Negli ultimi anni, si è assistito a una notevole proliferazione dei sistemi elettronici e a una diffusione su vasta scala dei dispositivi digitali.

Questa tendenza ha coinvolto microprocessori, personal computer, CD e molti altri.

Anche nel campo dell'immagine, sono state sviluppate tecnologie all'avanguardia, sia analogiche che digitali, che si basano sull'elaborazione elettronica.

Nel settore medico, si sono consolidate tecnologie di indagine alternative che integrano efficacemente la radiografia tradizionale.

Inoltre, i sistemi di automazione industriale e per l'ufficio stanno conoscendo un costante incremento e una significativa espansione.

Queste tecnologie consentono l'acquisizione o la generazione di immagini in formato elettronico, la loro elaborazione, l'archiviazione e la visualizzazione.

Per comprendere meglio questo processo, può risultare utile rappresentarlo attraverso uno schema a blocchi.

Il trattamento digitale dei segnali, in particolare l'elaborazione digitale delle immagini, ha subito un notevole sviluppo grazie alla diffusione e al miglioramento delle prestazioni dei personal computer.

Questo progresso è stato reso possibile soprattutto dalla realizzazione di memorie ad alta capacità, che permettono di gestire grandi volumi di dati e di estendere l'applicazione del trattamento numerico a settori come l'immagine digitale, che sono caratterizzati da un elevato contenuto informativo.

Esaminando il passaggio da un sistema continuo o analogico a uno discreto o digitale nel contesto delle immagini radiografiche, possiamo considerare un segnale come una funzione continua di una variabile indipendente, di solito il tempo o lo spazio.

Il processo di digitalizzazione consiste nel campionare il segnale a intervalli di tempo regolari.

Ciò porta alla creazione di un vettore di numeri, i quali possono assumere valori all'interno del range dinamico del segnale. In altre parole, il range dinamico del segnale viene suddiviso in un certo numero di livelli, e a ciascun valore viene assegnato un corrispondente livello di grigio.

L'operazione inversa, ovvero la ricostruzione del segnale a partire dal vettore contenente i valori numerici, segue lo stesso principio.

Tuttavia, affinché si ottenga una buona ricostruzione dell'originale, è necessario che il numero di campioni e il numero di livelli di quantizzazione siano elevati.

Un'immagine può essere considerata come una funzione continua delle due variabili spaziali, X e Y. Il processo di digitalizzazione, o post-processing, comporta la suddivisione dell'immagine in una griglia di quadratini chiamati pixel, e la misurazione della densità ottica di ciascun pixel.

Attraverso questa procedura, si genera una matrice numerica bidimensionale, le cui dimensioni corrispondono al numero di pixel generati nell'immagine. Ogni valore nella matrice rappresenta la densità ottica del corrispondente pixel nell'immagine.

Fatta questa premessa, se sostituiamo l'elettronica analogica di amplificazione con un convertitore analogico-digitale che campiona l'immagine e associa un numero a ogni valore del segnale ottenuto (pixel), possiamo passare alla radiografia digitale.

In sintesi, un'immagine digitale è una matrice composta da elementi chiamati pixel. Le dimensioni della matrice sono determinate dal numero di pixel presenti nelle righe e nelle colonne dell'immagine.

Ogni pixel è caratterizzato da tre numeri: due definiscono la sua posizione e il terzo rappresenta l'intensità dell'immagine.

Nella radiografia attuale, vengono utilizzate immagini a 16 bit, il che significa che sono presenti 65.356 livelli di grigio o intensità.

Per ottenere immagini di buona qualità e preservare l'informazione, è importante che le dimensioni dei pixel siano il più piccole possibile e che il numero di bit sia il più elevato possibile.

Possiamo cosi riassumere:

Segnale analogico e segnale digitale

Maggiore sarà il numero di campionamenti del segnale digitale, minore sarà la visualizzazione a gradini.

Grazie alla rapida evoluzione dei sistemi per la radiografia digitale e dell'elaborazione dell'informazione, sono state rese disponibili ampie possibilità di memorizzazione e elevate capacità di calcolo. Ciò consente attualmente di gestire facilmente immagini digitali ad alta risoluzione generate nei sistemi di radiografia digitale.

In parallelo, i sistemi di visualizzazione disponibili, come le stazioni multi-monitor o la stampa su pellicola, soddisfano le esigenze di risoluzione e qualità mai viste in precedenza.

Tuttavia, il componente che ancora parzialmente limita le prestazioni dell'intero sistema di radiografia digitale è il sensore.

Negli ultimi anni, molte industrie, sia fotografiche che elettroniche, hanno concentrato la loro ricerca su questo componente. Sono stati scoperti e sperimentati diversi principi fisici per rilevare e trasformare i raggi X in segnali elettrici, tra cui:

• Radio/fotoconduttori e microelettrometri.
• Array di fotodiodi associati a uno schermo fluorescente.
• Radio/fotoconduttori con lettura laser.
• Pannello fotoelettroforetico con lettura laser.
• Intensificatore di brillanza e telecamera digitale.

In generale, le caratteristiche e i requisiti necessari per ogni tipo di sensore sono i seguenti:

• Alta capacità risolutiva.
• Resa dei grigi.
• Alta sensibilità ai raggi X.
• Possibilità di realizzare formati diversi.
• Compatibilità con i sistemi radiologici esistenti.
• Facilità ed economicità di lettura.
• Memoria dell'immagine per tempi sufficienti alla lettura.

Dal punto di vista funzionale, esistono due approcci possibili: nel primo, l'elemento sensibile sostituisce il film e, come nel sistema convenzionale, l'immagine viene ottenuta in due fasi separate (acquisizione ed elaborazione).

Nel secondo approccio, il sensore inserito in cabine o bunker di protezione per l'operatore può visualizzare l'immagine immediatamente o rendere l'immagine disponibile alla fine dell'esposizione (in tempo reale).