Отсеивающие решётки

Отсеивающие решётки помещаются между пациентом и рентгеновской плёнкой для уменьшения рассеянного излучения, достигающего детектора (образующегося в основном за счёт эффекта Комптона), улучшая тем самым контрастность изображения.

Они состоят из параллельных полос материала с высоким ослаблением, такого как свинец, с промежутками, заполненными материалом с низким ослаблением, например углеродным волокном или органическим разделителем. Полосы могут быть ориентированы линейно или перекрёстно относительно своей продольной оси. Поскольку рассеянное излучение увеличивается у более крупных («толстых») пациентов и при больших размерах поля, решётки полезны в таких ситуациях для повышения контрастности изображения.

Характеристики

Рабочая эффективность решетки описывается растровым отношением (grid ratio), которое представляет собой отношение высоты свинцовых полос (h) к расстоянию между двумя полосами, то есть межполосному промежутку (D). Растровое отношение 5:1 обычно используется при 20-40 kVp (т. е. при маммографии), 8:1 — при методике 70-90 kVp, а 12:1 — при методике >90 kVp. Более высокое растровое отношение более эффективно снижает рассеянное излучение, однако такие решетки дороже и требуют более высокой дозы облучения.

Линейная плотность полос (также известная как частота решетки) (количество полос на см) рассчитывается как 1/(D+d), где d — толщина полосы. Обычно это значение составляет 30-80 полос (или линий решетки) на см. Низкая частота составляет от 40 до 50 полос на см, средняя частота — от 50 до 60 полос на см, а более 60 полос на см считается высокой частотой.

Первичное пропускание — это процент первичного излучения, прошедшего через отсеивающую решетку. В идеале решетка должна пропускать 100% первичного пучка, полностью задерживая рассеянное излучение. Первичное пропускание можно рассчитать путем измерения отношения интенсивности излучения при наличии решетки к интенсивности излучения без решетки, как показано ниже:

T_p=I₀/I'₀ x 100

где

T_p = прошедшее первичное излучение

I₀ = интенсивность с решеткой

I'₀ = интенсивность без решетки

Первичное пропускание также можно оценить по приведенной ниже формуле, предполагая, что геометрическое соотношение между анодом и решеткой выдержано точно, краевое срезание (grid cut-off) отсутствует, а первичное излучение не поглощается в промежутках между полосами решетки. Таким образом, процент площади поверхности межполосных промежутков будет соответствовать проценту пропускания первичного пучка, как показано в следующей формуле:

T_p=D/ (D+d) x 100

где

D = ширина межполосного промежутка

d = толщина полосы

Измеренное первичное пропускание всегда меньше расчетного первичного пропускания из-за допущений, приведенных выше.

Фактор Букки (также известный как фактор отсеивающей решетки) — это отношение падающего на решетку излучения к прошедшему излучению. Хотя фактор Букки аналогичен первичному пропусканию, описанному выше, существует одно важное отличие: фактор Букки учитывает пропускание как первичного, так и вторичного (рассеянного) излучения, что делает его более практичным для определения дополнительной экспозиции пациента, необходимой при переходе от методики без решетки к методике с решеткой для сохранения того же качества изображения. Формула для фактора Букки / фактора решетки:

Фактор Букки = падающее излучение / прошедшее излучение

Фактор решетки = необходимая экспозиция с решеткой / необходимая экспозиция без решетки

Если фактор Букки равен двум, параметры экспозиции также необходимо увеличить в два раза для сохранения прежнего качества изображения. Значение фактора Букки обычно варьирует от 3 до 5. Чем выше соотношение отсеивающего растра, тем выше фактор Букки. В то же время, чем выше энергия пучка излучения, тем более высокое соотношение растра или фактор Букки требуются для эффективного устранения рассеянного излучения.

Коэффициент улучшения контрастности (K) — это отношение контрастности с использованием растра к контрастности без него. Значение K обычно составляет от 2 до 4. Формула:

K = контрастность с растром / контрастность без растра

Коэффициент улучшения контрастности зависит от соотношения растра и содержания свинца в ламелях, которые играют ключевую роль в отсеивании рассеянного излучения и повышении контрастности. Чтобы сравнивать различные типы растров, другие влияющие на контрастность факторы должны контролироваться, например, kVp, размер поля, толщина фантома. Согласно Международной комиссии по радиационным единицам и измерениям, для сравнения различных типов отсеивающих растров следует использовать напряжение 100 kVp, большой размер поля и фантом толщиной 20 см.

Селективность растра (индекс селективности) измеряет способность отсеивающего растра пропускать первичное излучение, отфильтровывая рассеянное излучение, и определяется по следующей формуле:

Селективность растра = доля прошедшего первичного излучения / доля прошедшего рассеянного излучения

Долю прошедшего первичного излучения можно оценить по формуле D / (D+d), как описано выше. При этом рассеянное излучение измеряется в зависимости от кВ и растрового отношения. Типичные значения индекса селективности растра составляют от 6 до 12.

Типы

• виртуальный растр: физический растр не используется; новейшая разработка для подавления рассеянного излучения путем цифровой реконструкции рентгенограммы

• сфокусированные растры (большинство растров): ламели слегка наклонены под углом, ориентируясь в пространстве на фокус, поэтому их необходимо использовать на строго заданных фокусных расстояниях

• параллельный растр: используется для полей небольшого размера или на больших расстояниях

• подвижные решётки (также известные как решётки Поттера — Букки или возвратно-поступательные решётки): устраняют тонкие полосы от решётки, которые могут появляться на изображении при использовании сфокусированных или параллельных решёток; не могут использоваться при выполнении снимков на передвижных аппаратах

Применение

Отсеивающие решётки широко используются в рентгенографии, при этом соотношение решётки обычно выражается чётными числами, такими как 4:1, 6:1, 8:1, 10:1 или 12:1.

Обычно применяются при толщине исследуемой анатомической области >10 см:

• брюшная полость

• череп

• позвоночник (за исключением шейного отдела в боковой проекции)

• контрастные исследования

  • IVU (экскреторная урография)

  • RGU (ретроградная уретрография)

  • MCU (микционная цистоуретрография)

  • исследования с бариевой взвесью (включая шейный отдел в боковой проекции)

• молочная железа (маммография): используется решётка с соотношением 4:1

История и этимология

Отсеивающие решётки были разработаны Gustav Bucky (1880–1963), немецко-американским рентгенологом, запатентовавшим неподвижную решётку в 1913 году. Вскоре после своего первоначального изобретения Bucky представил подвижную решётку, чтобы преодолеть недостатки, присущие статическому устройству.

Два американских рентгенолога независимо от Bucky также пришли к идее создания подвижной решётки. Это были Eugene W Caldwell (1870–1918), рентгенолог и квалифицированный инженер, получивший патент на автоматическое устройство синхронизации для перемещения решётки, и Hollis E Potter (1880–1964), который первым представил эту разработку на научном мероприятии, а именно на зимнем заседании Центрального отделения American Roentgen Ray Society (ARRS) в феврале 1915 года. 

См. также

• срезание излучения решёткой (grid cutoff)