4 курс / Лучевая диагностика / Выбор_оптимальных_физико_технических_условий_рентгенографии_Соколов

ка рентгеновских лучей на рентгенографическую пленку и последующего ее проявления не видимое для глаза изображение в пучке преобразуется в видимое изображение на пленке, состоящее из почернений различной плотности, формы и величины.

Теневое рентгеновское изображение исследуемого объекта видно на рентгенографической пленке потому, что отдельное ее участки имеют различные плотности почернения, обусловленное естественными и искусственными контрастами в самом объекте.

За исключением воздуха, жировой и костной тканей, другие ткани мало различаются по способности поглощать рентгеновские лучи. Поэтому на обычном снимке они мало различаются по контрасту. Для усиления малых естественных контрастов используется высококонтрастная рентгенографическая пленка с коэффициентом контрастности, равным 2,3—3,5. Коэффициент контрастности, обозначаемый греческой буквой «гамма» (у), характеризует способность данной рентгенографической пленки усиливать естественные контрасты в исследуемом объекте. Так, например, если y = 2,5, то на рентгеновском снимке естественные контрасты усилены в 2,5 раза, если Y = 3, то в 3 раза и т. д. Однако в действительности значения коэффициента контрастности примерно в 1,5 раза меньше указываемых в паспорте и на этикетке упаковки пленки. Такая разница в значениях коэффициентов контрастности обусловлена спецификой сенситометрического испытания рентгенографических пленок.

ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ ПОЧЕРНЕНИЯ

Степень почернения рентгенографической пленки, как и любого другого негативного фотографического материала, характеризуется прозрачностью, т. е. способностью проявленного фотографического слоя на прозрачной основе пропускать определенную долю падающего на него светового потока.

Количественно прозрачность характеризуется величиной коэффициента пропускания и обозначается буквой Т (T-transparence — прозрачность). Коэффициент пропускания определяется отношением свето-

вого потока, прошедшего через участок почернения фотографического слоя на прозрачной основе (F), к световому потоку, падающему на этот слой (Fa):

Для всех фотографических слоев на прозрачной основе коэффициент пропускания численно может изменяться от 0 до 1 (в процентах — от 0 до 100%), так-как всегда F<F0.

Для удобства расчетов принято пользоваться обратной величиной — непрозрачностью. Количественно непрозрачность определяется коэффициентом поглощения, и обозначается буквой О (О — opacity — непрозрачность). Коэффициент поглощения О есть отношение светового потока, падающего на слой (F0), к световому потоку, прошедшему через него (F):

ИЛИ

Коэффициент поглощения характеризует способность фотографического слоя на прозрачной основе задерживать падающий на него свет. Под непрозрачностью понимают кратность ослабления светового потока почернением фотографического слоя. Так, например, если Т = 0,1, то О = 10, так как:

т. е. при прохождении светового потока через данное почернение фотографического слоя интенсивность светового потока уменьшилась в 10 раз.

Для всех фотографических слоев на прозрачной основе непрозрачность численно может изменяться от 1 до бесконечности, так как всегда F0>F.

Однако при определении плотности почернения принято пользоваться оптической плотностью (D), которая представляет собой десятичный логарифм непро-

зрачности:

или

Иначе, зрительное ощущение интенсивности светового потока пропорционально логарифму почернения (закон Вебера-Фехнера).

Единицей оптической плотности является плотность, при которой световой поток, проходящий через фотографическое почернение, ослабляется в 10 раз, т. е. D = lg 10= 1.

Взаимосвязь между фотометрическими величинами, т. е. между прозрачностью, непрозрачностью и оптической плотностью, представлена в табл. 1.

В первой графе таблицы приведены значения прозрачности, во второй — соответствующие величины прозрачности, выраженные в процентах; в следующей— значения непрозрачности, т. е. числа, обратные приведенным значениям прозрачности; в последней графе — соответствующие величины оптических плотностей.

Из анализа числовых выражений фотометрических величин, приведенных в табл. 1, видно, что значения прозрачности и непрозрачности изменяются в больших пределах, чем оптические плотности почернений. Так, при изменении прозрачности от 1 до 0,001 и непрозрачности от 1 до 1000 оптическая плотность почернения численно изменяется от 0 до 3. Это обусловлено тем, что оптическая плотность является логарифмом непрозрачности.

Некоторые числовые выражения оптических плотностей, представляющие практический интерес, характеризуются следующими примерами:

D0 = 0,06 — оптическая плотность бесцветной основы рентгенографической пленки;

D0 = 0,13 ± 0,04 — оптическая плотность голубой, прокрашенной в массе, основы рентгенографических и флюорографических пленок. Рентгенографические и флюорографические пленки всех марок, выпускаемые объединением «Свема», изготавливаются на голубой

основе, позволяющей получать на снимках четкое изображение, без ореолов;

D0 = 0,12 — предельно допустимая плотность фотографической вуали1 при выпуске пленок марки РЗ-2, то же для пленок марки РФ-3 — D0 = 0,14; для пленок марки РФХ-1 — D0 = 0,18; то же для пленок марок РМ-1, РМ-1Т, РМ-6, РЗ-1, а также предельно допустимая плотность фотографической вуали к концу гарантийного срока хранения пленок марки РЗ-2—D0 = 0,2.

Предельно допустимая плотность фотографической

установлено, что при рассматривании рентгеновских снимков на негатоскопе глаза человека удовлетворительно различают мелкие детали в тех местах пленки, которые имеют величину оптических плотностей в диапазоне от 0,3 до 2, т. е. при ослаблении почернениями света негатоскопа в 2—100 раз. Хорошо различаются мелкие детали в тех местах пленки, которые имеют величину оптических плотностей в диапазоне от 0,5 до 1,5, т. е. при ослаблении почернениями света негатоскопа в 3,16—31,6 раза, и лучше всего детали различаются при оптической плотности D примерно равно 1, т. е. при ослаблении почернением света негатоскопа примерно в 10 раз. Такая оптическая плотность визуально характеризуется как темно-серая.

Величина оптической плотности фона рентгеновского снимка равна 2,8—3.

Оптическая плотность почернения рентгенографической пленки зависит от интенсивности рентгеновского излучения, действующего на пленку, и выдержки. Поскольку интенсивность рентгеновского излучения за исследуемым объектом на уровне пленки зависит от величины анодного тока, прошедшего через рентгеновскую трубку во время съемки, и анодного напряжения на трубке, возведенной в пятую степень, то

1 Вуаль фотографическая — почернение фотографического слоя за счет проявления неэкспонированных микрокристаллов бромистого серебра.

изменение оптической плотности может быть

выражено следующим образом:

где D — оптическая плотность почернения; I — интенсивность рентгеновского излучения; t — выдержка в с; Ua — анодное напряжение на рентгеновской трубке в

кВмакс.; iа — сила анодного тока в мА; Н — экспозиция в мА*с.

Из выражения (8) видно, что при незначительном изменении анодного напряжения па рентгеновской трубке резко изменяется энергия рентгеновских лучей, действующих на светочувствительный слой пленки, и, следовательно, величина оптической плотности в большей степени зависит от величины анодного напряжения на рентгеновской трубке, нежели от силы анодного тока, прошедшего через трубку, и выдержки. Кроме того, если при неизмененном анодном напряжении на рентгеновской трубке и прочих равных условиях съемки силу тока изменять обратно пропорционально выдержке или выдержку изменять обратно пропорционально силе тока, то плотность почернения рентгенографической пленки практически будет одной и той же:

Предположим, что для снимка выбрана экспозиция 60 мА*с, то при неизмененном анодном напряжении на рентгеновской трубке и прочих равных условиях съемки могут быть следующие сочетания силы анодного тока и выдержки:

Из выражения (8) также видно, что если анодное напряжение на рентгеновской трубке изменять обратно пропорционально экспозиции или экспозицию изменять обратно пропорционально анодному напряжению на трубке, то при прочих равных условиях съемки плотность почернения рентгенографической пленки практически будет одной и той же:

Предположим, что для снимка выбрано анодное напряжение на рентгеновской трубке 76кВМакc. и экспозиция 100 мА-с, то при постоянстве других факторов, определяющих плотность почернения рентгенографической пленки, могут быть следующие сочетания напряжения и экспозиции:

Из этих данных видно, что рентгенографическая пленка, как и другие фотографические материалы, подчиняется основному закону фотохимии (закону Бунзена и Роско), согласно которому количество серебра, образующееся при фотохимической реакции, пропорционально интенсивности рентгеновского излучения за время экспонирования фотографического слоя 1. Этот закон часто называют законом взаимоза-местнмости, и он соблюдается во всех случаях, когда фотохимическая реакция не осложняется вторичными нефотохимическими (темповыми) реакциями. В рентгенографическом процессе такой темновой реакцией будет проявление.

Во всех случаях, когда требуется изменить контраст или резкость изображения, можно использовать взаимозаместимость анодного напряжения и экспозиции.

Известно, что контраст в изображении, при прочих равных условиях, зависит от величины анодного напряжения на рентгеновской трубке, а резкость—от выдержки.

Для уменьшения динамической нерезкости изображения следует сокращать выдержку за счет повышения анодного напряжения на рентгеновской трубке, но при условии, если при этом не изменится контраст в изображении. В тех случаях, когда требуется сохранить контраст в изображении прежним, то сокращение выдержки производится за счет соответствующего

1 Фотохимическими называются процессы, протекающие в фотографическом слое в результате поглощения света и рентгеновского излучения.

увеличения силы анодного тока. А если требуется изменить контраст в изображении, то повышение или понижение анодного напряжения производится за счет уменьшения или увеличения экспозиции, т. е. за счет силы анодного тока или выдержки, или обеих величин одновременно.

Однако изменение качественной характеристики рентгеновского снимка допускается лишь тогда, когда этого требует диагностика; во всех остальных случаях техническое качество рентгеновских снимков должно быть стандартным.

Предварительная установка требуемых для съемки экспозиционных величин и анодного напряжения на рентгеновской трубке на рентгенодиагностических аппаратах осуществляется при помощи рукояток коммутаторов и клавишных переключателей. На всех отечественных рентгенодиагностических аппаратах регулировка напряжения на трубке, силы анодного тока и выдержки производится не плавно, а ступенчато. Особенности ступенчатого регулирования величин анодного напряжения силы тока и выдержки заключаются в том, что при изменении на один контакт (т. е. па одну ступень) какой-либо одной из названных управляемых величин плотность почернения рентгенографической пленки соответственно изменится в 1,58 раза, за исключением аппаратов завода «Мосрентген», на которых регулирование выдержки производится более мелкими ступенями, а поэтому плотность почернения рентгенографической пленки изменяется в 1,58 раза при изменении выдержки на две ступени регулирования. Следовательно, при изменении на одну ступень величины анодного напряжения на рентгеновской трубке или силы анодного тока, или выдержки (на две ступени выдержки на аппаратах завода «Мосрентген») соответственно изменяется плотность почернения рентгенографической пленки в 1,58 раза. Поэтому плотность почернения рентгенографической пленки будет в среднем одной и той. же, если при неизмененной величине анодного напряжения и прочих равных условиях съемки:

— увеличить на одну ступень силу анодного тока и одновременно уменьшить на одну ступень выдержку (на две ступени на аппаратах завода «Мосрентген»);

—уменьшить на одну ступень силу анодного тока и одновременно увеличить на одну ступень выдержку (на две ступени на аппаратах завода «Мосрентген») ;

—увеличить на несколько ступеней силу анодного тока и одновременно на столько же ступеней уменьшить выдержку;

—уменьшить на несколько ступеней силу анодного тока и одновременно на столько же ступеней увеличить

выдержку;

—увеличить на одну ступень выдержку (на две ступени на аппаратах завода «Мосрентген») и одновременно уменьшить на одну ступень силу анодного тока;

—уменьшить на одну ступень выдержку (на две ступени на аппаратах завода «Мосрентген») и одновременно увеличить на одну ступень силу анодного тока;

—увеличить на несколько ступеней выдержку и одновременно уменьшить на столько же ступеней силу анодного тока;

—уменьшить на несколько ступеней выдержку и одновременно увеличить на столько же ступеней силу анодного тока. Так на практике выполняют условие (9). Выполнение на практике условия (10) ничем не отличается от предыдущего: на сколько ступеней понизилось анодное напряжение на рентгеновской трубке, на столько же ступеней следует увеличить экспозицию. При этом безразлично, за счет какой величины произойдет изменение экспозиции (за счет выдержки или силы анодного тока), плотность почернения рентгенографической пленки в среднем будет одной и той же.

Характеристическая кривая. Количественную зави-

симость между экспозиционными дозами рентгеновского излучения и оптическими плотностями почернений принято выражать в графической форме в виде характеристической кривой, или кривой почернений. Характеристическая кривая показывает зависимость оптических плотностей от экспозиционных доз рентгеновского излучения, а также радиационную чувствительность, контрастность, фотографическую широту и плотность фотографической вуали.

Измерения фотографических величин производят в рентгеносенситометре1. На испытуемую пленку воздействуют заранее дозированным рентгеновским излучением и получают сенситограммы 2, а затем измеряют фотографический результат этого воздействия. Путем графического сопоставления величин экспозиционных доз рентгеновского излучения с их фотографическим действием делают выводы о свойствах испытуемой пленки. Поскольку сенситометрические испытания 3 «экранных» рентгенографических пленок проводятся с соответствующим комплектом усиливающих экранов, так же как и для рентгенографии в большинстве случаев используется «экранная» пленка, то в данном руководстве все характеристики рентгенографических пленок или полученного на них изображения относятся к «экранной» пленке.

На рис. 1 приведена типичная форма характеристической кривой рентгенографической пленки. Построение такой кривой производится на сенситометрическом бланке, представляющем собой прямоугольную систему координат. На оси абсцисс откладывают величины логарифмов экспозиционных доз рентгеновского излучения (lgH), а на оси ординат — оптические плотности полей сенситограммы (D), полученной экспонированием фотографического слоя в сенситометре.

Типичная форма полной характеристической кривой имеет пять участков. Начальный участок до точки А, параллельный горизонтальной оси, называется областью вуали. Вуаль — нежелательное, но неизбежное явление. Она образуется в результате взаимодей-

1 Рентгеносенситометр — прибор для экспонирования рентге нофотоматериалов, используемый для испытания их фотографи ческих свойств. Его назначение—получение на различных участ ках испытуемого рентгенофотоматериала различных точно изве стных экспозиционных доз рентгеновского излучения. Экспониро вание пленок производится на рентгеносенситометре по шкале времени, что достигается применением модулятора экспозиций с 15 вырезами, угловые размеры которых изменяются в геометри ческой прогрессии со знаменателем х=корнь из 2 .

2Сенситограмма — шкала почернений на рентгенофотомате риале, образующаяся под действием различных экспозиционных доз рентгеновского излучения.

3«Сенситометрия» — «измерение чувствительности» (от ла тинского sensus — чувствительность и греческого metron — мерю).