Röntgen 6

# Olika typer av intraorala receptorer

I dag använder tandläkare tre typer av receptorer vid intraorala röntgenundersökningar, den konventionella dentalfilmen, ett system med bildplatta eller en sensor med eller utan sladd. Konventionell dentalfilm används allt mer sällan, åtminstone i Sverige och frågor om det kommer inte med på tentan.

Film och framkallning
En röntgenfilm är uppbyggd av två komponenter: en bas av ett plastmaterial och en emulsion, oftast på bägge sidor av basen. Emulsionen består av silverhalidkristaller, oftast silverbromid. Vid exponering med röntgenstrålning bildas en latent bild i emulsionen. Filmen framkallas i en kemisk lösning efter exponering, de bestrålade silverbromidkristallerna reduceras till metalliskt silver under framkallningen, och ickebestrålade silverbromidkristaller sköljs bort under fixeringen.

# Digitala receptorer

Intraoral röntgenundersökning med digitala receptorer har fått stor utbredning bland tandläkare i Norden. Tandläkaren kan välja mellan **tre typer av receptorer** för digital bildupptagning; den **ccd**-baserade sensorn (charge-coupled device), den **cmos**-baserade sensorn (**complementary metal oxide silicon)** och den stimulerar bildplattan **psp** (**photostimulable phosphor**).

En bild kvalitet avgörs av några faktorer, dess kontrast, dess upplösning och dess brus.

# Digital bildhantering

När **bilder** skall hanteras i en dator måste de, liksom all annan information i en dator, **omvandlas till en serie ettor och nollor** = binär representation. **En sådan etta eller nolla kallas en bit.** Det finns ett flertal olika metoder att lagra bilder; två huvudmetoder är linjebilder (vektorgrafik) och bitmappade bilder. Vad det gäller röntgenbilder är de bitmappade bilder. Bitmappade bilder delar upp bilden i ett mönster av bildpunkter (pixlar), och lagrar färg (i fallet med röntgen endast gråskala) och ljushet för varje sådan bildpunkt. För bitmappade bilder gäller att tätare pixlar ger skarpare bild.

# Först några termer:

* '***Upplösning'***, inom fotografin en term som **anger hur fina detaljer** som **maximalt kan återges** i en fotografisk bild. **Upplösningen** kan anges i **lp/mm** = **linjepar/mm.** '***Upplösningen är** **lägre i många digitala röntgensystem** **än** i den **konventionella dentalfilmen'*** och varierar mellan **6 och 20 lp/m.** **Upplösning** **anger ljuskänsliga elements detaljrikedom.**

* '***Spatiell'*** **upplösning** **är** **storleken på bilden**, matristorleken, det vill säga **hur stor bilden är i bredd- och höjdled**. Alltså dess fysiska dimensioner. Den spatiella upplösningen i digitala bilder kan också uttryckas som **antal pixlar per ytenhet**. Beroende på en skärms upplösning och storlek och bildens spatiella upplösning kommer en bild som öppnas att ta upp mer eller mindre plats på en skärm. Om den förstoras till större än så, kommer den att få färre pixlar per cm och därmed tappa i upplösning och tvärtom. En stor bild kan alltså förstoras mycket utan att tapp i kvalitet. Den kräver dock mer utrymme för att lagras.

* **Matris**: inom matematiken är en matris ett rektangulärt schema av tal eller andra storheter inom vilket vissa räknesätt är tillåtna. De **vågräta** raderna i en matris kallas för **rader** och de **horisontella** kallas för **kolumner**. Om man tänker sig ett exceldokument med 64 rader och 64 kolumner så finns det 64\*64 = 4096 platser eller celler att ange ett värde i. Varje sådan plats är en pixel när det handlar om bilder. Större matris = fler pixlar får plats.

* '***En pixel'*** är den **minsta beståndsdelen** av en bild och **innehåller information** om **vilken nyans och ‍färg ‍som skall visas på den**. Själva ordet är egentligen slang för "**picture element**". En pixel kan betraktas som en punkt med viss färg och placering. En datorskärms upplösning kan anges som exempelvis 1024x768, vilket innebär att 1024 pixlar vågrätt och 768 pixlar lodrätt får plats. Varje pixel kan sedan ges ett värde som anger bland annat färg. Vid visning av en grafisk bild på en datorskärm är det antalet bildelement per längdenhet, angiven som ’pixels/inch’ och betecknad ppi, som bestämmer bildens upplösning. Inom radiologin **motsvarar en pixel på detektorn** upptagningsområdet för ett **enstaka CCD-chip** som läser av strålningen.

* **Kontrastupplösningen eller** bitdjupet' ***är** antal möjliga gråtoner en pixel kan anta.'* Tätare pixlar ger skarpare bild. Hur varierade bilder blir beror alltså dels på hur många pixlar som får plats i den men också på hur många nyanser av grått (vad det gäller röntgenbilder) som varje pixel kan anta. Om värdet är 8 bitar per pixel innebär det 8 möjliga "switchar" som kan vara av eller på (vara en 1:a eller 0:a). Det ger 8^2 vilket är 256. Att reglera dessa åtta platser (per pixel) med på eller av ger sammantaget med alla olika möjliga kombinationer upphov till 256 möjliga gråtoner som varje pixel kan anta. I digitala intraorala bilder ligger bitdjupet på mellan **8** (256 gråtoner) och **16** (65 536 gråtoner), där bildfilstorleken (hur mycket plats bilden tar i minnet) också växer proportionellt med upplösningen.

# CCD-sensorer

CCD-sensorer består av **chips i ett integrerat kretslopp** uppbyggt av silikonplattor där **elektriska pixlar ligger i en matris av kolumner och rader**. En **framförliggande kristall omvandlar absorberade röntgenstrålar till ljus**. **Ljusintensiteten motsvarar mängden absorberade röntgenstrålar**. När **ljuset träffar ccd:n** friges elektroner från silikonen proportionellt med ljusintensiteten och **elektronerna skapar en latent bild.** Bilden flyttas en hel kolumn eller rad åt gången (därav namnet charge-coupled) till en plats i ccd:n där den integreras, behandlas och digitaliseras. Ccd-systemen har en kabel som för binder sensorn med datorn och bilden visas nästan direkt på datorskärmen efter exponeringen.

**Pixelstorleken är den storlek som CCD-chipet på detektorn har**. Detektorn har **många CCD-chip** som är **ordnade i ett rutnät** vilket tillsammans bygger upp den matris som vid avläsning konstruerar röntgenbilder.

# CMOS

'*CMOS-sensorer **är uppbyggda på i stort sett samma sätt som ccd-sensorer.** I motsats till ccd avläses varje pixel i cmos individuellt**.** De flesta cmos-sensorer har en kabel, men det finns sladdlösa versioner**. Informationen som är lagrad** i sensorerna utan kabel, omvandlas till radiovågor som skickas till en stationär radiomottagare kopplad till en dator. **Avståndet mellan sensorn i patientens mun och radiomottagaren får vara upp till** 3,5 meter. CMOS **kan också** kallas APS(active pixel sensor)'***.**

**CCD**-och **CMOS**-sensorer för intraoral användning finns **i flera storlekar.** Den största motsvarar i ytterdimensionerna en 3x4 centimeter vuxenfilm, men det strålkänsliga området är 2–3 millimeter mindre på både höjden och bredden. Sensorernas tjocklek varierar; den tunnaste är cirka 3 millimeter och den tjockaste cirka 7 millimeter (tjockare vid sladdfästet). Det finns hållare framtagna till sensorer men alla är inte lika flexibla.

# PSP

Den fotostimulerbara bildplattan har ett kristallskikt som absorberar röntgenstrålningen och joniseras av strålningen. En latent bild som består av elektriska laddningar bildas. Energin kan sedan frisläppas i form av ljus när plattan stimuleras med hjälp ljus som har en annan våglängd. Bilden läses av med hjälp av en röd laserstråle i en skanner. Laserljuset stimulerar de »fångade« elektronerna varvid energi friges i form av ljus. Detta registreras av en fotomultiplikator som omvandlar ljuset till en elektrisk signal som sedan digitaliseras. Skanningen tar från åtta sekunder upp till flera minuter, allt efter skannertyp och val av upplösning i bilden. Bildplattorna finns i olika storlekar (från storlek 0 till storlek 4 i en del system) och kan användas med samma hållare som för film. Plattorna levereras i de flesta system i samma storlekar som film och är flexibla till en viss grad, men det går inte att bocka ett hörn som man kan med film.

Kristallgittret bildas av barium i kombination med jod, klor-, eller brom och en tillsats av europium (Eu +2). Europium skapar defekter i gittret i form av valenselektroner som kan absorbera energi och hamna nära halogeneras vakanta elektronplatser. (Halogenerna är fluor, klor, brom, jod och astat.) Där kan de fastna i ett meta-stabilt stadie som är proportionellt mot röntgenstrålningen - vilket ger den latenta bilden.

# Dynamik i receptorn

Intraorala röntgenreceptorer har varierande **dynamisk bredd,** det vill säga hur stor variation i bestrålningen receptorn tillåter för att det ska bildas en användbar bild.

Om bilden är användbar beror också på receptorns signal/brusförhållande, eftersom några receptorer ger en kornig, brusig bild (för liten signal/brusratio) vid låga exponeringar. Bildplattesystem har tidigare visat sig ha bredare dynamisk bredd än ccd-sensorer. Försök med olika intraorala receptorres dynamiska bredd för att återge ett lågkontrastobjekt visade att film, bildplattor och enstaka sensorer hade en stor dynamisk bredd medan cmos-sensorer hade smalare dynamisk bredd och en ny sensor på marknaden hade den smalaste dynamiska bredden av alla. Bildplattorna presterade bäst vid en hög exponering (70 kV) medan de flesta sensorer presterade bäst vid 65 kV, och några till och med vid 60 kV. Sensorerna är alltså mer strålkänsliga än både film och bildplattor.

'

Brus

# Bildförbättring

Digitala bilder kan justeras och redigeras i efterhand. Kontrasten kan ändras, mättnadsgrad, färger med mera. Bilden kan komprimeras för att ta upp mindre plats i minnet. Effektiv lagring av digitala bilder jämfört med att förvara klassiska bilder på film. De tar upp fysisk plats och måste skyddas från ljus. Att dela digitala bilder med andra är också lättare. Bildförbättring kan aldrig få fram information från en bild om informationen saknas.

# Problem med bilden

Förutom att bilden kan ha tagits fel, över- eller underaxialt, eller över- eller underexponerat. Så kan också problem i bilden bero på defekter i filmen eller bildplattan. En studie visar faktiskt att en av de främsta skälen till att kvaliteten på bilden upplevs som dålig är en smutsig bildskärm. Det blir lättare att läsa en bild om en "keps" sätts på skärmen så att ljusförhållandet blir bättre. Skärmen måste också kalibreras för bästa visning av röntgenbilder. Vanliga kontorsmonitorer är ofta för ljussvaga och inställningen ska vara svartvit vad det gäller färgåtergivning.

# Känsliga receptorer

Bildplattan är känslig för repor. Skador kan synas som vita streck eller prickar i bilden. Bildplattan bör exempelvis inte inte plockas ut ur sitt skyddsfodral med pincett. Kondens inne i skyddsfodralet kan också ge störningar i bilden.

Det så kallade Blooming-fenomenet uppträder hos en del sensorer i samband med överexponering av sensorn. Det betyder att pixlar i ett område bränner ut och framträder helt svarta/döda i bilden. En förklaring är att det sker ett överflöde av energi i några av pixlarna. Detta beror på att gränsen för sensorns dynamik överskrids och att pixlar i vissa områden övermättas. Det här försämrar bildkvaliteten och kan försvåra tolkningen i cervikalområdet, där det först uppträder. Dessutom kan den marginala benkanten försvinna i bilden, vilket kan feltolkas som benförlust.
Fenomenet sågs för några ccd-sensorer, medan blooming inte uppträdde vid exponering på ömos-sensorerna.
Skador kan även uppstå i sensorerna om de tappas i golvet eller om en patient biter hårt på sensorn.

# Bekvämlighet

Sensorerna är mycket tjockare än film och de flesta är förbundna med datorn via en kabel som kan vara styv och svår att få plats med. Några bildplattor packas in i en plastpåse som har skarpa kanter, och det går inte att böja hörnen på plattorna. De digitala receptorerna kan därför skapa problem för patienten och operatören under en intraoral undersökning. Ju tjockare och större receptor desto mer obehag för patienten.