Độ đen phim X quang

Độ đen phim X quang 

Độ đen ảnh phóng xạ (Mật độ quang học của ảnh hoặc phim) là thước đo mức độ tối của phim. Về mặt kỹ thuật, nó nên được gọi là "Độ đen truyền qua" khi được kết hợp với màng nền trong suốt vì nó là thước đo ánh sáng truyền qua màng. Độ đen chụp ảnh bức xạ là logarit của hai phép đo: cường độ ánh sáng tới trên phim (I₀) và cường độ ánh sáng truyền qua phim (I_t). Tỷ lệ này là nghịch đảo của độ truyền qua.

D = Log (Io/It)

Tương tự như decibel, việc sử dụng hàm số log của tỷ lệ cho phép mô tả các tỷ lệ có kích thước khác nhau đáng kể bằng cách biểu diễn các con số dễ dàng. Bảng sau đây cho thấy mối quan hệ giữa lượng ánh sáng truyền qua và độ đen màng được tính toán.

Từ bảng này, có thể thấy rằng độ đen đọc là 2,0 là kết quả của chỉ một phần trăm ánh sáng tới truyền qua phim. Ở độ đen 4,0 chỉ có 0,01% ánh sáng truyền tới phía bên kia của phim. Các quy chuẩn và tiêu chuẩn công nghiệp thường yêu cầu ảnh chụp X quang phải có độ đen từ 2,0 đến 4,0 để người quan sát phim thông thường có thể nhìn được. Trên 4.0 cần đèn chiếu cực sáng để đánh giá.

Độ tương phản trong phim tăng theo mức tăng của độ đen (Xem phần đường cong đặc trưng của phim), vì vậy nói chung, độ đen càng cao thì càng tốt. Khi ảnh chụp X quang được số hóa, độ đen trên 4,0 thường được sử dụng vì hệ thống số hóa có thể chụp và hiển thị lại để dễ dàng đọc thông tin từ độ đen lên tới 6,0.

Độ đen của phim được đo bằng một máy đo độ đen. Máy đo độ đen chỉ đơn giản là có một cảm biến quang điện để đo lượng ánh sáng truyền qua một điểm của phim. Phim được đặt giữa nguồn chiếu sáng và cảm biến của thiết bị sẽ đo độ đen.

Đường cong đặc trưng của phim

Trong chụp X quang phim, số lượng photon chạm tới phim sẽ xác định độ đen phim, sẽ trở nên như thế nào khi các yếu tố khác, như thời gian hiện hình được giữ không đổi. Số lượng photon chạm tới phim là hàm số của cường độ bức xạ và thời gian phim phơi chiếu với bức xạ. Thuật ngữ dùng để mô tả việc kiểm soát số lượng photon chạm tới phim là “liều chiếu/ exposure”.

Đường cong đặc trưng của phim

Các nhà sản xuất phim X quang thường mô tả đặc điểm phim của họ để xác định mối quan hệ giữa mức độ phơi sáng được áp dụng và độ đen phim thu được. Các loại phim chụp X quang khác nhau tương tác khác nhau với lượng liều chiếu nhất định. Mối quan hệ này thường thay đổi theo khoảng độ đen phim, do đó dữ liệu được trình bày dưới dạng đường cong, chẳng hạn như đường cong của phim Kodak AA400 được trình bày bên phải. Đồ thị được gọi là đường cong đặc trưng phim, đường cong đo độ nhạy, đường cong độ đen hoặc đường cong H và D (được đặt tên theo nhà phát triển Hurter và Driffield). "Đo độ nhạy" là khoa học đo lường sự tương tác của nhũ tương ảnh với ánh sáng hoặc bức xạ.

Thang đo log được sử dụng hoặc các giá trị được lập báo cáo theo đơn vị log trên thang đo tuyến tính để thu gọn trục X. Ngoài ra, các giá trị liều chiếu tương đối (không có đơn vị) thường được sử dụng. Liều chiếu tương đối là tỷ lệ của hai liều chiếu. Ví dụ: nếu một phim được chiếu ở mức 100 keV trong 6 mA-min và phim thứ hai được chiếu ở cùng mức năng lượng trong 3 mA-min, thì mức liều chiếu tương đối sẽ là 2. Hình ảnh bên phải hiển thị ba đường cong đặc trưng của phim với độ liều chiếu tương đối được vẽ trên thang đo log, trong khi hình ảnh bên dưới và bên phải hiển thị liều chiếu tương đối log được vẽ trên thang đo tuyến tính.

Sử dụng logarit của liều chiếu tương đối thang đo giúp bạn dễ dàng so sánh hai bộ giá trị, đây là công dụng chính của các đường cong. Đường cong đặc trưng của phim có thể được sử dụng để điều chỉnh liều chiếu được sử dụng để tạo ra ảnh chụp bức xạ có độ đen nhất định đối với liều chiếu, sẽ tạo ra ảnh chụp bức xạ thứ hai có độ đen phim cao hơn hoặc thấp hơn. Các đường cong cũng có thể được sử dụng để chỉ ra mối liên hệ mức liều chiếu được tạo ra với một loại phim để chụp một liều chiếu cần thiết để tạo ra ảnh chụp X quang có cùng độ đen với loại phim thứ hai.

Điều chỉnh liều chiếu để tạo ra độ đen phim khác

Giả sử Phim B được chiếu với cường độ 140 keV ở dòng điện 1mA trong 10 giây và ảnh chụp X quang thu được có độ đen trong vùng quan tâm là 1,0. Thông số kỹ thuật thường yêu cầu độ đen phải trên 2,0 vì những lý do được thảo luận ở phần độ đen phim. Từ đường cong đặc trưng của phim, liều chiếu tương đối cho độ đen thực tế và độ đen mong muốn được xác định và tỷ lệ của hai giá trị này được sử dụng để điều chỉnh liều chiếu thực tế.

Trong ví dụ đầu tiên này, một đồ thị có mức hiển thị tương đối của log và trục x tuyến tính sẽ được sử dụng.

Từ đồ thị, trước tiên hãy xác định sự khác biệt giữa liều chiếu tương đối của độ đen thực tế và độ đen mong muốn. Độ đen mục tiêu là 2,5 được sử dụng để đảm bảo rằng liều chiếu tạo ra độ đen trên yêu cầu tối thiểu 2,0. Log liều chiếu tương đối độ đen 1,0 là 1,62 và log của liều chiếu tương đối khi độ đen của phim là 2,5 là 2,12. Sự khác biệt giữa hai giá trị là 0,5. Lấy hàm số phản log của giá trị này để thay đổi nó từ mức hiển thị tương đối của log chỉ đơn giản là liều chiếu tương đối và giá trị này là 3,16. Vì vậy, liều chiếu được sử dụng để tạo ra ảnh chụp X quang ban đầu với độ đen 1,0 cần được nhân với 3,16 để tạo ra ảnh chụp X quang có độ đen mong muốn là 2,5. Liều chiếu ban đầu là 10 mA, do đó liều chiếu mới phải là 10 mA x 3,16 hoặc 31,6 mA ở 140 keV.

Điều chỉnh liều chiếu để cho phép sử dụng loại phim khác

Một cách sử dụng khác của đường cong đặc trưng phim là điều chỉnh liều chiếu khi chuyển đổi loại phim khác. Vị trí các đường cong đặc trưng của các phim khác nhau dọc theo trục X liên quan đến tốc độ phim của phim. Đường cong càng ngả về bên phải trên đồ thị thì tốc độ phim càng chậm. Cần lưu ý rằng hai đường cong đang được sử dụng phải được tạo ra với cùng một mức năng lượng bức xạ. Hình dạng của đường cong đặc trưng phần lớn không phụ thuộc vào bước sóng của tia X hoặc bức xạ gamma, nhưng vị trí của đường cong dọc theo trục X, so với đường cong của phim khác nhau, lại phụ thuộc vào chất lượng bức xạ.

Giả sử một ảnh chụp X quang có thể chấp nhận được với độ đen 2,5 được tạo ra bằng cách phơi chiếu phim A trong 30 giây ở 1mA và 130 keV. Bây giờ, cần phải kiểm tra bộ phận tiết này bằng Phim B. Liều chiếu có thể được điều chỉnh bằng cách làm theo phương pháp trên, miễn là hai đường cong đặc trưng của phim được tạo ra với chất lượng bức xạ như nhau. Trong ví dụ này, các đường cong đặc trưng của Phim A và B được hiển thị trên đồ thị hiển thị liều chiếu tương đối trên thang đo log. Liều chiếu tương đối tạo ra độ đen 2,5 trên phim A được tìm thấy là 68. Liều chiếu tương đối sẽ tạo ra độ đen 2,5 trên phim B được tính là 140. Liều chiếu tương đối của Phim B gấp khoảng hai lần so với Phim A, hay chính xác hơn là 2,1. Do đó, để tạo ra ảnh chụp X quang độ đen 2,5 với Phim B, liều chiếu phải là 30mAs nhân với 2,1 hoặc 62 mA.