X선 영상 증강 장치

X-ray image intensifier

X선 영상강화기(XRII)는 기존의 형광 스크린보다 더 높은 강도X선을 가시광선으로 변환하는 영상강화기다. 그러한 강화기는 저강도 X선을 편리하게 밝은 가시광선으로 변환할 수 있도록 X선 영상 시스템(투시광기 등)에 사용된다. 이 장치는 낮은 흡광도/스캐터 입력창(일반적으로 알루미늄, 입력 형광 스크린, 복사기, 전자 광학, 출력 형광 스크린 및 출력 윈도우)을 포함한다. 이러한 부품은 모두 유리 내 또는 최근에는 금속/세라믹 내 고진공 환경에 장착된다. 강화 효과로 이미지가 희미한 형광 스크린만 보는 것보다 이미징되는 물체의 구조를 더 쉽게 볼 수 있게 했다. XRII는 X선 퀀텀을 가시광선으로 보다 효율적으로 변환하기 때문에 낮은 흡수선량을 요구한다. 이 장치는 원래 1948년에 도입되었다.[1]

작전

X선 영상 증강기의 개략도

영상 증강기의 전반적인 기능은 입사 X선 광자를 볼 수 있는 영상을 제공하기에 충분한 강도의 가벼운 광자로 변환하는 것이다. 이것은 여러 단계로 일어난다. 첫 번째는 입력 인광기에 의해 X선 광자를 광광자로 변환하는 것이다. 나트륨 활성화 세슘 요오드화물은 높은 원자 번호와 질량 감쇠 계수 덕분에 변환 효율이 높아 주로 사용된다.[2] 그리고 나서 광자 광자는 복사기에 의해 전자로 변환된다. 양극과 복사기 사이에 생성되는 전위차(25-35킬로볼트)는 이러한 광전자를 가속하는 반면 전자렌즈는 빔을 출력창 크기까지 집중시킨다. 출력 창은 일반적으로 은 활성 아연-카드뮴 황화물로 만들어지며 입사 전자를 다시 가시광선으로 변환한다.[2] 입력 및 출력 인광에서 광자의 수는 수천 개씩 곱하여 전체적으로 큰 밝기 이득을 얻는다. 이 이득은 상대적으로 낮은 선량을 형광 투시 시술에 사용할 수 있도록 X선에 매우 민감하게 만든다.[3][4][5][6]

역사

엑스레이 영상강화기는 1950년대 초반에 사용할 수 있게 되었고 현미경으로 관찰되었다.[7]

1960년대에 텔레비전 시스템이 적용되기 전까지 출력물을 보는 것은 거울과 광학 시스템을 통해서였다.[8] 또한, 일반 방사선 노출과 유사한 X선 튜브의 펄스 출력을 사용하여 100mm 절단 필름 카메라가 장착된 시스템에서 출력을 캡처할 수 있었다. 필름 스크린 카세트가 아닌 II의 차이는 필름을 녹화할 수 있는 이미지를 제공했다.

입력 화면의 범위는 15~57cm이며, 23cm, 33cm, 40cm가 가장 일반적이다. 각 영상 증강기 내에서 내부 전자 광학기에 인가되는 전압을 사용하여 실제 자기장 크기를 변경하여 확대 및 시야 크기를 줄일 수 있다. 예를 들어 심장 응용에 일반적으로 사용되는 23 cm는 23, 17, 13 cm의 형식으로 설정할 수 있다. 출력 화면의 크기가 고정되어 있기 때문에 출력은 입력 이미지를 "확대"하는 것으로 나타난다. 아날로그 비디오 신호를 이용한 고속 디지털화는 1970년대 중반에 시작되었으며, 1980년대 중반에 저선량 급속 전환 X선 튜브를 이용하여 펄스 투시 진단을 개발하였다. 1990년대 후반 이미지 인텐시저는 형광 투시기의 평면 패널 검출기(FPD)로 대체되어 이미지 인텐시어와 경쟁하기 시작했다.[9]

임상적 응용

"C-arm" 이동식 형광 투시기는 흔히 구어적으로 영상 증강기(또는 II)라고 부르지만 [10]엄밀히 말하면 영상 증강기는 기계의 한 부분(명칭 검출기)에 불과하다.

형광 투시기는 영상강화기가 있는 X선 기계를 사용하여 의학의 여러 분야에 응용된다. 형광 투시법을 통해 실시간 영상을 볼 수 있어 영상 유도 수술이 가능하다. 일반적인 용도는 정형외과, 위내과, 심장과를 포함한다.[11] 덜 일반적인 응용 프로그램에는 치과가 포함될 수 있다.[12]

구성

영상 증강 장치(상단)가 포함된 이동식 X선 장치의 C-암

영상강화기를 포함하는 시스템은 전용 상영실의 고정 장비로 사용하거나 운영 극장에서 사용하기 위한 이동 장비로 사용할 수 있다. 이동식 형광 투시 장치는 일반적으로 이동 가능한 C-암에 있는 X선 발생기와 영상 검출기(II)의 두 개 장치와 영상을 저장하고 조작하는 데 사용되는 별도의 작업대 장치로 구성된다.[13] 환자는 두 팔 사이에 위치하며, 일반적으로 방사선 투과 침대 위에 위치한다. 고정 시스템은 별도의 제어 영역이 있는 천장 갠트리에 장착된 c-암을 가질 수 있다. c-arm으로 배열된 대부분의 시스템은 환자 위 또는 아래에 영상 강화기를 배치할 수 있지만(각각 X선 튜브 아래 또는 위) 룸 시스템의 일부 정적 방향은 고정될 수 있다.[14] 방사선 방호 측면에서는 운전자와 작업자의 산란 방사선량을 줄이기 때문에 언더커치(X선 튜브) 작동이 바람직하다.[15][16] 작은 "미니" 이동식 c-arm도 사용할 수 있으며, 예를 들어, 주로 작은 손 수술과 같은 사지를 영상화하는 데 사용된다.[17]

평면 패널 검출기

플랫 디텍터는 이미지 강화기의 대안이다. 이 기술의 장점은 X선이 항상 펄스되기 때문에 환자 선량이 낮아지고 영상 화질이 증가하며 시간이 지남에 따라 영상 화질이 저하되지 않는다는 것이다. FPD가 II/TV 시스템보다 비용이 더 많이 들지만, 특히 소아과 환자를 다룰 때 환자의 신체 크기와 접근성의 주목할 만한 변화는 가치가 있다.[9]

II/TV와 FPD 시스템의 특성 비교

특징[9] 디지털 플랫 패널 재래식 II/TV
동적 범위 넓이, 약 5,000:1 TV에 의해 제한됨, 약 500:1
기하 왜곡 없음 핀쿠션과 'S-distoration'
디텍터 크기(벌크) 얇은 프로필 부피가 크고 대형 FOV로 중요함
이미지 영역 FOV 41 x 41 cm 지름 40cm(면적 25% 감소)
화질 높은 용량에 더 효과적 저용량에서 더 우수함

참고 항목

참조

  1. ^ Krestel, Erich (1990). Imaging Systems for Medical Diagnostics. Berlin and Munich: Siemens Aktiengesellschaft. pp. 318–327. ISBN 3-8009-1564-2.
  2. ^ a b Wang, Jihong; Blackburn, Timothy J. (September 2000). "The AAPM/RSNA Physics Tutorial for Residents". RadioGraphics. 20 (5): 1471–1477. doi:10.1148/radiographics.20.5.g00se181471. PMID 10992034.
  3. ^ Hendee, William R.; Ritenour, E. Russell (2002). Medical Imaging Physics (4th ed.). Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. p. 237. ISBN 9780471461135.
  4. ^ Schagen, P. (31 August 1979). "X-Ray Image Intensifiers: Design and Future Possibilities". Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 292 (1390): 265–272. Bibcode:1979RSPTA.292..265S. doi:10.1098/rsta.1979.0060. S2CID 122975544.
  5. ^ Bronzino, Joseph D., ed. (2006). Medical Devices and Systems (3rd ed.). Hoboken: CRC Press. pp. 10–5. ISBN 9781420003864.
  6. ^ Singh, Hariqbal; Sasane, Amol; Lodha, Roshan (2016). Textbook of Radiology Physics. New Delhi: JP Medical. p. 31. ISBN 9789385891304.
  7. ^ Airth, G. R. (31 August 1979). "X-Ray Image Intensifiers: Applications and Current Limitations". Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 292 (1390): 257–263. Bibcode:1979RSPTA.292..257A. doi:10.1098/rsta.1979.0059. S2CID 119912616.
  8. ^ "Radiography in the 1960s". British Institute of Radiology. Retrieved 5 January 2017.
  9. ^ a b c Seibert, J. Anthony (22 July 2006). "Flat-panel detectors: how much better are they?". Pediatric Radiology. 36 (S2): 173–181. doi:10.1007/s00247-006-0208-0. PMC 2663651. PMID 16862412.
  10. ^ Krettek, Christian; Aschemann, Dirk, eds. (2006). "Use of X-rays in the operating suite". Positioning Techniques in Surgical Applications. Berlin: Springer. p. 21. doi:10.1007/3-540-30952-7_4. ISBN 978-3-540-25716-5.
  11. ^ "Fluoroscopy: Background, Indications, Contraindications". Medscape. 7 April 2016. Retrieved 5 January 2017.
  12. ^ Uzbelger Feldman, D; Yang, J; Susin, C (2010). "A systematic review of the uses of fluoroscopy in dentistry". Chinese Journal of Dental Research. 13 (1): 23–9. PMID 20936188.
  13. ^ "Fluoroscopy: Mobile Unit Operation and Safety" (PDF). American Society of Radiologic Technologists. Retrieved 21 May 2017.
  14. ^ Bushberg, Jerrold T.; Seibert, J. Anthony; Leidholdt, Edwin M.; Boone, John M. (28 December 2011). The Essential Physics of Medical Imaging. Lippincott Williams & Wilkins. p. 283. ISBN 9781451153941.
  15. ^ Smith, Arthur D. (2007). Smith's Textbook of Endourology. PMPH-USA. p. 13. ISBN 9781550093650.
  16. ^ Mitchell, Erica L.; Furey, Patricia (January 2011). "Prevention of radiation injury from medical imaging". Journal of Vascular Surgery. 53 (1): 22S–27S. doi:10.1016/j.jvs.2010.05.139. PMID 20843625.
  17. ^ Athwal, George S.; Bueno, Reuben A.; Wolfe, Scott W. (November 2005). "Radiation Exposure in Hand Surgery: Mini Versus Standard C-Arm". The Journal of Hand Surgery. 30 (6): 1310–1316. doi:10.1016/j.jhsa.2005.06.023. PMID 16344194.