La gestione digitale delle immagini in Radiologia dalla pellicola al PACS dott. C.Lazzara NB. Le sezioni con il simbolo * sono quelle viste a lezione INDICE * Introduzione- Sistemi Informativi in Radiologia * Sistema Informativo Ospedaliero * Sistema Informativo Radiologico Capitolo 1- Funzionalità del RIS(Sistema Informativo Radiologico) 1.1 * Richiesta d esame 1.2 * Gestione dell agenda radiologica 1.3 * Accettazione5 1.4 * Esecuzione dell esame 1.5 * Refertazione 1.6 * Archiviazione 1.7 * Statistiche di natura amministrativa 1.8 * Verifica di qualità 1.9 * Gestione della manutenzione delle apparecchiature Capitolo 2- Immagini Analogiche e Digitali 2.1 Qualità dell immagine 2.2 Vantaggi delle immagini digitali 2.3 Acquisizione 2.4 Pellicole 2.5 Piastre a fosfori a memoria 2.6 Amplificatori di brillanza 2.7 Altri tipi di detettori 2.8 Digitalizzazione delle pellicole tradizionali 2.9 Generalità sulle tecniche di compressione delle immagini radiologiche digitali
Capitolo 3- Il PACS 3.1 * Architettura 3.2 * L archivio digitale 3.3 * Interfacce standard nella trasmissione digitale di dati ed immagini 3.4 * Workstations (Stazioni di lavoro) 3.5 Tipologie di PACS 3.6 Installazione del PACS Capitolo 4- NETWORKS e PACS 4.1 Concetti correlati e aspetti tecnici sul funzionamento delle networks 4.2 Topologia delle Networks 4.3 Tecnologie delle Networks 4.4 Le Networks locali (LAN) 4.5 Le Networks vaste (WAN) 4.6 Servizi integrati digitali di rete (ISDN) 4.7 Modelli di Networks applicati al PACS 4.8 Networks esterne e interne applicate al PACS Conclusioni Bibliografia INTRODUZIONE SISTEMI INFORMATIVI IN RADIOLOGIA I sistemi informativi, in genere, hanno la funzione di coordinare la raccolta, la gestione, la presentazione e lo scambio di informazioni. In una organizzazione, quale un ospedale o un reparto di radiologia, un sistema informativo ha il fine di consentire la gestione delle informazioni utili per comprendere lo stato di funzionamento dell'organizzazione stessa; un sistema informatico è la componente automatizzata del sistema informativo. Nell'accezione normale si tende a sfumare le distinzioni tra sistema informativo e sistema informatico perché non sembra possibile che l'uno possa esistere senza l'altro. D'altra parte un sistema informatico risulta del tutto inutile, se non esiste prima una corretta e precisa opera di raccolta dell'informazione: in molti casi la mancanza o l'inesattezza delle informazioni è dovuta a deficienze organizzative, e non a quelle del sistema informatico. All'interno dell'ospedale, la Radiologia è probabilmente il reparto nel quale si fa maggiore uso di tecnologie avanzate: fra queste, appunto, l'informatica occupa un posto di primo piano. Fatte queste dovute precisazioni, veniamo ora a focalizzare l'attenzione sui sistemi
informativi in radiologia, considerati unitamente ai dispositivi hardware e software utilizzati per il trattamento elettronico dell'informazione. All'interno di un ideale sistema informativo integrato per la radiologia, dovrebbero essere presenti le seguenti funzionalità: * acquisizione in formato digitale delle immagini fornite dalle diverse apparecchiature diagnostiche e dei dati ad esse associati; * elaborazione ed archiviazione di informazioni relative ai diversi momenti della storia clinica del paziente; * condivisione in rete di tutte le informazioni di utilità clinica ed amministrativa. Attualmente esistono tre sistemi informativi sanitari: - Sistema Informativo Ospedaliero (HIS); - Sistema Informativo Radiologico (RIS); - Sistema per l'archiviazione e la Comunicazione delle Immagini (PACS). Tra questi tre distinti sistemi sono state delineate diverse forme di collegamento: 1. I tre sistemi sono del tutto indipendenti tra loro anche se sono in grado di scambiarsi alcune classi di dati; 2. Il RIS è un sottosistema dello HIS, mentre il PACS, per la sua vocazione prevalente alla gestione delle immagini, è un sistema indipendente (esiste comunque un interscambio di dati); 3. Il PACS ed il RIS sono integrati all'interno dello HIS. Quest'ultima soluzione è ancora non sufficientemente perfezionata dal momento che RIS e PACS non hanno conosciuto uno sviluppo simultaneo ed omogeneo: di conseguenza essi sono attualmente sistemi quasi sempre distinti, spesso con limitate possibilità di interscambio di dati. Negli ultimi anni, tuttavia, molti centri di ricerca e gran parte delle industrie radiologiche hanno profuso un notevole impegno per rendere possibile una sempre più efficace integrazione tra RIS e PACS. Sistema Informativo Ospedaliero Un Sistema informativo Ospedaliero (HIS, Hospital Information System) ha lo scopo di gestire in modo unitario le informazioni necessarie per i vari aspetti della vita di un ospedale In realtà solo pochi sistemi riescono ad assolvere compiutamente a questa funzione: generalmente gli aspetti più curati sono quelli amministrativi. Meno spesso lo HIS si fa carico della gestione centralizzata degli appuntamenti per procedure diagnostiche. In pratica gli HIS oggi installati sono sistemi prevalentemente orientati a finalità amministrativo - finanziarie e non rivestono che scarsa o nulla utilità sul piano sanitario. Per quanto riguarda i contenuti informativi gestiti dal sistema, in generale in uno HIS esistono tre principali classi di dati, quelli relativi ai pazienti (anagrafica del paziente, storia amministrativa e clinica, etc.), quelli relativi alle attività (servizi che la struttura ospedaliera fornisce ai pazienti: giorni di ricovero, esami diagnostici, prestazioni terapeutiche, etc.), quelli relativi alle risorse (personale, attrezzature, risorse finanziarie). Questo insieme di dati viene utilizzato a livello operativo, per assistere il personale sanitario e amministrativo nello svolgimento dell'attività quotidiana, a livello di gestione, per pianificare l'organizzazione dell'attività ed analizzare il lavoro svolto, a livello di coordinamento e supervisione, per ottenere informazioni ancora più aggregate. Sistema Informativo Radiologico Il Sistema Informativo Radiologico (RIS, Radiological Information System)[1] è un sottoinsieme dello HIS, dal momento che ha il compito di gestire le informazioni generate nel reparto di radiologia, all'interno della struttura ospedaliera. In particolare il RIS si fa carico della prenotazione e accettazione dei pazienti in radiologia, di aspetti logistici (occupazione, sale, personale, materiale), della refertazione, dell'archiviazione dei referti e delle pellicole. CAPITOLO 1 FUNZIONALITA' DEL RIS (SISTEMA INFORMATIVO RADIOLOGICO)
Come già accennato, il RIS ha la finalità di contribuire alla raccolta, alla gestione ed alla presentazione delle informazioni prodotte nel reparto di Radiologia.[1] Di seguito sono sinteticamente riportate le principali fasi nelle quale interviene il RIS nel corso del ciclo operativo radiologico. 1.1 Richiesta d'esame L'arrivo in Radiologia della richiesta d'esame attiva i processi del RIS, che si incarica della raccolta di una serie di informazioni amministrative e di interesse clinico. Tra le informazioni di tipo amministrativo rientrano : l'anagrafica del paziente, il tipo di esame da effettuare, l'operatore e la sala, la presenza di eventuali vincoli temporali all'effettuazione dell'esame (esame urgente o di routine). Questi dati possono essere raccolti direttamente dal paziente o acquisiti da altri sistemi informativi: ad esempio, il nome ed il cognome del paziente possono essere recuperati dal sistema informativo dell'anagrafe del Comune di residenza, oppure il tipo di esame da effettuare può esistere all'interno del Sistema Informativo Ospedaliero. Un caso particolare di acquisizione automatizzata dei dati è quello permesso da carte magnetiche eventualmente possedute dai pazienti, così come avviene utilizzando carte bancomat o carte di credito. La seconda classe di dati raccolti dal RIS in questa fase è rappresentata dalle informazioni di interesse clinico che riguardano essenzialmente il quesito, ovvero la ragione per la quale l'esame viene richiesto. 1.2 Gestione dell'agenda radiologica La fase successiva gestita dal RIS è l'aggiornamento dell'agenda sulla base delle risorse disponibili: sale, apparecchi, personale. Il RIS ricerca all'interno dell'archivio (situato nel server centrale) l'eventuale presenza di dati precedenti, riguardanti il paziente in questione (prenotazione, accettazione, referti), utili per rilevare incompatibilità tra esami o segnalare l'avvenuta esecuzione dell'esame richiesto. A seguito di tali operazioni il RIS elabora un appuntamento e produce un foglio informativo, che viene consegnato al paziente o inviato al reparto, in cui è suggerita la preparazione necessaria per gli specifici esami richiesti. 1.3 Accettazione L'arrivo del paziente, che si presenta per eseguire l'esame diagnostico fornisce al RIS un'ulteriore occasione per correggere o integrare i dati raccolti fino a quel momento. Questi elementi, raccolti prima dell'esame, possono anche avere lo scopo di perfezionare il processo di autorizzazione all'esecuzione dell'esame (che viene effettuato solo dopo avere verificato la congruità dell'esame rispetto al quesito, ed escluso la presenza di controindicazioni relative o assolute). Se l'esame viene definitivamente autorizzato, attraverso il RIS si provvede all'accettazione del paziente all'esame (da distinguere da quella allo sportello, con significato puramente amministrativo). Quando le apparecchiature diagnostiche digitali (Angiografia, TC, RM, etc.) sono collegate con il RIS per mezzo di un protocollo dedicato, definito dallo standard DICOM con il termine "worklist management", l'immissione dei dati del paziente avviene automaticamente, senza l'intervento dell'operatore. Questo passaggio automatico di dati tra RIS e apparecchiature consente di evitare errori in grado di portare ad un disallineamento delle informazioni. 1.4 Esecuzione dell'esame Questa fase coincide con la produzione delle immagini diagnostiche e dei dati associati. Negli ultimi tempi si è affermata la tendenza a considerare i dati relativi alla tecnica di acquisizione delle immagini come parte integrante dell'intero esame. Dati ulteriori che fanno parte delle informazioni relative alla tecnica di esame sono quelli di tipo procedurale, come la posizione del paziente e l'eventuale uso e modalità di somministrazione del mezzo di contrasto. Se le immagini sono in formato DICOM tali dati possono essere forniti al RIS in modo diretto, senza l'utilizzo aggiuntivo
di file per evitare la frammentazione dello studio. Infatti lo standard prevede che in uno spazio predefinito del file immagine (definito header) vi siano riportate informazioni di tipo alfanumerico che oltre all'anagrafica del paziente includono anche informazioni di tipo tecnico e procedurale. 1.5 Refertazione Dopo l'effettuazione dell'esame, la fase dell'interpretazione delle immagini e della produzione del referto viene assistita dal RIS con le seguenti modalità: * Compilazione di una lista di refertazione, che consente di stabilire la priorità di refertazione, per esempio in funzione del reparto inviante o del radiologo refertante; * Visualizzazione degli esami precedentemente eseguiti dal paziente (la cosiddetta "scheda radiologica"); * Visualizzazione dei referti degli esami precedenti archiviati in forma elettronica; Il referto presenta di solito una struttura di questo genere: 1. descrizione dell'esame effettuato (questa informazione viene normalmente prodotta automaticamente dal RIS); 2. codice dell'esame ; 3. descrizione dei segni radiologici rilevati sull'immagine; 4. ipotesi diagnostica e diagnosi differenziale; 5. codifica diagnostica; Anche nella parte più strettamente clinica, il RIS può offrire un contributo nella compilazione del referto grazie alla possibilità di richiamare testi pre - memorizzati in funzione del tipo di patologia. In alcuni casi l'immissione di testi liberi può essere eseguita direttamente dal RIS mediante moduli dedicati che permettono l'imput vocale, cioè, che sono capaci di interpretare il parlato del radiologo e di trasformarlo in un file di testo. 1.6 Archiviazione Per quanto riguarda l'archiviazione, il RIS provvede alla conservazione dell'informazione testuale raccolta e generata nel corso del processo diagnostico. Per l'archiviazione delle immagini il sistema informativo utilizzato è rappresentato dal PACS. Generalmente il RIS mantiene per almeno un anno tutti i referti su memorie "in linea". Successivamente il referto viene collocato su un supporto fuori linea (cioè accessibile grazie all'intervento di un operatore che recupera manualmente il supporto di memoria e lo inserisce nel lettore). La progressiva riduzione del costo delle memorie digitali peraltro sta determinando un progressivo abbandono dell'archiviazione fuori linea, con il mantenimento di tutto l'archivio dei referti in linea, in modo che sia immediatamente disponibile. 1.7 Statistiche di natura amministrativa Negli ultimi anni l'aziendalizzazione delle strutture ospedaliere ha promosso ulteriormente l'adozione del RIS presso tutti i reparti di Radiologia. Infatti la necessità di documentare in modo analitico l'attività lavorativa è resa più stringente dal fatto che l'introduzione dei budget richiederà la precisa identificazione del numero e della tipologia degli esami eseguiti e l'attribuzione degli stessi ai diversi reparti all'interno dell'ospedale. 1.8 Verifica di qualità Un RIS di moderna concezione non può limitarsi alle pur fondamentali attività fin qui accennate: in effetti vi sono funzioni in passato considerate "avanzate", che oggi sono divenute indispensabili. Un esempio è quello del coinvolgimento del RIS nella verifica della qualità delle diagnosi radiologiche prodotte. È evidente che al RIS non viene richiesto di effettuare direttamente tale verifica, piuttosto di aiutare i radiologi a seguire dopo la refertazione, il decorso clinico dei pazienti esaminati ed a confrontare tali risultati con la diagnosi radiologica originariamente formulata. Sulla base del grado di concordanza tra la diagnosi radiologica e la diagnosi definitiva alla luce dei dati della biopsia, dell'intervento chirurgico, dell'autopsia, ovvero del follow-up, è possibile stabilire la "perfomance" diagnostica dei singoli operatori e del reparto nel suo insieme e, al tempo stesso, è possibile
realizzare un archivio didattico di casi verificati. 1.9 Gestione della manutenzione delle apparecchiature Una caratteristica molto importante del RIS è quella di essere capillarmente distribuito nel reparto, con una serie di stazioni di lavoro in rete, alle quali hanno accesso tutte le figure professionali presenti. Pertanto, tra le funzioni che il RIS può svolgere, soprattutto in considerazione della frequente interazione da parte di tutto il personale, un esempio di particolare interesse è rappresentato dalla raccolta tramite il RIS delle informazioni necessarie per la gestione ottimizzata delle apparecchiature presenti nel reparto, con particolare riguardo al monitoraggio della manutenzione. Infatti, al sistema possono essere notificate per ogni apparecchiatura, il relativo stato d'uso, il carico di lavoro, i tempi di fermo - macchina, etc. È ben noto che una gestione efficiente delle attrezzature radiologiche non può prescindere da un'accurata sorveglianza della loro manutenzione. Ciò non solo in ragione dell'importanza di disporre di apparecchiature che siano sempre in condizioni ottimali per il lavoro clinico, ma anche nel quadro di una gestione attenta alle risorse, visto che il costo dei contratti di manutenzione incide in modo rilevante sulla spesa. È quindi essenziale accertarsi che la manutenzione delle apparecchiature diagnostiche sia adeguata sul piano tecnico e al tempo stesso su quello economico. A tale scopo un possibile approccio metodologico è quello basato sull'utilizzazione del RIS per la raccolta e la gestione dei dati relativi allo stato di manutenzione delle varie apparecchiature. Per consentire tale raccolta di dati è necessario predisporre all'interno del RIS di una "scheda di monitoraggio" per ciascuna apparecchiatura. La scheda deve riportare le seguenti informazioni: * notizie che consentano l'identificazione univoca dell'apparecchio (modello, numero di inventario, matricola, etc.) e dati sulla Ditta incaricata della manutenzione (codice Ditta, indirizzo, numero verde, nominativo della persona di contatto, etc.): tali informazioni costituiscono un pro - memoria utile per la rapida attivazione delle procedure di chiamata, nel caso sia necessaria la richiesta di un intervento di manutenzione post - danno; * dati relativi al contratto di manutenzione (tipo di contratto, numero di interventi di manutenzione preventiva previsti, tempi di risposta degli interventi post-danno, pezzi di ricambio inclusi nel contratto, etc.); * calendario degli interventi di manutenzione preventiva; * "diario" degli interventi post-danno (data e tipo di intervento, ore di fermo-macchina, utilizzazione di eventuali pezzi di ricambio, etc.). Sulla base dei dati registrati per ogni apparecchiatura il RIS deve essere in grado di innescare una serie di azioni quali la "chiusura" automatica delle sale diagnostiche interessate da interventi di manutenzione preventiva, la raccolta dei dati riguardanti gli interventi post - danno effettuati e la elaborazione di statistiche relative alla funzionalità delle apparecchiature. Grazie a questi dati è possibile verificare l'efficienza funzionale delle singole apparecchiature, con possibilità di documentare esattamente le ore di fermo macchina, il numero e il costo degli interventi di manutenzione. Ciò è di particolare interesse nel caso di apparecchiature obsolete, per le quali è possibile analizzare la tipologia dei guasti più frequenti ed i pezzi di ricambio utilizzati, ottenendo utili indicatori per la valutazione di convenienza economica di una eventuale sostituzione. CAPITOLO 2 IMMAGINI ANALOGICHE E DIGITALI
Sino dalla scoperta dei raggi X, nel 1895, le immagini vengono usate in medicina come strumento utile per raggiungere la diagnosi, in quanto possono consentire il riconoscimento da parte del radiologo di uno stato fisiologico o patologico. Le immagini diagnostiche sono definite come la rappresentazione grafica di un segnale che proviene dal paziente, in modo spontaneo o in seguito all'applicazione di uno stimolo, la cui sorgente può essere esterna o interna nei confronti del paziente stesso. Esse vengono comunemente suddivise, in prima istanza, in immagini analogiche e immagini digitali. Le immagini analogiche sono caratterizzate dal fatto che il rivelatore del segnale proveniente dal paziente è anche il supporto sul quale direttamente l'immagine si forma e che ne consente la visualizzazione.[2] L'esempio più diffuso di immagine analogica è quella radiografica, per la quale il supporto è rappresentato dalla pellicola.[2] Quest'ultima, in rapporto alla sua non volatilità (il segnale rilevato e visualizzato sotto forma di immagine è stabile nel tempo) può essere impiegata anche come mezzo di archiviazione. Altro esempio di immagine analogica è quella che si forma sul monitor televisivo di un sistema di radioscopia: in questo caso l'immagine viene resa fruibile in modo dinamico. Il monitor dal canto suo, è un ottimo supporto per la visualizzazione di immagini in movimento, ma non può ovviamente avere alcun ruolo nell'archiviazione delle immagini. Le immagini digitali sono caratterizzate dal fatto che il segnale, prima di essere utilizzato per la generazione dell'immagine, subisce un processo di quantizzazione, in modo che solo un numero discreto di valori possa essere rappresentato sull'immagine finale.[2] Le immagini digitali si distinguono secondo che siano acquisite all'origine con sistemi digitali o, al contrario, siano il risultato di una conversione analogico - digitale da pellicole radiologiche o da immagini video. Anche le immagini di radiologia convenzionale, se sottoposte a tale conversione, possono quindi essere trasformate in digitali dopo la loro acquisizione, e vengono in questo caso definite "sdigitalizzate". La conversione analogico - digitale consiste, allo stato attuale, nell'applicazione di un campionamento spaziale, che definisce la risoluzione spaziale della immagine digitalizzata, e di una quantizzazione della scala dei grigi. Quest'ultima è ritenuta responsabile della significativa perdita di qualità dell'immagine cui si assiste passando da una immagine analogica al suo corrispettivo digitalizzato. 2.1 Qualità dell'immagine L'immagine digitale può essere definita come una tabella bidimensionale di numeri interi non negativi, ciascuno dei quali può essere rappresentato all'interno di una casella definita "picture element" o pixel. L'immagine digitale può cioè essere vista come una griglia, un reticolo di quadratini, denominati pixel, all'interno di ciascuno dei quali è allocato un numero che esprime il valore del parametro considerato in quel punto; nella rappresentazione geometrica il pixel assume la forma di un piccolo quadrato nel contesto del quale la gradazione di grigio o la tonalità di colore riprodotta è uniforme. L'insieme dei pixel viene definito matrice. Le dimensioni della matrice definiscono il numero dei pixel per ognuna delle assi cartesiane: es. 256x256, 512x512, etc. Questi particolari valori numerici derivano dal fatto che tutte le scale informatiche non si basano sulla matematica decimale, bensì su quella binaria, che ha per unità elementare il "binary digit" o "bit". Questo, essendo fisicamente determinato da un microcircuito in cui passa o non passa corrente, può assumere solo due valori: 0 oppure 1. I multipli del bit codificano perciò numeri che sono potenze di 2. Ad esempio il più usato, il Byte, è una stringa di 8 bit, può codificare 256 diversi valori (da 0 a 255) e rappresenta l'unità di codifica di un determinato carattere. Il pixel è quindi la più piccola regione dell'immagine che può avere un determinato valore numerico espresso in termini binari, all'interno della quale regione il valore numerico considerato si mantiene costante. In termini generali, le immagini computerizzate (sia digitali che digitalizzate) sono quindi ottenute tramite l'attribuzione di valori numerici discreti ad ogni pixel di cui è composta la matrice. Perciò l'immagine digitale risultante è data da un insieme bidimensionale di numeri interi f(x, y), dove x identifica le righe e y le colonne all'interno di una matrice. Il numero delle righe e delle colonne è rilevante per la definizione della qualità dell'immagine: infatti tanto più ampia è la matrice, tanto
maggiormente l'immagine computerizzata si avvicina alla realtà (nel caso delle immagini digitali) o all'immagine analogica originale (nel caso delle immagini digitalizzate). Nelle immagini digitali, il valore funzionale del pixel (cioè il livello di grigio) varia in funzione delle diverse proprietà fisiche delle strutture che compongono il campione studiato. Il secondo aspetto che dovrebbe essere valutato nel considerare le immagini digitali è l'intervallo di valori f (x, y) che il pixel può avere. Questo intervallo può essere di 0-255 (8 bit), 0-1023 (10 bit), o 0-4095 (12 bit). Tanto più alto è il numero di bit disponibile per la rappresentazione della scala dei grigi, tanto migliore è il range dinamico dell'immagine, o in termini radiologici, la sua "risoluzione di contrasto". Moltiplicando il numero globale di pixel contenuti nell'immagine per il numero di bit sfruttati per rappresentare i diversi livelli di grigio in ogni pixel, si ottiene il numero di bit necessari per la codifica di un'immagine.[2] Dato che le immagini di qualità elevata sono usualmente di matrice ampia ed hanno un notevole range dinamico, al fine di ridurre i problemi di ordine pratico accennati prima, sono stati proposti diversi metodi di compressione. In funzione della possibilità di ottenere di nuovo immagini di qualità pari a quella originaria, tali metodi sono stati classificati in: - metodi di compressione reversibile ("error free encoding"), che sono rappresentati da tecniche molto vantaggiose nel caso di immagini "vettoriali", quali grafici e immagini sintetiche, purtroppo non altrettanto valide per le immagini radiologiche (in questo caso il rapporto di compressione di solito non va oltre 1: 3); - metodi di compressione irreversibile, che sono estremamente efficienti e permettono di utilizzare elevati rapporti di compressione ma che introducono una distorsione nelle immagini decodificate. D'altro canto per determinare la qualità dell'immagine non è sufficiente valutare semplicemente la grandezza della superficie e l'ampiezza dello spettro di livelli di grigio. Un altro parametro assai importante è infatti rappresentato dall'istogramma che costituisce la rappresentazione in forma grafica della frequenza dei livelli di grigio effettivamente riscontrata nei pixel di cui è composta un'immagine digitale. 2.2 Vantaggi delle immagini digitali A parte la trasmissione elettronica e l'archiviazione digitale, un altro importante vantaggio delle immagini digitali è rappresentato dalla possibilità di una loro agevole elaborazione. Le immagini analogiche possono essere "elaborate", cioè modulate in funzione di una precisa finalità diagnostica, solo prima della loro acquisizione. Ciò viene fatto mediante la selezione dei parametri più appropriati. Nel caso delle immagini digitali invece l'elaborazione ha assai più ampie possibilità di impiego. In particolare vanno ricordate sia le funzioni di visualizzazione che le tecniche di elaborazione. Queste ultime sono usate per la riduzione del rumore ("filtering") e per le ricostruzioni ("reformatting" e "rendering"). Le funzionalità di visualizzazione, comprendono: - variazione dell'ampiezza e del livello della finestra dei livelli di grigio ("windowing"); - inversione della scala dei grigi ("image reverse"); - ingrandimento di particolari ("zooming"); - scorrimento dell'immagine sul monitor ("scrolling"); - misurazioni (per la precisa definizione di distanze, aree, livelli di grigio, intensità del segnale, densità, ecc.). Grazie all'utilizzazione di questo insieme di tecniche, le immagini digitali arrivano a consentire, anche in presenza di una minore risoluzione spaziale, una pari o maggiore efficienza diagnostica rispetto alle immagini analogiche, proprio in relazione alla flessibilità e interattività della presentazione. 2.3 Acquisizione La pellicola con strato fotosensibile di alogenuro d'argento è il sistema oggi ancora più utilizzato per la rilevazione delle radiazioni in campo medico. Il processo di formazione dell'immagine latente sulla pellicola radiografica e la successiva rivelazione sono operazioni molto semplici, in gran parte automatizzate e con buoni risultati complessivi. L'acquisizione dell'immagine su pellicola radiografica è un procedimento di tipo analogico, irripetibile (sullo stesso supporto) e soprattutto immodificabile nel tempo (validità della documentazione). I maggiori pregi di questo sistema sono
senza dubbio da ricercare in: costo contenuto, elevata risoluzione spaziale offerta, buona risoluzione di contrasto, grande diffusione e disponibilità di mercato. Molto più limitato che in passato è invece oggi l'utilizzazione delle piastre al Selenio per la xeroradiografia, una metodica che trova un sempre minor numero di indicazioni cliniche di elezione, vista la disponibilità di nuove tecniche a maggiore risoluzione spaziale o con migliori prestazioni diagnostiche complessive. Alcune tecniche radiologiche speciali di moderna concezione, come la TC o la RM, sono state subito proposte con sistemi di acquisizione, elaborazione, archiviazione e presentazione dell'immagine di tipo digitale. Ma per la radiologia classica il passaggio al digitale è un'operazione ancora lunga, che richiede certamente molti anni per il suo completamento. Rimanendo in tema di acquisizione di immagini, non più in forma analogica, ma digitale, sono attualmente allo studio o già operanti nella pratica clinica una serie di sistemi e tecnologie che comprendono speciali pellicole radiografiche, piastre e fosfori a memoria, piastre al Selenio amorfo, cassette con gas ionofori, sistemi a fotodiodi, amplificatori di brillanza digitalizzati, ecc. 2.4 Pellicole E' certamente poco noto che la pellicola radiografica classica venga oggi sperimentata anche come supporto primario di acquisizione di immagini digitali.[2] In questo caso l'immagine è ottenuta da una speciale pellicola che utilizza una particolare emulsione ad ampia gamma dinamica. Tale pellicola non è generalmente idonea per una lettura per trasparenza al diafanoscopio, ma può essere letta da un raggio laser, convertita in impulsi digitali e come tale, elaborata da un computer. Il sistema offre il vantaggio di utilizzare gli impianti e le tecniche preesistenti, ma non offre, attualmente, una elevata risoluzione sia spaziale che di contrasto. 2.5 Piastre a fosfori a memoria Attualmente le piastre a fosfori a memoria rappresentano il sistema di elezione di acquisizione in radiologia digitale.[2] La radiografia digitale e le piastre con fosfori sostituiscono sempre più frequentemente l'accoppiata schermo - pellicola e si prevede che i continui sviluppi informatici consentiranno nel prossimo futuro di avere in forma digitale il 90 % delle immagini radiologiche.[3] Il principio di funzionamento della piastra a fosfori è simile a quello degli schermi di rinforzo, in cui vi è emissione di luce per assorbimento di radiazioni. Tuttavia, le piastre conservano temporaneamente l'energia assorbita in un'immagine latente. Questa, se eccitata da un fascio di luce di elevata lunghezza d'onda ( come un laser), emette luce. La luce emessa dai fosfori a memoria è convogliata da fibre ottiche in un fotomoltiplicatore: il segnale analogico viene amplificato e convertito in digitale. La matrice varia in rapporto alle dimensioni della piastra, ottenendosi quindi differenti risoluzioni spaziali per diverse grandezze di immagine. Una piastra a fosfori a memoria offre una elevata risoluzione spaziale intrinseca; tuttavia il diametro del raggio laser di lettura costituisce un limite alla risoluzione globale del sistema. L'emissione di luce di una piastra a fosfori si riduce di circa il 25 % dopo 8 ore. Le piastre offrono una sensibilità estremamente elevata per bassi livelli di radiazioni; ma l'aspetto certamente più interessante delle piastre a fosfori, è l'elevata gamma dinamica che consente loro di restituire immagini con buona definizione e contrasto ad elevati livelli di sovra e sottoesposizione. 2.6 Amplificatori di brillanza Il segnale video analogico prelevabile in uscita da un amplificatore di brillanza può essere digitalizzato con buoni risultati. Alcuni costruttori utilizzano matrici anche di 1024 x 1024 pixel con 8-10 bit di profondità, cioè con 256-1024 livelli di grigio. Anche se teoricamente possibili, matrici di maggiore grandezza sono costose, complesse e poco idonee in rapporto alla risoluzione spaziale e di contrasto dell'immagine offerta dall'amplificatore di brillanza. Del resto, questo tipo di sistema di