Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,118

THE IMPACT OF MEDICAL X-RAY PROCESSING ON IMAGE QUALITY

Azizov I.K. 1 Tlupova M.M. 1 Katsibaeva A.K. 1
1 Kabardino-Balkarian State University name after K.M. Berbekov
В данной работе поляризационным микроскопом с цифровой USB-камерой исследованы синечувствительные медицинские рентгеновские пленки Super RX и Retina XBE, обработанные (проявленные и закрепленные) ручным и автоматическим способами. Рентгеновские снимки обрабатывались с помощью специализированного программного обеспечения ToupVievTM. Приведены снимки участков пленок, экспонированные одинаковыми дозами рентгеновского излучения, а также гистограммы яркости этих участков и их прозрачность для пленки Retina XBE. Полученные значения прозрачности для обеих рентгеновских пленок, обработанных вручную, выше, чем при автоматическом способе обработки, что подтверждает более контрастное, более четкое изображение при автоматической обработке. Результаты позволяют говорить о влиянии метода обработки медицинских рентгеновских пленок на качество изображения.
In this paper medical blue-sensitive X-ray films Super RX and Retina XBE have been studied with a polarizing microscope with a digital USB-camera , the were processed by aplication the manual and automatic methods. X-ray films were processed using specialized software ToupViewTM. Shows photographs portions films exposed by identical doses of X-rays and the luminance histogram of these sections and their transparency to the film Retina XBE. The values obtained for the two X-ray transparent films treated manually higher than when the automatic method of treatment, which confirms the higher contrast, clearer image in automatic processing. The results suggest the influence of the method of processing of medical X-ray image quality.
medical x-ray film
manual processing
automatic processing
a polarizing microscope
a digital camera
a histogram
1. Azizov I.K., Belimgotov B.A., Kardanova Z.I., Tsipinova A.KH., Erzhibova F.A. O roli fotograficheskoy zhelatiny, v formirovanii svetochuvstvitelnosti mikrokristallov galogenidov serebra // Fundamentalnyye issledovaniya. 2015. no. 2, chast 16. рр. 3518–3523
2. Golovkova S.I., Ryudiger YU. Izmeneniya v sensitometricheskikh parametrakh meditsinskikh rentgenograficheskikh plenok. Chast 1.Otsenka pri avtomaticheskom sposobe obrabotki // Meditsinskaya tekhnika 2013. no. 5. рр. 37–39.
3. Golovkova S.I., Ryudiger YU. Izmeneniya sensitometricheskikh parametrov meditsinskikh rentgenograficheskikh plenok. Chast 2. Otsenkapri ruchnoy obrabotke // Meditsinskaya tekhnika.– 2013. no. 6. рр. 21–25.
4. Kartuzhanskiy A.L., Azizov I.K. Spektralnyye i kineticheskiye razlichiya lyuminestsentsii fotograficheskikh zhelatin raznykh tipov // Zhurnal prikladnoy spektroskopii. 1973. T.19, no. 5. рр. 872.
5. Mikhaylov A.N.Sredstva I metody sovremennoy rentgenografii:Prakt.ruk-vo.Mn.:Bel.nauka. 2000. 242 р.
6. Mikhaylov A.N.,Abelskaya I.S. Malevich E.E. Obespechenie kachestva rentgenovskogoizobrazheniyapri nailuchshem radiatsionnom riske // Meditsinskie novosti. 2005. no. 12. рр. 28–31.
7. Razrabotka i proizvodstvo mikroskopov // Spetsializirovannoye programmnoye obespecheniye ToupView™. URL: http:// labor-microscopes.ru/production/programmnoe-obespechenie/the-software-product-toupview.html (data obrashcheniya 18.10.2015).

Медицинская рентгеновская пленка имеет сложный состав и структуру. Состоит она из нескольких слоев: основы (специальный визуально прозрачный синтетический материал), светочувствительного слоя или фотографической эмульсии (галоидная соль серебра) и защитного слоя (желатин с небольшим количеством примесей [1, 4]).

В отличие от обычной фотопленки фоточувствительная эмульсия в рентгеновских пленках наносится на обе стороны основы, что увеличивает контрастность и плотность изображения на рентгеновских снимках. Качество рентгеновского изображения на практике оценивается по его информативности. Прямая рентгенография по качеству изображения и информативности намного превосходит цифровые лучевые методы получения изображений [5, 6]. На качество полученных изображений могут повлиять не только состав пленок, технические параметры при рентгенографии, но также и метод их обработки. Одним из факторов, определяющих качество рентгеновского снимка, является его контрастность, которая определяется плотностью почернения (или прозрачностью) снимка. Целью данной работы было сравнение снимков экспонированных рентгеновских пленок, обработанных в проявочной машине и вручную.

Материалы и методы исследования

Для исследования мы использовали две синечувствительные медицинские рентгеновские пленки: Super RX (Fujifilm, Япония) и Retina XBE (США). Обе пленки являются универсальными для общей рентгенологии и обеспечивают высокое качество изображения. Содержание серебра в пленке Super RX составляет 2,6 г/м2, а для Retina XBE 2,3 г/м2. Исследования сенситометрических параметров рентгеновских медицинских пленок [2, 3] также позволили их рекомендовать для применения в общей рентгенографии независимо от способа обработки. Обработка обеих пленок может проводиться как в проявочных машинах, автоматически при стандартных и ускоренных циклах, так и вручную в баках при комнатной температуре. Пленки адаптированы к отечественным и импортным химреактивам без потери качества изображения. Пленки обрабатывались реактивом Ренмед-К для ручной обработки и Kodak X-Omat EXII для автоматической обработки. Обработка рентгеновских снимков проводилась в строго заданных рекомендованным режимом обработки условиях. Автоматическая обработка вынуждает выполнять это правило. Ручная обработка проводилась с учетом зависимости времени обработки от температуры. С помощью поляризационного микроскопа с цифровой USВ-камерой нами исследовались эти рентгеновские пленки.

Результаты исследования и их обсуждение

Поляризационный микроскоп предназначен для исследования непрозрачных объектов в отраженном свете, поляризационном, а также прозрачных объектов в проходящем свете при малых величинах. Микроскоп позволяет выявлять неоднородности структуры в поляризованном свете, визуализацию изображения объекта в поляризованных лучах для физических исследований.

К микроскопу подключена цифровая USB-камера ТС-5 – это новая оптическая система с полным многослойным просветлением и функцией улучшения частотно-контрастной характеристики изображения, для получения большей яркости и контраста. Изображение яркое и четкое даже на периферийныx участках поля зрения. Система разработана для микроскопов с учетом их специфических особенностей. Цифровая USB-камера ТС-5 имеет широкое поле зрения, совпадающее с полем зрения микроскопа.

Полученный рентгеновский снимок обрабатывался с помощью специализированного программного обеспечения ToupView™ [7]. Программное обеспечение (ПО) ToupView™ предназначено для обеспечения визуализации изображений в составе микроскопов и других оптических приборов. Данное ПО осуществляет поддержку семейства цифровых камер серии «Ucam», разработанных и изготавливаемых для использования в световых оптических приборах и микроскопах. Цифровая камера монтировалась непосредственно в окулярную трубку микроскопа. Монтировка, а также согласование оптических параметров визуального и «цифрового» изображения на микроскопе осуществляется с помощью специального оптико-механического адаптера. Русифицированное ПО ToupView™ обеспечивает рабочий интерфейс на русском языке и позволяет управлять процессом получения и захвата изображения, сохранять и обрабатывать полученные изображения в разных форматах. Полученное изображение дальше обрабатывалось программой «Микро-КБГУ 01», предназначенной для исследования непрозрачных объектов в отраженном свете, а также прозрачных в проходящем свете при малых увеличениях.

С помощью программы «Микро-КБГУ 01» построены гистограммы яркости изображений участков экспонированных рентгеновских пленок Super RX и Retina XBE и рассчитана их прозрачность D, равная отношению проходящего светового потока к падающему световому потоку и выраженная в процентах. Гистограмма яркости – это график статистического распределения элементов цифрового изображения с различной яркостью, в котором по горизонтальной оси представлена яркость, а по вертикали – относительное число пикселей с конкретным значением яркости в выделенном участке изображения. Максимальному значению интенсивности пикселей присваивается уровень градации интенсивности 255 (белый цвет), самому темному – значение 0 (черный цвет). Программа «Микро-КБГУ 01», суммируя яркости всех пикселей изображения пленки, рассчитывает прозрачность изображения.

pic_1.tif

Рис. 1. Снимок рентгеновской пленки Retina XBE ручной обработки

pic_2.tif

Рис. 2. Гистограмма рентгеновской пленки Retina XBE ручной обработки

pic_3.tif

Рис. 3. Снимок рентгеновской пленки Retina XBE автоматической обработки

Для каждой рентгеновской пленки были сделаны по два снимка при одинаковой дозе облучения, один из которых обрабатывался вручную в баках, а другой в проявочной автоматической машине. На рис. 1–4 представлены снимки участков рентгеновской пленки Retina XBE и их гистограммы, а также значения прозрачности этих пленок. Мы получили, что прозрачность пленки Retina XBE, обработанной вручную, выше, чем при автоматическом способе обработки, что подтвердилось и гистограммами пленки Super RX.

В таблице приведены значения прозрачности разных участков обеих медицинских рентгеновских пленок, экспонированных при одинаковых условиях и обработанных ручным и автоматическим способами.

pic_4.tif

Рис. 4. Гистограмма рентгеновской пленки Retina XBE автоматической обработки

 

Прозрачность пленки

Ручная обработка

Автоматическая обработка

Разные участки пленки Super RX

15,16 %

5,57 %

15,69 %

9,19 %

17,04 %

7,62 %

Разные участки пленки Retina XBE

14,47 %

6,88 %

16,14 %

10,21 %

13,11 %

10,81 %

Заключение

Существующие способы обработки рентгеновских пленок (автоматическая и ручная) позволяют установить диагноз с той или иной степенью точности. Проведенные в работе измерения на разных рентгеновских пленках показали, что прозрачность медицинских пленок, обработанных вручную, выше, чем при обработке автоматическим способом. Это свидетельствует о том, что обработанные в проявочной машине пленки дают более контрастные изображения. Рентгеновский снимок при автоматической обработке позволяет не только быстро поставить диагноз, облегчить процесс обработки, но и улучшить качество полученного снимка.