23.10.2017
Оборудование для цифровой флюорографии:состояние и перспективы развития
Значительный рост заболеваемости туберкулезом, отмечаемый в последние годы как у нас в стране, так и во всем мире, ставит перед здравоохранением ряд задач по повышению эффективности профилактических обследований населения.
Значительный рост заболеваемости туберкулезом, отмечаемый в последние годы как у нас в стране, так и во всем мире, ставит перед здравоохранением ряд задач по повышению эффективности профилактических обследований населения.Традиционно в бывшем СССР, а впоследствии и в России в качестве основного средства скрининга во фтизиатрии использовались флюорографические обследования с применением пленочных аппаратов.
Однако при достаточно высоких показателях выявляемости патологических изменений в грудной полости пленочная флюорография имеет очень существенный недостаток – высокую дозовую нагрузку на исследуемого. По этой причине в развитых странах уже давно отказались от пленочной флюорографии как профилактического метода.
Начиная с середины 1990х годов на мировом рынке медицинской техники рядом ведущих фирм были представлены цифровые рентгеновские системы для исследования легких, отличающиеся друг от друга физическими принципами преобразования изображения и инженерными решениями. Однако цена их оказалась слишком высока для отечественно
го здравоохранения [2].
В последние годы в России возникли реальные предпосылки для решения проблемы оснащения здравоохранения современной малодозовой рентгеновской аппаратурой [1, 3].
Замена традиционной пленочной флюорографии на цифровую значительно повышает качество рентгенодиагностики, в том числе:
•повышает пропускную способность флюорографического кабинета;
•практически полностью устраняет брак,обусловленный неверно выбранными параметрами съемки;
•снижает лучевую нагрузку на обследуемых в 10 раз и более;
•повышает уровень диагностики за счет цифровых методов регистрации и обработки медицинских изображений и т.д.
Появляется возможность оперативной выдачи твердой копии изображения (например, бумажной копии) и организации электронного архива (например, на магнитных,оптических или магнитооптических дисках).
Кроме того, подобная замена приводит к резкому снижению затрат на расходные материалы, требует меньших эксплуатационных расходов [4].
Из различных видов используемых в настоящее время цифровых приемников рентгеновского излучения рассмотрим два, на наш взгляд, наиболее перспективных:
•плоские цифровые панели (solid state sili con panels), имеющие высокую квантовую эффективность и динамический диапазон при сравнимой с пленкой разрешающей способности;
•УРИ с большими рабочими полями и телевизионными системами высокого разрешения на ПЗСматрицах (часто используется аббревиатура ЭОЦР – электроннооптическая цифровая рентгенография).
Плоские панели имеют ряд преимуществ перед УРИ на рентгеновских электроннооптических преобразователях (РЭОП). На них совершенно не воздействуют магнитные поля,создающие в РЭОП геометрические искажения. Очень большой динамический диапазон плоских панелей означает, что в полученном изображении практически исключается недо экспонирование или переэкспонирование,т.е. изображение будет содержать информацию как в “черной”, так и в “белой” частях спектра. Отпадает необходимость в дорого стоящей оптике и высоковольтном блоке питания, за счет чего уменьшаются габариты и масса аппарата, существенно повышается его срок службы. К тому же, толстое переднее стекло РЭОП уменьшает квантовую эффективность и снижает контрастные характеристики изображения [6].
В качестве наиболее близкого аналога (с точки зрения физических принципов преобразования сигналов в плоских панелях) этого класса аппаратуры можно рассматривать ряд
созданных в России сканирующих цифровых комплексов, использующих приемники рентгеновского излучения на основе линеек твердотельных или газовых (например, ксеноновых) детекторов.
К сканирующим малодозовым цифровым аппаратам с газовыми системами относится флюорограф ФМЦXe125 с многопроволочной пропорциональной камерой, заполненной ксеноном (совместная разработка НПЦ медицинской радиологии г. Москвы и Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН) (рис. 1).
Многопроволочная пропорциональная камера служит для регистрации и преобразования рентгеновского излучения в электрический сигнал. Она измеряет распределение излучения в горизонтальном направлении, а измерение в вертикальном направлении обеспечивается механическим сканированием. Для этой цели рентгеновская трубка,щелевой коллиматор и детектор рентгеновского излучения во время съемки одновременно и равномерно перемещаются в вертикальном направлении. Коллиматор со щелью 0,5–1 мм формирует тонкий веерообразный пучок рентгеновского излучения. После прохождения через тело пациента этот пучок попадает во входное окно детектора, которое отсекает часть рассеянного излучения.
По окончании съемки кадра в памяти компьютера накапливается цифровое изображение – матрица, содержащая 640 ×640 элементов. Размер элемента изображения в плоскости тела пациента составляет 0,6 ×0,6 мм. При скорости сканирования 40 мм/с время получения кадра с размером по вертикали 380 мм составляет примерно 9–10 с.
Через 8–10 с после окончания сканирования изображение отображается на экране монитора. Разрешающая способность флюорографа ФМЦХе125 составляет 0,7–1,0 пар линий/мм, контрастная чувствительность – не хуже 1%, динамический диапазон – 120–150, геометрические искажения – не более 3%. Поверхностная доза облучения пациента при получении снимка грудной клетки не превышает 2–7 мР, что соответствует эффективной дозе порядка 1,5–5 мкЗв [1].
К сканирующим малодозовым цифровым флюорографам с твердотельными линейками детекторов, в которых сканирование осуществляется аналогично описанному выше, относится и флюорограф ФМПЦSi125 (разработан НПЦ медицинской радиологии г. Москвы совместно с Институтом медицинской и биологической кибернетики г. Новосибирска).
Чувствительным элементом в данном случае является линейка фотодиодов, которые регистрируют свет от находящегося в непосредственной близости от них слоя люминофора.
Информация, накопленная в датчиках за время экспозиции строки (10 мс), после аналогоцифрового преобразования переписывается в память детектора; далее начинается регистрация следующей по вертикали строки, а предыдущая корректируется и передается в компьютер. По окончании съемки кадра в памяти компьютера накапливается цифровое изображение размером 1024 ×1024 элементов.
Первое нормированное изображение на дисплее отображается через 8–10 с после окончания сканирования. Размер снимка в плоскости детектора равен 400 ×400 мм, а размер элемента изображения в плоскости тела пациента – 0,4 ×0,4 мм. Разрешающая способность составляет 1,0–1,4 пар линий/мм, контрастная чувствительность – не хуже 0,5–1,0%, динамический диапазон – 80–100, геометрические искажения – не более 3%. Поверхностная доза облучения пациента при получении снимка грудной клетки составляет 3–10 мР.
Несмотря на большое время сканирования(около 8–10 с), снижения резкости изображения изза небольших перемещений пациента или движений легких и сердца не происходит,так как время экспозиции каждой строки в рассмотренных выше случаях не превышает 10–12 мс. Метод сканирования к тому же практически полностью исключает влияние рассеянного излучения в теле пациента на качество изображения. Доза в плоскости детектора, необходимая для получения качественного рентгеновского изображения в рассматриваемых цифровых сканирующих флюорографах, составляет 50–600 мкР, и дозовая нагрузка на пациента при исследовании легких на таких флюорографах оказывается в 10–20 раз меньше, чем при использовании пленочных аппаратов.
ЗАО “АМИКО” разработана приставка АПЦФ01 для цифровой рентгенографии, которая монтируется на стандартных кабинах флюорографов вместо пленочной камеры (рис. 2).
Рис.2. Приставка для цифровой рентгенографии АПЦФ-01
В этом случае при модернизации флюорографа не требуется переоборудования рентгеновского кабинета. Приставка рекомендуется для клиник с низким уровнем финансирования. В АПЦФ01 используется линейка полупроводниковых детекторов, работающая в режиме вертикального сканирования. Снимок получается сразу в виде цифрового файла, что позволяет использовать все преимущества компьютерной обработки данных. Применение приставки экономически окупает себя за первый год работы, поскольку позволяет полностью отказаться от пленки, химикатов и проявочного оборудования. Возможно получение твердой копии изображения на бумаге, но, как правило, она требуется не более чем в 2% случаев.
В АПЦФ01 используется программное обеспечение, разработанное в НПЦ медицинской радиологии. Данное программное обеспечение является универсальным и применяется также в других цифровых флюорографах ФМЦXe125, ФМПЦSi125). Оно позволяет осуществлять следующие операции:
•управлять работой флюорографа и контролировать его работоспособность;
•проводить съемку и просматривать полученные изображения на экране монитора;
•записывать зарегистрированные изображения в специализированную под задачи флюорографии базу данных;
•вызывать нужные снимки из базы данных и отображать их на экране монитора;
•получать при необходимости жесткие копии на бумажном носителе с помощью лазерного принтера, входящего в комплект поставки;
•передавать хранимую в базе данных информацию для консультаций по компьютерным сетям при наличии соответствующих линий связи и оконечного оборудования.
Кроме того, в режиме диалога “оператор–компьютер” на автоматизированном рабочем месте врача возможны следующие виды математической обработки полученного изображения для преобразования его к виду, наиболее удобному для визуального анализа:
•выделение области интереса;
•изменение яркости и контрастности всего изображения либо выбранной области;
•изменение масштаба изображения;
•инвертирование (получение негативного изображения) всего снимка либо выделенной области;
•измерение линейных размеров и площади интересующей врача области на снимке;
•вывод на экран монитора одновременно до четырех различных снимков с целью сравнительного анализа и т.д.
Программное обеспечение флюорографа также включает в себя модуль для создания формализованного протокола, позволяющий в автоматизированном режиме осуществлять
описание изображений и статистическую обработку полученных данных.
Из других разработанных в последнее время сканирующих малодозовых флюорографов можно назвать “Компьютерный рентгенографический аппарат ПУЛЬМОСКАН760”, раз-работанный в Республике Беларусь. В отличие от рассмотренных выше аппаратов в нем линейка твердотельных детекторов расположена вертикально, а не горизонтально, и сканирование осуществляется при ее горизонтальном перемещении в течение 5 с.
В последние полтора–два года также были разработаны и в настоящее время представлены на рынке малодозовые флюорографы, в которых сканирование осуществляется плоским веерообразным пучком за счет поворота излучателя с диафрагмой на определенный угол и синхронного перемещения детектора.
К ним относятся: “Беспленочный сканирующий малодозовый флюорограф РЕНЕКССКАН” с полупроводниковым преобразователем, разработанный фирмами “Медрентех”и “Гелпик”, с размером изображения в плоскости детектора 400 ×400 мм, “Флюорограф малодозовый цифровой полупроводниковый КАРССКАН” (рис. 3), разработанный фирмой “Медрентех”, с размером изображения в плоскости детектора 380 ×380 мм.
Время сканирования в этих аппаратах составляет 4–6 с.Из-за конструктивных особенностей данных аппаратов получаемое в них изображение не сколько уступает по качеству изображениям,получаемым с помощью газовых сканирующих систем. Есть еще одна модификация подобного рода флюорографов: СИРИУС СКАН (разработка СКБ “Медрентех”), практически не отличающаяся по своим характеристикам от рассмотренных выше.
К малодозовым флюорографам, основанным на принципах электроннооптической цифровой рентгенографии (ЭОЦР), можно от нести “Флюорограф с УРИ малодозовый с синтезом цифрового изображения ФСЦУ01”,разработанный предприятием “СпектрАП”совместно с ТОО “ТАНА”. Этот беспленочный флюорограф использует рентгенотелевизионный тракт с электроннооптическим усилителем “нормального” размера, компьютерные регистрацию, представление, обработку и архивирование изображений. В нем применяется электро-механическое устройство, перемещающее приемник изображения (УРИ) относительно тела пациента во время цикла обследования. При этом результирующее изображение, соответствующее полноформатному снимку, “сшивается” из четырех кадровых фрагментов с помощью программного обеспечения.
Для этого аппарата размер изображения в плоскости детектора составляет 385 ×385 мм;число элементов цифрового изображения –1024 × 1024; контрастная чувствительность –0,5%; время формирования полноформатного изображения не более 5 с, разрешающая способность – 1,3 пар линий/мм; длительность экспозиции рентгеновского излучения – 160 мс; анодное напряжение на рентгеновской трубке – 40–110 кВ; анодный ток трубки – 1–10 мА.
Данный беспленочный флюорограф позволяет значительно снизить дозовые нагрузки на пациентов при исследовании. Однако понекоторым параметрам получаемое изображение несколько уступает по качеству рассмотренным выше сканирующим флюорографам:так, например, его динамический диапазон более узкий (не превышает 35) [8]. К достоинствам, по сравнению со сканирующими аппаратами, следует отнести быстрое считывание широкоформатных изображений. Следует также отметить, что мощность применяемого питающего устройства не превышает 0,5 кВА.
При этом нагрузка, приходящаяся на рентгеновскую трубку в течение цикла флюорографического исследования, не ограничивает производительность флюорографических об
следований, которая определяется только временем подготовки пациента к обследованию.
Кроме того, в России создана установка для цифровой флюорографии “Беспленочный малодозовый флюорограф РЕНЕКСФЛЮОРО”(СП “Гелпик”), построенная по схеме: рентге
новский экран–светосильная оптика переноса–чувствительная охлаждаемая ПЗСматрица–цифровая система регистрации и архивирования изображений. Доза в плоскости при
емника для подобных систем составляет порядка 1–1,5 мР при контрастной чувствительности не хуже 2% и пространственном разрешении 1,2 пар линий/мм, динамический диапазон не менее 100. РЕНЕКСФЛЮОРО обеспечивает получение рентгеновских изображений на АРМ врачарентгенолога или рентгенолаборанта по окончании экспонирования снимка за время менее 10 с. Размер рабочего поля – 335 ×420 мм [5].
Аналогичные флюорографические комплексы в настоящее время готовят к производству ООО СКБ “Медрентех” и ЗАО“АМИКО”.
Рассмотренные и обсуждаемые в данной публикации медикотехнические параметры,безусловно, не исчерпывают всей совокупности характеристик, которые нужно учитывать при выборе оборудования для проведения профилактических обследований легких у населения. На качество изображения, помимо типа используемых детекторов, влияют и хара-ктеристики применяемого питающего устройства, и величина фокуса рентгеновской трубки, и размер щели коллиматора, и целый ряд других факторов. Кроме того, чтобы не снизить эффективность комплекса в целом,необходимо обращать самое серьезное внимание и на выбор электронного оборудования для АРМ врача и рентгенолаборанта, а также оборудования для архивирования полученной в результате исследований информации [7].
Каждая из представленных флюорографических установок, безусловно, превосходит по своим параметрам и потребительским качествам выпускаемые отечественной промышленностью пленочные флюорографы и позволяет значительно снизить дозовые нагрузки на население, что в итоге и определяет перспективность данного класса рентгеновского оборудования для профилактических обследований легких у населения. Что же касается сравнения эксплуатационных характеристик различных модификаций цифровых рентгеновских флюорографов, то о них можно будет судить по результатам 2–3летней эксплуатации установок в различных регионах России. Здесь лишь обратим внимание на то, что выбор типа флюорографа в каждом конкретном случае должен зависеть от особенностей его использования и от возможностей лечебного заведения.
Список литературы
1.Бердяков Г.И., Ртищева Г.М, Кокуев А.Н. Особенности построения и применения цифровых рентгенодиагностических аппаратов для исследования легких // Медицинская техника. 1998. No 5.С. 35–40.
2.Блинов Н.Н., Варшавский Ю.В., Зеликман М.И.Цифровые преобразователи изображения для медицинской радиологии // Компьютерные технологии в медицине. 1997. No 3. C. 19–23.
3.Блинов Н.Н., Варшавский Ю.В., Зеликман М.И.Преобразователи рентгеновских изображений: разработки и перспективы // Компьютерные технологии в медицине. 1997.
4.Блинов Н.Н. (мл.), Губенко М.Б., Уткин П.М. Экономическая целесообразность цифровой флюорографии // Медицинская техника. 1999. No 5.С. 41–44.
5.Блинов Н.Н., Козловский Э.Б., Лузин С.И. и др.Особенности цифровых электроннооптических систем для рентгенодиагностики // Медицинская техника. 1999. No 5. С. 24–26.
6.Блинов Н.Н., Мазуров А.И. Медицинская рентгенотехника на пороге ХХI века // Медицинская техника. 1999. No 5. С. 3–6.
7.Блинов Н.Н., Зеликман М.И., Кокуев А.Н., Соловьев А.А. О выборе электронного оборудования для рентгенодиагностических цифровых сканирующихсистем // Медицинская техника. 1998. No 1. С. 3–6.
8.Кантер Б.М. Методы и средства малодозовой цифровой флюорографии // Медицинская техника.1999. No 5. С. 10–13.
Теги: цифровая флюорография
234567 Начало активности (дата): 23.10.2017 11:03:00
234567 Кем создан (ID): 645
234567 Ключевые слова: цифровая флюорография, снимки, пленка, оборудования, сканирование
12354567899
