelik geliştirilmiş bir
başka sistem sintilatör ekranlı Charged Couple Device (CCD) dedektörlerdir.
Bu sistemde üzerine x- ışını düşürüldüğünde ışıldama gösteren bir fosfor
ekran tarafından oluşturulan ışık fotonları foküsleyici nesne ve ayna sistemi ile
CCD kameralara yönlendirilerek saptanmaktadır. Sistemin dedektör yapısı
değişik olmakla birlikte kullanılan yöntem ve fosfor ekran özelliklerinin aynı
olması nedeniyle sinyal profili CR’dan pek farklı değildir .
Bu alandaki son gelişmeler ise fosfor plakalar yerine amors selenyumdan
imal edilmiş sistemlerdir.
Dijital radyografi sistemleri görüntülerin arşivleme kolaylığı ve monitör
üzerinde postproces zemin işlemine tabii tutularak kontrastlarının
değiştirilebilmesi nedeniyle günümüzde konvansiyonel radyografi tekniklerinin
tercih edilmeye başlanmış, dijital radyografilerde film sistemlerinden farklı
olarak yüksek ve alçak ekspojur faktörlerinde görüntülerin post prosesing ile
iyileştirilmesi mümkün ve dolayısıyla görüntü kalitesi bakımından standart
imajlar elde etmek mümkündür. Dahası yetersiz ekspojur faktörlerine bağlı
gereken ve ilave radyasyon alımına yol açan film tekrarlarının ve iş gücü
maliyet kaybının önüne geçilir. Yöntemin bir diğer avantajı kullanılan
ekranların duyarlılığının ranfansatör film sisteminde en az birkat fazla
olmasından dolayı çekimler esnasında uygulanan x- ışını dozu belirgin şekilde
azaltılabilecektir. Dijital yöntem kullanılarak gerçekleştiren görüntüler kolaylıkla
arşivlenebilir. Arşiv için gereken alan film arşivlemeleri ile kıyaslanamayacak
kadar azdır. Ayrıca elde edilen veriler değişik şekillerde transverinede imkan
sağlar.
Rutinde kullanılan konvansiyonel film sistemlerinin sensitiviteleri
yüksektir ve bu film sistemleri ile çok iyi bir spatial rezolüsyon sağlanır.
Konvansiyonel film sistemlerinde geniş toleransın sağlanması beraberinde
kontrastın kötüleşmesi demektir ki, bu da kontrastın büyük önem taşıdığı
tanısal ekspojurda elde edilen bilgi sınırlıdır diyebiliriz.
İmaj reseptörü sistemlerinde geniş tolerans beklentisi doğrultusunda son
yıllarda dijital radyolojiye doğru yoğun bir yönelme yaşanmakta ve geliştirilmiş
dijital sistemler radyografi ve floroskopi alanında giderek artan bir önem
kazanmaktadır.
Geleneksel olarak x- ray imajları konvansiyonel ekran- film
kombinasyonlarının kullanımıyla analog olarak kaydedilir. Dijital radyoloji,
görüntünün analog yerine nümerik olarak elde edilmesidir. Dijital radyografi
terimi, verilerin dijital olarak elde edilmesi, işlenmesi ve gösterimini ifade eder.
Dijital radyoloji imaj processing, smoothing ve edge enhancement gibi
imaj üzerinde bir takım manüplasyonlara izin verdiği gibi imajın kontrast ve
3

parlaklık ayarları üzerinde değişiklik yaparak imaj kalitesinin arttırılmasına da
imkan tanır.
Dijital x- ray imajlarının elde edilmesine değinmeden önce matriks,
spatial rezolüsyon, gri skala bit rezolüsyonu, sinyal- noise oranı ve saptanabilir
quantum etkinliği terimlerinin açıklanması faydalı olacaktır.
Matriks ve spatial rezolüsyon: Dijital bir imaj piksellerden oluşur.
piksellerin sayısı matriks değerini belirler. Belirli bir alanın görüntülenmesinde
maksimum spatial rezolüsyonunu sadece piksel sayısı ve matriks değeri ile
ifade etmeye çalışmak yanlış olur. Tek başına piksel sayısının arttırılması,
spatial rezolüsyonu etkileyen başka faktörlerde olduğundan spatial
rezolüsyonu aynı derecede iyileştirmez.
Gri skala bit rezolüsyonu: Görünür imajı temsil eden farklı gri skala
değerlerinin dağılımı olarak ifade edilir. Gri gölge sayısı her bir pikseldeki
bilginin sayısal ifadesidir. Her bir pikselin ayrı ayrı gri skala yoğunluk
değerlerinin ayrılmasıdır şeklinde de tanımlayabiliriz. Gri skala aralığının
büyük olması dijital imajda daha iyi kontrast rezolüsyon sağlar.
Modüler Transfer Function (MTF): Spatial rezolüsyonu piksel sayısı ile
açıklamaya çalışmaktansa modüler transfer function (MTF) ile açıklamaya
çalışmak daha doğrudur. MTF; sinyal bilgisinin reprodüksiyonu ya da imajın
tekrar oluşturulma yeteneği olarak tanımlanabilir.
Belirli bir spatial frekansta MTF 0 ile 1 arasındadır. MTF’nin 0 olması
durumunda sinyal yoktur. MTF değerinin 1 olması durumunda ise mükemmel
bir sinyal transferinden bahsedilir.
Sinyal/ Noise Oranı: Noise, düşük kontrast- sinyal detayları nedeniyle
hem imaj kalitesini, hem de imajın klinik değerini olumsuz etkiler. Noise
reseptöre ulaşan doz arttırılarak düzeltilebilir, fakat bu durumda da hastanın
maruz kaldığı radyasyon dozu artar. Sinyalin görülebilirliği ve noise’un
büyüklüğü arasındaki bu bağlantı radyografik imajın kalitesini tanımlamayan
sinyal noise (sinyal to noise /SNR) konseptinin kullanımı gerektirir.
Saptanabilir Quantum etkinliği: SNR imaj üzerindeki bilgi detayı ile
yakından ilgilidir. SNR’den yola çıkarak görüntüleme sisteminin performansı
ölçülebilir. Saptanabilir quantum etkinliği(detective quantum efficincy /DQE)
olarak bilinen ve sistemin x- ray ışınındaki bilgiden yararlanabilme yeteneğini
formüle eder.
İdeal bir görüntüleme sistemi mükemmel bir imajdaki çıkan (output) SNR ile
x- ray imaj alanındak, giren (input) SNR birbirine eşittir. İdealde DQE
%100’dür, ancak gerçekte bu değerden hep daha düşüktür. DQE değeri dijital
4

x- ray dedektörlerindeki farklı dizaynlarda farklı değerler alır. DQE’nin
belirlenmesinde spatial frekans açısından dağıtılan bilgi transferi de göz
önünde tutulabilir.
DQE x- ray görüntüleme sistemlerinin performansını objektif olarak
karşılaştırmamıza olanak sağlar. Teknik, hem dijital hem de analog
sistemlerde başarıyla uygulanabilir.
Acquisition Systems: Çeşitli x- ray görüntüleme cihazları birkaç ana grup
altında sınıflandırılabilir.
Bunlar:
1. Konvansiyonel radyografi dijitasyonu
2. İmaj intensifier- based dijital fluorography
3. Photo- stimulable phosphor computed radiography (PPCR)
4. Amorphous selenium (a- Se)- based technology
5. Flat- panel detectors
6. Taramalı projeksiyon radyografi
7. Dual Enerji Görüntüleme.
1- Konvansiyonel Radyografi dijitasyonu: Yüksek kalitede dijitasyon lazer
digitiser ile sağlanır. Bu digitasyon işleminde film üzerine lazer ışığının
foküslenerek lazer ışığın filme iletilmesiyle optik yoğunluktaki değişikliklerin
kaydedilmesi esastır.
Charge couplet devices (CCDs) kullanan digitisers da vardır. Bu digitisers
radyografinin üzerine konvansiyonel- polikromatik ışık saçarak çalışır.
CCD digitisers’in en önemli avantajı çok pahalı olmamalarıdır. Dijitasyon
işlemi oldukça hızlıdır. Lazer digitiser da saatte 100 film, CCD digitiser da
saatte 130 film dijitasyonu mümkündür. Bununla beraber CCD digitisers kalite
açısından da lazer digitisers’a yaklaşmıştır.
Konvansiyonel radyografilerin dijitasyonunda temel problem dijitasyon
işlemi sırasında imaj kalitesinin bir miktar azalmasıdır.
Teleradyoloji, telekominikasyon üzerinden farklı coğrafi lokalizasyonlara
radyografik imajların transferini mümkün kılar. Başka bir uzmanın görünüşü
alma amaçlı imajın iletilmesine veya saat sınırlaması olmaksızın hekimin
evinde değerlendirme yapmasına olanak tanır. Teleradyolojide imajın
transferinden önce dijital formata dönüştürülmesi gerekir. Bu ise, direkt dijital
cihazlarda görüntü alınmasıyla veya konvansiyonel imajın dijitasyonuyla olur.
PACS’da ise, diğer kurumlarda elde edilen hard copy filmlerin veya eski
filmlerin arşivlenmesi için dijitasyona başvurulur. Teleradyoloji uygulamaları ve
5

esim arşivleme ve işletim sistemleri (Picture Archiving and Communication
Systems/ PACS) olarak iki ana rol üstlenmiştir.
2- Image Intensifier- Based Dijital Fluorography: Dijital fluoroskopi basit
baryumlu incelemelerden kompleks vasküler sistem incelemelerine kadar
kontrast madde kullanımına dayalı radyolojik incelemelerde belki de tüm dijital
radyolojik sistemler arasında en yaygın kullanım alanı bulmuş olan tekniktir.
Image intensifier’da x- ışını fotonları absorblanır ve foton sayısıyla orantılı
olarak çıkış penceresinde ışık oluşur.
Bu video kamera kendisine ulaşan ışıktan elektronik video sinyali üretir. Bir
analog- dijital dönüştürücü (ADC) video sinyalini dijital görüntü formatına
dönüştürür.
Son yıllarda dijital fluorografideki imaj kalitesini arttırmayı amaçlayan
çalışmalar daha çok video kameraların yerini CCD dizilimi gibi dijital
dedektörlerin almasına yönelmiştir. Günümüzde video kameralar yerine CCD
imaj sensörleri kullanılmaya başlanmıştır.
3- Photo- Stimulable Phosphor- Computed Radiography (PPCR): 1981
yılından beri ticari üretimi olan ve günümüzde en geniş şekilde kabul görmüş
dijital radyografik görüntüleme tekniğidir. PPCR konvansiyonel film/ screen
kombinasyonu yerine depo fosforu kaplı görüntüleme plağı kullanılır. Kaset
içerisine yerleştirilmiş görüntüleme plağı herhangi bir modifikasyon
gerektirmeksizin konvansiyonel x- ray odalarında kullanılabilmektedir. Depo
fosfor materyali olarak baryum florohalid kullanılmaktadır. Kaset konvansiyonel
sistemde olduğu gibi ekspoze edilir ve depo fosforu tarafından x- ray enerjisi
absorbe edilerek latent imaj oluşur.
Ekspoze olan kaset PPCR okuyucu içerisine yerleştirilir, burada
görüntüleme plağı çıkarılarak kırmızı ışık emisyonu yapan solid state lazerde
yüksek rezolüsyon lazer ışınıyla taranır. Görüntüleme plağı tarandığında plak
üzerinde kalan rezidü latent imaj yüksek yoğunluktaki tungsten ışığıyla
ekspose edilerek silinir. Bu işlemden sonra görüntüleme plağı yeniden
kullanım için kaset içine yerleştirilir.
Radyasyon dozundaki azalma, PPCR’nin göz önünde tutulması gereken
önemli bir avantajdır. Dozdaki azalma özellikle pediatrik uygulamalar
açısından önemlidir. Pediatrik incelemeler ile ilgili çalışmalar PPCR’de dozun
toraks incelemesinde %33 ve diğer incelemelerde %60 oranında azaldığını
göstermektedir.
Avantajları:
• Film tekrarı gerekmez,
• Postprocessing sayesinde tüm yapılar incelenebilir,
6

• Dynamic range artar,
• Radyasyon dozu düşer.
4- Amorf Selenyum Teknolojisi: Amorf selenyu, x- ışını foton enerjisini
direkt olarak elektrik enerjisine çeviren bir fotokondüktördür. Elektrik enerjisinin
dağılımı direkt olarak x- ray yoğunluğu ile ilgilidir. Ekspojur yapıldığında sistem
dönüşünü durdurur ve x- ray fotonlarının çarptığı yerlerde elektronlar salınır ve
salınan elektronlar dedektörün yüzeyine yönelir.
5- Flat- Panel Detectors: Flat- panel dedektörler okuyucu dizilimi üzerine
yerleştirilmiş x- ray enerjisine duyarlı tabakadan oluşur. X- ray sensitif tabaka
amorf selenyum veya talyumla karıştırılmış sezyum iyonit (CSI: T1) gibi bir x-
ray fotokondüktördür. Aktif matriks amorf silikondan yapılan ince film
transişstörlerin (TFTs) oluşturduğu büyük bir integre akım devresidir.
6- Taramalı Projeksiyon Radyografisi: Dijital radyografi alanında klinik
olarak ilk kullanılan yöntemdir. X- ışınlarının BT’de olduğu gibi çizgisel dizilimli
dedektörlerce algılanması ve dedektörde oluşan sinyallerin bilgisayar
tarafından işlenerek görüntü oluşumu söz konusudur. Uygulama alanına örnek
olarak bilgisayarlı tomografide topogramın elde olunuş mekanizmasını
gösterebiliriz.
7- Dual Enerji Görüntüleme: Dual enerji ile görüntüleme rutin olarak
taramalı projeksiyon sistemi ile kullanılmaktadır, ancak prensip olarak BT’de
ve tüm dijital sistemlerde uygulanabilir.
Dual enerji taramalı radyografi ile elde olunan yumuşak doku imajlarında
pulmoner nodüllerin ayrımı çok iyidir.
Dijital Radyolojinin Avantajları:
• Dijital verilerin manipülasyonu:Bu manipülasyonlar görüntülemenin
peformansını arttırır ve diagnostik kalite açısından son derece
önemlidir.
• İmajlar elektronik olarak kaydedilebilir.
• Teleradyoloji ve Picture Archiving and Communication System (PACS)
uygulamalarına olanak tanır.
• Film tekrarı gerekmez.
• Kasetin taşınması, karanlık oda çalışmaları gibi aşamalar
olmadığından iş yükü hafifler.
Dijital Radyolojinin Dezavantajları:
• Özellikle kuruluş aşamasında yüksek maliyet gerektirse de sistem kısa
sürede bunu kompanse edebilmektedir.
7

CR ve DR teknolojileri farklı parametreler ile karşılaştırılabilir. Fiyat
unsuru dikkate alındığında CR çok daha ucuzdur. Her iki sistemde de benzer
oranda radyasyondan kazanç söz konusudur. Kurulum kolaylığı açısından
değerlendirildiğinde CR mevcut ekipmana eklenebildiğinden avantaja sahiptir.
CR sistemi sanal olarak daha üstün çözünürlüğe sahip olması beklenir iken
optik okuma sırasında keskinlik kaybı yaşanması nedeniyle geride kalmıştır.
Ara basamakları kaldırdığı için DR daha hızlı iş akışı olanağı sunar. CR
sistemleri radyografik iş akışlarında önemli kazanıma yol açmazlar.
Fosfor plakalarının avantajı ise kurulum maliyetinin düşük olmasıdır.
KAYNAK:
1- Tıbbi Görüntüleme Fiziği (O Oyar, U.K.Gülsoy, İsparta 2003).
2- Temel Radyoloji Fiziği (Türk Radyoloji Derneği İzmir şubesi eğitim sempozyumları, 2004-2005).
8