Компьютерная радиография (СR). Клиническое применение и организационные моменты


boat

Диагностика – раздел практического здравоохранения, от которого в значительной степени зависит общий успех оказания медицинской помощи в различных клинических ситуациях.

Лучевая диагностика благодаря научно-техническому прогрессу существенно усилила свой потенциал. В значительной степени ее успехам способствовало появление цифровых технологий. С помощью поэтапно возникавших УЗ, КТ, МРТ, ПЭТ в диагностике удалось ликвидировать огромное количество “белых пятен”. После определенного временного промежутка началось внедрение цифрового принципа получения изображения и в традиционную рентгеновскую технику. На протяжении 1990–2000 годов наблюдалась интересная“битва” производителей за цифровые методы рентгенодиагностики. В тот период “победила” пленка. Производство ее не только не уменьшилось, но даже возросло, правда, в основном за счет стран Африки и Азии. Однако в настоящее время пленочное производство неуклонно снижается. Цифровая технология в обозримом будущем полностью придет на смену пленочной рентгенографии.

Конечно, изображения, получаемые на рентгеновской пленке, могут быть весьма хорошего качества, но это не единственный критерий. Под качеством рентгено-диагностического процесса нужно понимать не техническую возможность получения отдельных высококачественных снимков, а стабильную во времени работу рентгеновского кабинета. Переход на цифровые технологии позволяет значительно уменьшить влияние факторов, ухудшающих рентгеновское изображение. Это,а также большой динамический диапазон,возможность цифровой обработки способствуют улучшению изображения и правильной его трактовке врачом – лучевым диагностом.

Основным достоинством цифровых технологий является также возможность сокращения затрат времени, уменьшения лучевых нагрузок на пациента и персонал. Перевод исследований в цифровую область дает неограниченные возможности для хранения, обработки и пересылки информации.

Цифровые приемники-преобразователи,в основном, еще уступают по параметру пространственного разрешения традиционным системам на основе комбинации экранпленка,однако пространственное разрешение на уровне 3–5 пар линий/мм делает их пригодными для большей части традиционных рентгенографических исследований [8].

Применительно же к таким характеристикам, как ширина диапазона представления данных и квантовая эффективность детектора в области нулевых пространственных частот, преимущество по отношению к традиционным аналоговым системам имеют все цифровые приемник и преобразователи. Последнее обстоятельство определяет возможность цифровых систем обеспечивать эффективную диагностику при меньших дозовых нагрузках на пациента, что достигается также за счет математической обработки зарегистрированных цифровых изображений, с помощью которой всю информацию можно получить по одному изображению, включающему в себя структуры с заметно отличающейся плотностью [1–3, 5].

Большинство авторов на сегодняшний день делят эти и некоторые другие цифровые детекторы на две большие группы: это системы, использующие детекторы с непосредственной оцифровкой рентгеновских квантов, и системы, применяющие различные запоминающие устройства. Первые носят общее название систем прямой цифровой рентгенографии, или DR (Direct Radiography), вторые – систем не прямой цифровой рентгенографии, или CR(Computed Radiography) [6, 7, 9].

Можно примерно оценить затраты на внедрение каждой из методик. Системы для компьютерной рентгенографии (CR), работающие с аналоговой рентгеновской аппаратурой и не требующие ее замены, обойдутся в 100 -200 тыс. долларов. Приобретение аппарата с панелью (DR) – в 0,6–1 млн долларов. Вот почему в странах Европы так дорого стоит переоснащение рентгеновской службы. В основу решения этой проблемы они берут цифровые аппараты с панельными детекторами. Эта технология считается самой перспективной.

Главный и очевидный недостаток самых прогрессивных детекторов DR – полноформатных матриц, – исключительно высокая их стоимость. Прогнозы о быстром снижении цены полноформатных панелей оказались пока слишком оптимистичными.

В России из аппаратов, относящихся к первой группе, широкое практическое применение получили сканирующие системы на базе линейки полупроводниковых детекторов,ПЗС – матрицы или ионизационной камеры.

Разрешающая способность комплексов с ПЗС матрицами ограничивается полосой пропускания телевизионной системы, применяемой в УРИ. Другим недостатком подобных систем является малый размер рабочего поля УРИ.

Стоимость ПЗС с матрицей 1024 находится в пределах между стоимостью плоскопанельного детектора и CR. Разрешающая же способность ее для основного рабочего поля составляет не более 1,77 пар линий/мм.

Дальнейшее увеличение размеров ПЗС матрицы не дает существенного увеличения пространственного разрешения [13]. Несмотря на то что многие исследователи отмечают, что для костной системы минимально приемлемым пространственным разрешением является 2,88 пар линий/мм, мы на своем опыте использования CR считаем, что минимальное разрешение для этой области исследования должно быть не хуже 4,5. Между тем есть мнение, что достигнуты технологические пределы возможностей УРИ и по различным причинам они в ближайшем будущем существенно не улучшатся [13].

Все DR системы имеют одно общее свойство: они обеспечивают цифровой технологией только один рентгеновский аппарат и требуют при этом достаточно дорогого переоснащения всего рентгеновского отделения.

Исторически системы, использующие в качестве запоминающего устройства люминофоры (CR), стали одной из первых разработок для цифровой радиографии. Основными поставщиками систем компьютерной радиографии являются компании AGFA, KODAK,FUJI, KONICA. Особенностью CR является возможность перевода в цифровой стандарт одновременно нескольких аналоговых рентгеновских аппаратов. При этом обеспечиваются все преимущества цифрового принципа получения рентгеновского изображения. CR и традиционные пленочные системы имеют много общего. Технологический процесс получения изображения практически совпадает.

 В основе механизма работы обеих систем лежит явление люминесценции [14, 15].

Можно констатировать, что в настоящее время еще не сформировалось окончательное суждение о наибольшей целесообразности применения DR и CR систем. И все же существует тенденция отдачи приоритетов технологиям DR. Исходя из этих соображений, основной целью нашей работы явилась всесторонняя и объективная оценка роли и места CR в практическом здравоохранении, особенно на муниципальном и региональном его уровнях.

В качестве основной практической базы был взят МОНИКИ, где наличествуют все условия для получения интересующих нас данных. Будучи многопрофильным научно-исследовательским клиническим институтом, он выполняет функции областной клинической больницы Московской области с ее почти семимиллионным населением. Кроме того, факультет усовершенствования врачей МОНИКИ имеет в своем составе более 20 клинических кафедр, включая и кафедру лучевой диагностики. Прежде всего, это позволило нам оценить региональный уровень здравоохранения, а также муниципальный, учитывая тесные связи с муниципальным здравоохранением Московской области.

Важным элементом исследования явилась оценка лучевой нагрузки при применении CR.Как показали результаты работы, дозовые нагрузки при использовании CR находятся в диапазоне от стандартных (для зеленочувствительной пленки) до уменьшенных в два раза[12]. Проведенные исследования подчеркивают необходимость для всего персонала решить задачу выработки своих собственных оптимальных режимов и параметров экспозиции для цифровых исследований, а не безотчетно следовать параметрам, предлагаемым производителями этой техники. Такой подход одновременно с регулярным контролем и мониторингом параметров ведет к существенному уменьшению лучевой нагрузки. Учитывая все более пристальное внимание контролю дозовых нагрузок и возможностям их снижения,эти данные приобретают все более существенное значение.

Исследования проводились с помощью системы цифровой радиологии KODAK CR800,рабочей станции для обработки, хранения и передачи изображений ARIS MULTIVOX и нескольких аналоговых рентгеновских аппаратов с различной выработкой своего ресурса.

Для печати на твердый носитель использовали лазерную мультиформатную камеру KODAK DRYVIEW 8100.

Последовательность действий, необходимых для получения изображения с использованием CR, во многом схожа с таковой при использовании систем, работающих с пленкой, что позволяет сохранять преемственность методических подходов. Время, затрачиваемое на обработку кассеты с полно форматным экраном (размеры 35 ×43 см),при полной автоматизации процесса составляет около 50 с.

После запуска программы осуществляется проверка наличия разрешения на работу для данного пользователя. В том случае, если доступ санкционирован, пользователь получает возможность вызова базы данных. Для пациента, пришедшего впервые, необходимо заполнить поля в соответствующих разделах диалогового окна. Из регистратуры (совмещенной с рабочим местом лаборанта) информация о пациенте поступает в систему CR; кассетам присваивается “адрес”, то есть имя пациента,область исследования. Снимки производятся в стандартных проекциях на обычных рентгеновских аппаратах на люминофорные кассеты разного формата.

Полученное изображение отправляется на автоматическую рабочую станцию врача.Манипуляции, связанные с обработкой и анализом полученных при использовании цифрового комплекса изображений, производит врач – лучевой диагност. Он вызывает из базы данных соответствующее изображение,преобразование которого для получения большей диагностической информативности мы обычно начинали с использования низкочастотного фильтра, сглаживающего изображение с сохранением краев. Далее применялась обработка по серой шкале (в основном, нелинейное преобразование цвета, позволяющее максимально использовать широкий динамический диапазон цифрового изображения).

К используемым нами методам постобработки информации относится масштабирование изображения, позволяющее визуализировать мелкие объекты, а также структурирование снимка, которое дает возможность подчеркнуть слабоконтрастные мелкие объекты и их границы, например сосудистый рисунок и т. д.

При этом следует отметить, что выбор фильтров для подчеркивания краев также зависел от области исследования. В случае обнаружения патологии и при наличии в базе данных других изображений данного пациента можно одновременно вывести на экран монитора все интересующие врача снимки этого пациента для сравнения и оценки динамики процесса.

Затем переходят к подготовке заключения,для чего обращаются к модулю программы,предназначенному для формирования стандартизированного протокола, после этого –к фиксации изображения. Независимо от преимущества фиксации полученного изображения на CDR, в нынешней ситуации мы избрали и перевод на лазерную пленку.

 По определению, при переходе к цифровому представлению информации затраты на пленку должны уходить в прошлое, хотя диагностическое исследование изображения на экране монитора является сейчас скорее исключением. Мы выбрали пленочную фиксацию полученного изображения в силу преемственности и привычек клиницистов работать с такими изображениями. Существенной добавкой к подобному подходу применения цифровой технологии служит модифицированная методика форматирования: увеличение возможности переноса на пленку достаточно большого количества изображений в результате произвольной разбивки,чего мы добились совместно со специалистами, осуществляющими программное обеспечение (рис. 1).

Когда же данные исследования не требуют детализации и не связаны с дифференцировкой небольших, тонких изменений,можно переносить часть получаемой информации на обычную бумагу. В ряде случаев бумажные изображения можно использовать при эндоскопической ретроградной холангиопан креатографии, в определенных ситуациях в урологии, при исследованиях абдоминальной области, а также при съемке легких, при отсутствии в них патологических изменений. Эти изображения не используются для диагностики, но они вполне могут служить в качестве иллюстрации к проведенному исследованию и заключению врача – лучевого диагноста.



Описанные возможности переноса изображения на лазерную пленку и на бумагу, безусловно, в нынешних условиях удобны. Однако необходимо признать, что удобство это обусловлено существующей материальнотехнической базой конкретного лечебного учреждения. И в обозримом будущем, в пределах 5–10 лет, подобное использование лазерной пленки, несомненно, будет иметь экономическую целесообразность.

Впоследствии компьютеризация лечебнодиагностического процесса приведет к окончательному переходу на цифровые технологии и получение данных в цифровом виде потребителем – в нашем случае клиницистом. И в подобном виде это будет логически завершенный продукт.Приобретенный нами опыт работы с CR показал, что одним из важных элементов ее эффективного применения и получения при этом высокого кпд является правильная организация использования этой системы в повседневной деятельности отделений лучевой диагностики. По нашему подсчету, в среднем,за день расходы при использовании обычной пленочной системы составляли в отделении порядка 1079,02 рубля, а при применении системы CR – 322,5 рубля соответственно, что на 70% меньше.

С организационных позиций работы CR системы надо иметь в виду, что ее можно активно использовать для рентгенологических исследований, осуществляемых с помощью любых мобильных комплексов. Для отдельно взятого палатного аппарата CR система, конечно, менее экономична, чем стандартная система “экран пленка”, хотя имеет явные преимущества в смысле качества изображения и воспроизводимости результатов. Но это только в том случае, если используется печать на пленку, если же CR совмещаема с архивирующей и коммуникационной системой PACS (Picture Archiving and Communication System), то экономической стороне вопроса гарантировано успешное решение.

Если обратиться к вопросу о медицинском персонале, то, вопервых, сотрудники, несомненно, должны знать разницу между получением аналогового и цифрового изображения.

Во-вторых, обладать определенной компьютерной грамотностью для адекватного использования программ, обслуживающих систему[17]. Втретьих, врач должен знать ориентировочные алгоритмы работы с изображением, для как можно более полного использования цифровых возможностей. Совершенно ясно,что сроки окончательного перехода на цифровые технологии и использования полученных результатов потребителем – клиницистом в полной мере зависят от степени подготовленности коллектива к восприятию новой технологии.

Необходимо заострить внимание еще на одной детали. В многопрофильных лечебных учреждениях с консультативно-поликлиническим отделением прежде всего необходимо исключить повторные, дублирующие снимки,назначаемые клиницистами и выполняемые лаборантами при отсутствии осведомленности о ранее проведенных исследованиях.

Очевидно, что в преодолении подобной часто имеющей место практики решающее значение приобретает наличие удобного и легко доступного архива рентгеновских данных, который предоставляет цифровая технология в целом, а система CR, в частности. При наличии подобного архива в значительной степени увеличивается возможность более раннего выявления патологических изменений, что в целом может повысить чувствительность и специфичность диагностики.

Таким образом, можно констатировать, что CR проявляет свои особенности и в экономике – проблеме, которая неизбежно имеет место при изменении технической базы такой затратной отрасли медицины, как лучевая диагностика.

При анализе клинического применения CR системы для получения максимально возможной ее объективной оценки мы структуризировали эти исследования по органно-системному принципу. Работа проводилась на базе отдела лучевой диагностики МОНИКИ на материале разнопрофильных клинических отделений. Возможности CR определяли на основе анализа цифровых изображений более 8000 больных, значительная часть которых находилась на стационарном лечении (86,5%),а меньшая часть (13,5%) проходила обследование в консультативно-диагностическом отделе МОНИКИ. Возможности системы оценивались также при дифференциальной диагностике и при динамическом наблюдении за течением различных патологических процессов.

Треть всех исследований пришлась на исследования органов грудной клетки (32%),20% – на опорнодвигательную систему. Исследования желудочнокишечного тракта составили 17% от общего числа, урологические – 11%, прочие ( включающие и инвазивные методики) – 20%.

Оториноларингология– узкий раздел традиционной рентгенологии, в котором требуется особенно высокий профессионализм и лаборанта, и врача – лучевого диагноста, и где существенно влияние субъективного фактора рентгено -диагностического процесса. В исследовании височных костей успех исследования зависит не только от удачного выбора проекции. Он определяется и техническим качеством рентгенограмм.

Несмотря на появление новых технологий с их важной ролью в уточнении диагноза, не стоит забывать, что на муниципальном уровне здравоохранения рутинная рентгенография все же остается первичным, наиболее доступным диагностическим,а в некоторых ситуациях – основным лучевым методом [10]. Исходя из этого, проблема выявления определенных рентгенологических симптомов при исследовании патологии ЛОР органов и на сегодняшний день сохраняет свою остроту. При хроническом отите немало важно определить деструктивные изменения костей среднего уха.

Наличие разрушения наружной стенки аттика выявить довольно затруднительно. Деструкция может быть выражена в усилении просветления области самого аттика. Учитывая широкий динамический диапазон цифровых изображений, получаемых посредством CRсистемы, этот признак нам удалось получить достаточно убедительно.

При воспалительных изменениях придаточных полостей носа (значительное место среди оториноларингологических заболеваний) установке диагноза также хорошо помогает широкий динамический диапазон цифрового CR изображения. Хорошо определяются кистозные и полипозные образования слизистой оболочки. Применение CR позволяет в некоторых случаях более достоверно определить наличие костных разрушений. В качестве подтверждения этому предлагаем следующее клиническое наблюдение (рис. 2). При исследовании опухоли гортани, используя CR, можно с большей долей вероятности определять мягкотканный ее компонент, сужение просвета гортани, нарушение взаимоотношения складок, синусов и их конфигурации.



Использование СRсистем в остеологии позволяет при однократной экспозиции получать изображение структуры костей и мягких тканей. Нельзя не указать в этой связи и на определенные имеющие место ограничения.

К ним относятся уменьшение пространственного разрешения относительно системы “экранпленка”, что приобретает особое значение в остеологии. Однако, несмотря на это,наши исследования костной патологии показали результаты, не только сравнимые с традиционными аналоговыми системами, но и превосходящие их в плане диагностики. В качестве примера приводим одно из наблюдений(рис. 3).



Применяя CR при исследовании костей, можно добиться хорошей визуализации малых повреждений, таких, как субнадкостничная резорбция, туннеллизация кортикальной кости, мелкие участки некроза надкостницы, в большей степени, чем при традиционных аналоговых методах исследования. У пациентов с неспецифическим остеомиелитом CRсистема показала хорошую визуализацию деструкции костной ткани, изменений надкостницы в виде периостальной реакции и особенно изменений мягких тканей. Хорошо определялась вовлеченность периферических костей.


Таким образом, анализируя использование CR в остеологии, мы можем утверждать, что,несмотря на меньшее пространственное разрешение, система позволяет визуализировать тонкие изменения в костной структуре, оценивать состояние окружающих тканей и поэтому с успехом применяться в диагностике костных заболеваний.

Достоинства CR радиографии в педиатрии следует оценивать с двух позиций. Во-первых, это возможность снимок неудовлетворительного качества сделать диагностически ценным, что в детской практике не всегда зависит от профессионализма лаборанта.

 Во-вторых,это возможность снижения лучевой нагрузки.

Ценным преимуществом в детской практике при исследовании скелетномышечной системы является улучшение контрастного разрешения и резкости изображения костей, позволяющее оценивать низкоконтрастные изменения и мягкотканный компонент. CR позволяет проследить динамику процесса и наболее раннем этапе диагностировать патологические изменения (рис. 4).



Как показали наши данные, в отделениях реанимации и интенсивной терапии CRсистема имеет четкие преимущества перед стандартным получением изображения по технологии“экранпленка”. В подобных ситуациях очень важным является то, что пользователь может изменять параметры изображения. Причина повторных исследований в нашей работе при применении CR была связана только с неправильным позиционированием больного, тогда как при применении пленочной рентгенографии приблизительно в 7–15% требуются повторные снимки по диагностическим или техническим причинам (рис. 5).


С тем же успехом можно применять подобные системы и в отделениях неотложной помощи, в которых уменьшение количества повторных снимков, быстрая доступность изображений и значительное улучшение их качества, так же как и в отделениях интенсивной терапии и реанимации, играют существенную роль в улучшении не только диагностического, но и лечебного процесса. Важное преимущество цифровой технологии – возможность при однократной экспозиции на одном снимке получать изображения различных по плотности элементов.

Исследование с использованием системы CR в урологии позволяет более достоверно отображать плохо контрастируемые коралловидные камни, рентгеноконтрастные тени мелких конкрементов в местах, где визуализация их может быть затруднена. За счет широкого динамического диапазона метода возможна хорошая визуализация мягких тканей, в том числе контуров мышц, что помогает выявить воспалительные изменения в них.

При удвоенной почке, когда верхние сегменты ее гидронефротически трансформированы, функция резко снижена и, естественно, при контрастном исследовании визуализация ее на фоне кишечника и мягких тканей ухудшена, возможность нелинейного изменения цвета способствует тому, чтобы врач определил отсутствие или наличие функции измененной почки и ее отдельных сегментов (рис. 6).