Руководство по получению оптимальной гистограммы цифровой (компьютерной) рентгенограммы

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 14.12.2024

Государственное реформирование здравоохранения поставило перед лечебными учреждениями принципиально новые задачи: скорость и качество получения и обработки информации стали важнейшим условием повышения уровня оказываемой медицинской помощи. Эту задачу нельзя решить без внедрения новых информационных технологий. Основным приоритетом развития лучевой диагностики на сегодняшний день является внедрение в практику цифровых технологий.

Цифровая рентгенография обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с аналоговыми методами. Это отсутствие пленки и реактивов, экономия площади, широкие возможности по обработке снимков, автоматизация данных. Кроме того, использование цифровой диагностической техники позволяет объединить диагностические кабинеты и рабочие места лаборантов, врачей в единую информационную систему лечебного учреждения. В настоящее время лечебно-профилактические учреждения (ЛПУ) используют 2 типа информационных систем: общебольничные системы - автоматизация работы ЛПУ как предприятия и радиологические информационные системы (РИС) - обработка, хранение и передача диагностических изображений. С целью оказания врачами оперативной квалификационной консультации пациентам, находящимся на расстоянии могут использоваться телемедицинские сети, к которым подключается РИС ЛПУ. Особенностью таких сетей является способность передачи рентгеновских снимков на большие расстояния в реальном времени без искажений и с соблюдением строгой конфиденциальности. Организация телемедицинских радиологических сетей позволит вывести раннюю диагностику на новый качественный уровень.

Создание цифровых информационных систем в диагностической медицине обеспечивает сохранение максимума информации о больном и ее рациональное и эффективное использование в клинической практике и для научных целей. С целью повышения качества лучевой диагностики хирургических заболеваний в отделении лучевой диагностики Института хирургии им. А.В. Вишневского используется автоматизированная радиологическая информационная система (PACS), обеспечивающая беспленочную систему получения, обработки, передачи и архивирования изображений в стандартном формате DICOM. Единое медицинское информационное пространство предоставляет возможность оказания дистанционной высококвалифицированной помощи ведущих медицинских центров, что в конечном итоге позволяет повысить качество и снизить себестоимость обслуживания пациентов.

Малодозовая цифровая рентгенография органов грудной клетки получает все более широкое распространение. Её преимуществом является стандартно высокое качество изображения, не зависящее от особенностей фотохимической обработки пленки. Цифровые изображения имеют значительно более широкий динамический диапазон, позволяющий одновременно анализировать как легочную ткань, так и плотные структуры средостения. В зависимости от типа пленочного флюорографического аппарата обследуемый получает дозу от 0,3 до 1,99 мЗв. Эффективная доза при проведении скрининговых исследований не должна превышать 1 мЗВ. При проведении цифровой рентгенографии эффективная доза составляла от 0,004 до 0,2 мЗв. Существенное снижение дозы облучения при выполнении рентгенограммы на аппарате высокого разрешения позволит свести риск облучения к безопасному минимуму при оценке эффективности лечения в динамике больных туберкулезом легких и осуществлять динамическое наблюдение за состоянием диспансерных пациентов из групп повышенного риска с любой необходимой периодичностью.Кроме того, цифровое изображение может быть подвергнуто дополнительной обработке с помощью математических программ, что в ряде случаев повышает информативность исследования.

В настоящее время ряд исследователей изучают и проводят сравнительную оценку различных типов цифровых рентгенографических систем для определения их диагностических возможностей в клинической практике, а также для определения эффективной дозы, получаемой пациентом при исследовании органов грудной клетки. Современные системы прямой рентгенографии позволяют снижать дозу до 50%.

Процесс перехода на цифровой рентген аппарат в Западной Европе прошел несколько этапов и начался с систем оцифровки пленочных рентгенограмм, на смену которым достаточно быстро пришли системы компьютерной рентгенографии с технологией запоминающих люминофоров. Затем появился плоскопанельный детектор рентгеновского излучения и, соответственно, сканирующие рентгенографические системы. Четвертым этапом перехода к цифровой технологии визуализации стало внедрение в клиническую практику полноформатных рентгеновских систем на основе матричных детекторов, которые в настоящее время преобладают на мировом рынке.

Для постановки окончательного диагноза или для контроля состояния пациента в динамике врачу лучевой диагностики приходится не только анализировать изображения, но и обращаться к архивным данным. Использование компьютерных технологий и информационных систем: Picture Archiving and Communication System (PACS), Radiological Information Systems (RIS), Hospital Information Systems (HIS) в лучевой диагностике позволяет осуществлять мультимодальное совмещение медицинских изображений, хранить их в сжатом цифровом виде в централизованном архиве, а также считывать и пересылать рентгеновские снимки на любой компьютер по различным информационным сетям, включая интернет. Необходимость внедрения информационных технологий в клиническую практику неоспорима на сегодняшний день. Применение систем архивирования, передачи и обработки изображений (PACS, RIS) в работе отделения лучевой диагностики ЛПУ позволяет обеспечить быстрый доступ к информации о пациенте различным специалистам, представить медицинские изображения в цифровом виде, повысить производительность и эффективность работы всего ЛПУ.

Положительный опыт оснащения большинства крупных европейских клиник системами архивирования и передачи медицинских изображений (PACS), широкое использование компьютерных анализаторов в медицинской визуализации и рабочих станций, а также ведение историй болезни в электронном виде (Bellon E. et al, 2005) позволяет предположить в скором времени внедрение данных систем в отечественное здравоохранение.

Одной из основных тенденций развития медицинской визуализации является активное внедрение цифровых технологий, замены аналоговых аппаратов для лучевой диагностики на цифровые установки. Эти изменения также коснулись и традиционной рентгенологии.

Переход к оцифровке рентгеновских снимков способствует тому, чтобы цифровая флюорография легких заняла свое ведущее место в первичной диагностике легочной патологии, и при скрининге, и в обычных клинических ситуациях. Возможности компьютерной обработки рентгеновских изображений позволили значительно повысить выявляемость патологии органов грудной клетки при проведении профосмотров.

В последние годы большое внимание уделяется компьютерному анализу медицинских изображений при заболеваниях легких. В частности, созданы компьютерные программы, позволяющие выявлять мелкие очаговые образования в легких и, тем самым, повышающие диагностическую эффективность цифровой рентгенографии.На цифровых изображениях убедительно выявляются мелкие, компактные, изолированные петрификаты в парааортальных лимфатических узлах, а также в периферических лимфатических узлах шеи и подмышечной области, которые при проекционной пленочной рентгенографии по разным причинам не всегда находят отображение. Важное практическое значение приобретает возможность обнаружения на цифровых снимках "малых" форм. В особенностях отображения очагового туберкулеза легких количество очаговых теней, как правило, тоже определяется большее, чем на обзорных рентгенограммах и флюорограммах. Кроме того, в США в связи с относительно низкой стоимостью и пониженной лучевой нагрузкой в будущем планируется использовать цифровой рентген в сочетании с компьютерным анализом изображений вместо КТ при скрининговом исследовании органов грудной клетки для выявления бронхогенного рака.

Значительная часть населения России подвергается рентгенологическим исследованиям с целью диагностики или профилактики различных заболеваний. Установлено, что более 70% заболеваний распознается с помощью рентгенологического метода, необходимого для обнаружения и определения степени распространенности патологического процесса, а также для контроля эффективности лечения. Поэтому усилия ученых направлены на создание рентгеновских аппаратов с пониженной лучевой нагрузкой. К ним относятся малодозовые цифровые рентгеновские аппараты. Необходимо оптимизировать лучевые исследования для уменьшения лучевой нагрузки на пациента при одновременном сохранении качества медицинских изображений.

В настоящее время накоплен опыт эксплуатации цифровых рентгеновских установок и флюорографов в лечебно-профилактических учреждениях различного профиля. Преимуществами цифровой флюорографии являются: снижение лучевой нагрузки на исследуемого (в 10-30 раз), высокая информативность, уменьшение стоимости исследования, возможность хранения данных на всех видах носителей информации и передачи через интернет, простота и высокая скорость получения изображений и их высокое качество. Сравнение возможностей в выявлении нормальных анатомических структур и патологических рентгенологических симптомов показывает, что цифровые изображения имеют преимущество, которое проявляется в превосходном разрешении по контрастности в широком динамическом диапазоне.

Дополнительными преимуществами цифровой радиографии являются возможности применения гистограммного анализа и цветового кодирования. Цветовое кодирование может быть выполнено на основе техники трапециоидов. При этом различные ткани получают разную окраску, что позволяет проводить их визуальную дифференцирововку.

Экологическое благополучие населения является одной из важнейших задач современного индустриального общества. Среди всех экологических проблем, стоящих сейчас перед государством, радиационный фактор занимает одно из ведущих мест. Рассматривая радиационный фактор, необходимо отметить, что среди всех видов облучения населения источниками ионизирующего излучения 17% вклада в него обусловлено медицинской компонентой. В целом считается, что польза от применения медицинского облучения превышает вред от его использования, поэтому оно не нормируется в отличие от профессионального облучения. Диагностическое облучение характеризуется довольно низкими дозами, получаемыми каждым из пациентов (типичные эффективные дозы находятся в диапазоне 1-10 мЗв), что в принципе вполне достаточно для получения требуемой клинической информации. Эффективная доза при рентгенографии составляет от 1 мЗв до 0,6 мЗв и для КТ от 0,2 мЗв до 12 мЗв.

Сканирующий метод исключает регистрацию рассеянного излучения при формировании рентгеновского изображения, поэтому, рентгенологическое обследование, проведенное путем сканирования пациента узким коллимированным лучом, с прямым преобразованием энергии -кванта в электрический сигнал, позволяет уменьшить лучевую нагрузку на пациента в десятки раз и повысить диагностическую эффективность обследования по сравнению с традиционной пленочной технологией. Стратегия снижения дозовых нагрузок на население при проведении рентгенологических процедур должна предусматривать поэтапный переход в рентгенологии на сканирующие технологии получения информации и, прежде всего, при проведении профилактических процедур, доля которых в общем объеме рентгенологических исследований составляет около 33%. Реализация в полном объеме этих предложений по снижению дозовых нагрузок позволит уже в ближайшие 2-3 года снизить эффективную среднюю годовую дозу облучения на одного человека до 0,6 мЗв. При этом суммарная годовая коллективная эффективная доза облучения населения уменьшится почти на 31000 чел.-Зв, а число вероятных случаев возникновения злокачественных заболеваний (смертельных и не смертельных) снизится за это период более чем на 2200.

В системах сканирующего типа рентгеновский пучок проходит через узкую щель коллиматора прежде, чем попадает на линейку детекторов. В сканирующих аппаратах получение информации с одной строки происходит максимум за 5-6 мс, что даже меньше времени формирования изображения в цифровых флюорографах на основе ПЗС-матрицы. Преимущество сканирующих систем с узким веерным рентгеновским пучком состоит в том, что в них практически отсутствует вредное влияние рассеянного излучения на качество изображения, а это, в свою очередь, позволяет значительно снизить дозовую нагрузку на пациента. Ряд авторов отмечает, что сканирующая рентгенография на сегодняшний день является наилучшим решением для практической рентгенодиагностики с точки зрения достижения приемлемого баланса цена качество для цифрового приемника.

Таким образом, цифровые рентген аппараты обладают рядом преимуществ над традиционными аналоговыми аппаратами, что связано с высоким качеством и возможностью компьютерной обработки получаемых изображений, хранением полученной информации в электронном виде, возможностью передачи рентгеновских снимков через интернет и значительным снижением лучевой нагрузки на пациента.

Цифровые рентген аппараты — высокотехнологичное оборудование для соверменной медицины!

Руководство по получению оптимальной гистограммы цифровой (компьютерной) рентгенограммы

12.02.2016

Использование гистограммы в программе для цифровой рентгенографии Image Suite

Гистограмма — это график распределения значений пикселов в снимке.

По оси Х отображается экспозиция от низкой до высокой. По оси Y отображается частота появления. На графике отображается изменение контрастности, например при изменении видов.

При нормальной экспозиции на гистограмме отображается S-образная кривая. Если при обработке изображения возникает ошибка, то на гистограмме отображается прямая диагональная линия, а отображаемый снимок имеет очень низкую контрастность. Это указывает на отсутствие дополнительной обработки изображения на рентгенологическом снимке. Снимок обычно имеет низкую контрастность.

Контрастность снимка можно увеличить с помощью инструментов Яркость/Широта. Перед выполнением настроек убедитесь, что выбран правильный вид. Ошибка обработки снимка может быть вызвана неправильным выбором вида. Если вид правильный, выполните настройки. В режиме "Яркость/Широта" снимок отображается без дополнительной обработки изображения и линия на гистограмме остается прямой диагональной линией.

Теги: гистограмма, снимок, отображение
234567 Начало активности (дата): 12.02.2016 09:23:00
234567 Кем создан (ID): 645
234567 Ключевые слова: гистограмма, снимок, контрасность
12354567899

1 ФГБУ «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. академика Г.А. Илизарова Минздрава России»

В рамках данного научного исследования изучены возможности применения методов цифровой обработки рентгенологических изображений на персональном компьютере в клинической и научной деятельности травматологов-ортопедов с целью повышения их максимальной информативности, достижения оптимальной наглядности, получения объективных количественных данных и документирования полученных в ходе исследования результатов. Для решения этих задач были использованы метод цветового контрастирования, построение оптического рельефа изображения, определения оптической плотности отдельных фрагментов изображения. Клинической моделью для оценки применяемых методов служило изучение регенеративной активности у пациентов с ахондроплазией, которым проводилось удлинение голеней. Данная работа была выполнена с использованием специализированного программного обеспечения «Hi - scene» предназначенной для чтения и компьютерной обработки цифровых результатов рентгенологического исследования.

1. Информативность различных методов визуализации при исследовании мышц нижних конечностей у больных ахондроплазией / Г.В. Дьячкова, Т.И. Менщикова, Д.Ш. Варки, П.В. Нецветов // Мед. визуализация. - 2002. - № 2. - С. 133-137.

2. Кармазановский Г.Г., Лейченко А.И. Цифровые технологии в отделении лучевой диагностики: руководство для врачей. - М.: Издательский дом Видар-М, 2007. - 200 с., ил.

3. Компьютерная визуализация чрескостного остеосинтеза: монография / А.Б. Слободской [и др.]. - Самара: Офорт, Самар. гос.мед. ун-т, 2004. - 200 с.: ил.

4. Методы компьютерной обработки изображений / Под ред. В.А. Сойфера. 2-е изд., испр. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 784 с.

5. Розенфельд Л.Г., Макомела Н.М., Синицкий С.И., Колотилов Н.Н., Огир А.С. Возможности постобработки диагностических КТ- и МРТ-изображений на персональном компьютере // Украинский Медицинский Журнал. - 2006. - № 6. - С. 69-73.

6. Свидетельство РФ № 2014611777, 10.02.2014 о государственной регистрации программы ЭВМ «Hi - scene» для проведения компьютерного анализа, оценки и документации данных лучевых методов исследования и любых электронных изображений, а также проведения на основании полученных данных предоперационного моделирования. / Климов О.В., Лященко А.Н., Баньщиков А.С.

7. Kuni C.C. Introduction to computers and digital Processing in Medical Imaging // Year Book Medical Publishes, Inc. Chicago, 1988. Kraus M. Virtual Reality in Medical Environments // Proceedings of the International Symposium CAR’93. - P. 747.

8. Son I.Y., Winslow M., Yazici В., Xu X.G. X-ray imaging optimization using virtual phantoms and computerized observer modeling // Phys Med Biol. - 2006, Sep 7. Vol. 51(17). - P. 289-310.

В последнее время технические средства медицинской диагностики претерпевают значительные качественные изменения, которые связаны с бурным прогрессом информационных технологий. Это касается как создания новых диагностических методов, так и совершенствования традиционных, таких, например, как рентгенография. Необходимость подобной модернизации диктуется возросшими требованиями к точности, объективности, а также достоверности и информативности проводимых диагностических или научных исследований, что в конечном итоге и определяет ценность метода в достижении поставленной задачи [3, 4]. Говоря о рентгенографии в чистом виде, как о методе получения информации, следует отметить такие её положительные стороны, как простота, распространенность, наглядность, возможность визуализировать и фиксировать малые пространственные структуры в широком диапазоне оттенков серого цвета практически во всех отделах человеческого организма [1, 5]. Однако, несмотря на целый ряд достоинств, данный метод обладает также существенными недостатками и ограничениями. К ним можно отнести зависимость плотности и качества полученного изображения от целого ряда субъективных и объективных факторов. Такая несогласованность информационной емкости изображения со свойствами и индивидуальными особенностями зрительного анализатора исследователя обусловливает затрудненность получения и фиксации объективной визуальной и параметрической информации из исходного изображения, что ограничивает применение методов математической статистики для анализа полученных результатов [2, 7, 8]. Все эти недостатки и определяют круг вопросов, которые решаются с использованием методов цифровой обработки изображения, что поднимает процесс анализа медицинского изображения на качественно новый уровень, позволяя решать более широкий круг проблем. В настоящее время данные методы исследования реализованы в виде состава аппаратно-программных комплексов для проведения УЗИ, КТ и МРТ исследований.

Цель исследования

Изучение возможности применения методов цифровой обработки рентгенологических изображений на персональном компьютере в клинической и научной деятельности травматологов-ортопедов для достижения оптимальной наглядности, получения объективных количественных данных и документирования полученных в ходе исследования результатов.

Материалы и методы исследования

В ходе работы проведена оценка клинической и научной значимости рентгенологических исследований полученных при удлинении голеней у 25 больных ахондроплазией, которые проходили лечение в ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова» за период с 2010 по 2014 годы. Данная работа была выполнена с использованием специализированного программного обеспечения «Hi - scene», предназначенного для чтения и компьютерной обработки цифровых результатов рентгенологического исследования [6].

Для анализа изображения было использовано 4 метода обработки изображения: цветовое контрастирование, построение оптического рельефа изображения, а также построение профилограммы и гистограммы распределения оптической плотности рентгенологического изображения, которая также сочеталась с его цветовым контрастированием. Решая задачу по получению количественных данных об изображении или его выделенных фрагментах, были использованы методы математической статистики для получения наиболее простых и информативных показателей, таких как мода, медиана, среднее значение параметра, дисперсия, коэффициент вариации и т.д. с возможностью сохранения всех значений гистограммы яркости изображения, которые могут использоваться для вычисления других показателей.

Измерение оптической плотности проводилось в условных единицах (ODi) по формуле

где I_i - интенсивность i-го элемента изображения, I₀ - средняя интенсивность фона. Для анализа структурного состава дистракционного костного регенерата на рентгенологическом изображении последнего рассчитывали относительную площадь участков изображения с различной степенью яркости, которая косвенно отражала степень его минерализации.

Результаты исследования и их обсуждение

Данные гистограммы распределения оптической плотности изображения характеризуются такими показателями, как мода, медиана, среднее значение параметра, дисперсия и коэффициент вариации, которые значительно менялись в ходе процесса репаративного остеогенеза и при этом весьма точно отражали характер и направление данного процесса. Так, в ходе начального этапа минерализации дистракционного регенерата средняя плотность его изображения и мода стремятся к общему значению, которое в свою очередь находится в темной части оптического спектра изображения и имеет максимально низкий показатель, который в дальнейшем будет снижаться до самого снятия аппарата. Стандартное отклонение, полученное для данной гистограммы распределения, на данном этапе демонстрирует минимальные значения.

На приведенной клинической модели результаты оптической денситометрии демонстрировали максимальную разницу оптической плотности между материнской костью и областью формирования дистракционного регенерата. Гистограмма распределения яркости изображения, содержащего участки материнской кости, показывала явное смещение пика в сторону повышенной оптической плотности изображения (рис. 1).

Сущность метода цветового контрастирования заключалось в преобразовании черно-белого изображения в цветное по признакам, отображающим определенные свойства изображения, в данном случае это его оптическая плотность (яркость изображения). В этом преобразовании цвет играет роль дополнительного информационного признака, что облегчает и ускоряет процесс интерпретации изображения благодаря тому, что человеческий глаз различает больше цветов, чем оттенков какого- либо одного цвета.

В целом цветовое контрастирование рентгенологического изображения позволяло более качественно и наглядно оценить особенности распределения и соотношение структур различной степени плотности изображения.

Так, в приведенном ниже примере на цветном варианте снимка четко визуализируются фрагменты материнской кости одинаковой оптической плотности и участок регенерата, содержащий в своей структуре элементы различной оптической плотности, показывая при этом площадь их распределения (рис. 2).

Таким образом, цветовое контрастирование позволяет визуально четко определить зоны одинаковой или различной плотности различных участков изображения. Дополнительное построение гистограммы зоны интереса демонстрирует параметрические значения распределения отдельных участков изображения с различной степенью яркости, что дает возможность косвенно судить о степени зрелости и плотности регенерата по степени его минерализации.

А Б

Рис. 1. Рентгенограмма костей голени пациента с ахондроплазией через две недели после операции и гистограмма оптической плотности участка изображения, соответствующего: А - проксимальному уровню удлинения и Б - среднему костному фрагменту

Рис. 2. Рентгенограмма костей голени пациента с ахондроплазией через две недели после операции и ее вариант после цветового контрастирования с гистограммой оптической плотности участка изображения, соответствующего проксимальному уровню удлинения

Методика построения оптического рельефа изображения заключалась в получении изображения рельефной поверхности, на которой высота каждого участка является функцией яркости (плотности) исходного изображения в данной точке. В данном методе исследования изображение оценивалось при помощи нового дополнительного фактора - третьего измерения, что позволяло оценить изображение в привычном для человека трехмерном пространстве. Оптический рельеф рентгенограммы, совмещенный с цветовым контрастированием, использует также еще один дополнительный источник информации - цвет изображения. Таким образом, совокупное применение всех дополнительных факторов анализа изображения позволяло более полноценно оценить изображение, задействовав развитые у человека в ходе его филогенеза такие каналы визуальной оценки изучаемого объекта, как: цвет, яркость и форма, дополнив все это параметрическими значениями и гистограммой распределения яркости изображения (рис. 3).

Рис. 3. Оптический рельеф и цветовое контрастирование рентгенограммы голени пациента с ахондроплазией после ее удлинения

Рис. 4. Рентгенограмма и оптическая продольная профилограмма рентгенологического изображения голени пациента с ахондроплазией в боковой проекции через два месяца от начала удлинения

Построение оптического профиля исследуемого изображения представляет собой график яркости совокупности точек изображения, расположенных вдоль прямой линии или прямоугольника, проведенных на изображении в произвольном направлении. Таким образом, данное исследование позволяло нам в виде графика представить изменение плотности (яркости) изображения в интересующем нас разрезе, что характеризует структуру изображения в заданной плоскости.

На выбранной нами клинической модели оптическая продольная профилограмма регенерата и материнских отделов кости показывала, что плотность регенерата (2) значительно ниже плотности материнской кости (3). Оптический профиль также демонстрирует повышение плотности края материнской кости, непосредственно прилегающего к регенерату (1) (рис. 4).

Данное исследование, проведенное на протяжении всей зоны интереса, позволяло нам составить полную последовательную картину, что иногда довольно затруднительно при построении 3D оптического рельефа.

Выводы

В процессе филогенеза человек приобрел способность создавать целостную картину окружающего его трехмерного пространства посредством анализа и синтеза поступающей к нему информации от разных каналов восприятия. При этом известно, что до 90 % информации человек получает посредством зрительного анализатора. Данный источник восприятия позволяет оценивать такие факторы внешней среды, как яркость, цвет, форма, размер и положение в пространстве. В ходе традиционного анализа рентгенологического изображения мы фактически из всех перечисленных возможностей зрительного анализатора используем только один - яркость изображения. Проведенное нами исследование показало, что добавление дополнительных каналов информации позволяет существенно расширить объем получаемой информации, сделать ее более наглядной, доступной для сравнительного анализа, легко документировать результаты исследования, а также получить параметрические показатели, что повышает качество проводимого исследования. Программное обеспечение, созданное для реализации данного вида исследования, позволяет проводить его не только на таком дорогостоящем оборудовании, как КТ, МРТ или аппарат для УЗИ, но и на персональном компьютере, что позволяет использовать данный вид исследования в более широкой клинической практике и научных исследованиях.

Рецензенты:

Новиков К.И., д.м.н., ведущий научный сотрудник ФГБУ «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. академика Г.А. Илизарова, г. Курган;

Солдатов Ю.П., д.м.н., профессор кафедры травматологии, ортопедии и ВПХ Тюменской государственной медицинской академии Министерства здравоохранения РФ, г. Тюмень.

Цифровая рентгенография

Оглянитесь вокруг. Цифровые технологии везде - в быту, коммерции, связи, медицине, издательском деле, науке. Информация становится новой универсальной валютой и критерием эффективности любого профессионального рода деятельности.

Если Вы еще не ощутили этого в своей профессии, не стоит быть гордыми консерваторами. Просто Вы еще не знаете, какие перспективы Вас ожидают.

Может быть, данное руководство поможет Вам встать на путь самообразования и увидеть, что цифровые технологии принесут в стоматологию много положительного. Не бойтесь взглянуть по-новому на, казалось бы, устоявшиеся вещи.

Что означает цифровая

Мы слышим это слово каждый день - в рекламе и в новостях. Многие часто и не задумываются над его значением. С точки зрения технологии, слово "цифровая" относится к бинарному, или двоичному языку, на котором общаются компьютеры, язык нулей и единиц. Он используется в языках команд любой электронной аппаратуры, при хранении и передаче звука, видео, фотографий, текстов и любой другой информации. Если Вы используете сотовый телефон или автосигнализацию, Вы уже приобщились к миру "цифры".

Вы не задумывались, почему в последние 10-20 лет цифровые технологии так быстро внедряются в нашу повседневную жизнь? Почему цифровые фото- и видеокамеры за последние 3-5 лет вытеснили аналоговые, сохранив их позиции только в узкопрофессиональной сфере? Дело в том, что информация в цифровом виде хранится и передается без искажений, а самое главное, она может в дальнейшем обрабатываться с помощью компьютерных программ. Кроме того, успехи компьютерной индустрии сделали хранение и обработку цифровой информации на несколько порядков дешевле любого традиционного способа. Могли ли мы представить себе 30-40 лет назад, что у нас будет мгновенная и почти бесплатная связь с любой точкой мира?

Преимущества и недостатки цифровой рентгенографии

В сравнении с традиционной технологией снятия на пленку с последующей ее проявкой цифровые рентгеновские датчики имеют следующие существенные преимущества:

уменьшение дозы рентгеновского облучения на 50-70%, в отдельных случаях до 90%;
упрощение обработки, в частности, исключается длительная и сложная процедура проявки;
цифровое изображение может быть обработано для улучшения диагностической ценности снимка;
хранение и копирование снимка, передача в любую точку мира не ухудшает его качества и требует минимальных затрат;
низкая стоимость расходных материалов, минимальное обслуживание;
цифровые технологии более дружественны к окружающей среде, в частности, не требуется утилизации химических отходов.

распечатки цифровых изображений на бытовом принтере пока еще уступают пленкам в качестве изображения;
изображения, хранящиеся в компьютере, не имеют юридической силы, поскольку могут легко быть изменены;
высокие начальные затраты на приобретение комплекса цифровой рентгенографии.

Во-первых, как уже сказано, речь не идет о полном отказе от пленки. Радиовизиограф - лишь новое средство дополнительной диагностики, открывающее широкие возможности. Тем более и рентгеновский аппарат, и сама суть технологии остаются прежними.

В одном из последних отчетов американской Ассоциации клинических исследований (CRA, http://www.cranews.com ) говорится следующее: "Цифровая рентгенография обеспечивает мгновенное получение изображения, уменьшение дозы радиации, исключение процесса проявки, с помощью компьютера - хранение и улучшение изображения, что дает дополнительные возможности как для диагностики, так и для объяснения пациенту проводимого лечения. Исследования показали улучшение возможностей радиовизиографов по обнаружению кариеса по сравнению с предыдущим обзором в мае 1995 г. Однако обе технологии - и рентгеновские пленки, и радиовизиограф, выявляют кариес не в 100% случаев."

Цифровая рентгенография уже многие годы широко применяется в медицине и получает все большее распространение в стоматологии. Все больше врачей хотят узнать о возможностях цифровой рентгенографии и, возможно, использовать такие системы в своей практике. Сегодня не стоит вопрос, нужно ли использовать цифровые технологии в практике, вопрос стоит: когда Вы будете готовы к этому?

Строение сенсора радиовизиографа

Сенсор, как его называют большинство врачей и производителей, в основе своей имеет силиконовый чип (3-х слойный), проводящий электрический ток. Это устройство, похожее на транзистор или конденсатор, предназначенное для снятия изображения, получаемого при прохождении рентгеновских лучей через ткани.

Интересно, что такие сенсоры были изобретены в 60-е, в одно время с изобретением так распространенных сейчас транзисторов.

Сенсор представляет собой плоскую матрицу пикселей, количество которых определяет размерность получаемого изображения, которая также может измеряться в парах линий на миллиметр.

На рисунке представлен срез одного пиксела. Вы видите три слоя силикона. Рентгеновские лучи попадают на первый слой. Каждый фотон разрушает ковалентную связь аморфного слоя, образованного на границе двух слоев, и выбивает из него электрон. Электроны переходят в "депо", где они удерживаются, пока "ворота" открыты, что дает возможность зафиксировать электронный аналоговый сигнал. Последний шаг - аналого-цифровое преобразование (АЦП).

Что такое CCD, CMOS, CID

Большинство систем цифровой рентгенографии построено на основе технологии CCD (charge-coupled device). Такой сенсор, условно говоря, матрица, состоящая из конденсаторов, позволяет получать изображение гарантированного качества. Матрицы CCD также используются в больших радиотелескопах.

Технология CMOS более привлекательна для производителей сенсоров, поскольку сенсоры здесь потребляют меньше энергии. Кроме того, такие "чипы" широко распространены в компьютерной индустрии и они гораздо дешевле в производстве, чем "чипы" CCD. Сенсоры CMOS хорошо работают в условиях яркого освещения и широко используются в современных цифровых фото- и видеокамерах. Однако они не так хорошо передают темные тона.

Среди преимуществ технологий CID и CMOS перед CCD - произвольная "адресация" пикселей, "неразрушающее" считывание информации и, конечно же, меньшая стоимость самого сенсора.

Проводные датчики и фосфорные пластины

Помимо проводных сенсоров на основе CCD, CMOS и CID, в медицине достаточно широко распространены так называемые фосфорные пластины. Внешне они напоминают рентгеновскую пленку, и после просвечивания рентгеновскими лучами полученное изображение считывается в специальном лазерном сканере. Каждая такая пластина существенно дешевле проводного сенсора, они рассчитаны хоть и на меньшее, но достаточно большое количество снимков.

Отсутствие провода - преимущество, хотя и не столь существенное, поскольку по результатам опросов врачей, использующих проводные датчики, провод абсолютно не мешает установке сенсора во рту в 90-95% случаев.

Среди недостатков фосфорных пластин - их разрешение, которое составляет всего лишь от 6 до 9 пар линий/мм в зависимости от производителя. Кроме того, поскольку для получения изображения на экране компьютера требуется время (около 45 секунд), фосфорные пластины неприменимы в эндодонтии.

Наверное, единственным случаем, где следует отдать предпочтение фосфорным пластинам, является использование их в клинике с большим числом хирургических кабинетов в целях общей экономии, и то лишь в случае, когда не требуется немедленная обработка изображений.

Цифровая рентгенография - это не только технология будущего. Она уже сейчас откроет Вам новые приятные возможности, и чем раньше Вы познакомитесь с ней, тем увереннее будете ощущать себя в новом веке цифровых технологий.

Представленный обзорный материал основан на публикациях Dale A. Miles, D.D.S., M.S., F.R.C.D., Nicholas Watts.

Важно!
Информация, представленная в статье, носит исключительно ознакомительный характер. Поставить диагноз и назначить адекватное лечение может только врач.

Цифровая рентгенография — современный метод лучевой диагностики

Современную медицину нельзя представить без такого важного направления как лучевая диагностика. В настоящее время к лучевой диагностике относятся: рентгенологический метод (рентгенография, рентгеноскопия, флюорография, линейная томография, компьютерная томография), радионуклидный метод исследования, ультразвуковой метод исследования, магнитно-резонансный метод исследования, термография и интервенционная радиология. Ниже остановимся на рентгенографии.

Рентгенография - способ рентгеновского исследования, при котором рентгеновское фиксированное изображение объекта получают на светочувствительном материале, то есть непосредственно на пленке.

Если в течение многих десятилетий изображения, получаемые с помощью рентгенографии, были только на специальных рентгеновских пленках (были аналоговыми), то в настоящее время появилось и широко используется цифровые.

С развитием компьютерных технологий в рентгенографии появилась возможность практически моментального получения изображения, его активизации, хранения, восстановления и даже передачи изображения на большие расстояния в цифровом формате

Цифровая рентгенография впервые стала реальностью в конце 1980-х гг, когда доктором Francis Mouyen была создана система RadioVisioGraphy (RGV). Система одобрена американской Food and Drug Administration.

Цифровые рентгеновские системы состоят из электронного сенсора (или детектора, датчика), преобразователя аналогового сигнала в цифровой, компьютера и монитора или принтера для демонстрации изображения.

Три основных компонента радиовизиографа — это

Радио-компонент представляет собой сенсор высокого разрешения с активной зоной, которая по размеру аналогична традиционной пленке для прицельных снимков. Однако возможны незначительные отклонения по длине, ширине и толщине, в зависимости от системы (рис. 5-24, В и D). Сенсор защищен от повреждающего действия рентгеновских лучей оптоволоконной оболочкой и может быть стерилизован хо лодным методом.

Второй компонент прямой цифровой системы — визио-компонент — состоит из видеомонитора и устройства обработки изображения. После поступления изображения в обрабатывающее устройство, оно оцифровывается и архивируется компьютером. Устройство увеличивает изображение для немедленной его передачи на экран монитора; также имеется возможность создавать цветные изображения, выводить на экран несколько снимков одновременно, вплоть до серии прицельных рентгенограмм, охватывающих всю полость рта. Т.к. изображение оцифровано, возможны дальнейшие манипуляции: увеличение, изменение контрастности, обратимость цвета. Также доступна функция перемены фокусного расстояния, она позволяет увеличить часть изображения вплоть до размера во весь экран.

Третий компонент прямой цифровой системы — это графи, видеопринтер высокого разрешения, который создает твердую копию изображения, используя тот же видеосигнал.

Преимущества цифровой рентгенографии.

Благодаря повышенной чувствительности детекторов изображения систем цифровой рентгенографии к квантам рентгеновских лучей улучшается не только качество изображения, но и, что особенно важно, появляется возможность значительного снижения лучевой нагрузки во время исследования.

Возможность последующей обработки цифровых изображений — основное преимущество всех цифровых систем. С помощью электронной обработки можно качественно оптимизировать изображение. Изменяя контрастность, яркость, подчеркивание контуров деталей изображения, используя различные фильтры для устранения шумов и помех, возможно улучшение визуализации различных структур и тканей. Ошибки при экспонировании в значительной мере уменьшаются, поскольку почти все результаты экспонирования могут быть исправлены последующей обработкой изображения. Таким образом, обработка изображений — это приведение изображения к виду, в максимальной степени облегчающему его анализ врачом.

При необходимости цифровое изображение в виде электронных данных можно постоянно или временно сохранять на магнитных или оптических дисках, передавать по электронным цепям, используя компьютерные сети.

Появление цифровых систем изображения предоставляет новые возможности управления изображениями и информацией. Например, значительно облегчается, по сравнению с традиционными архивами рентгенограмм, хранение и извлечение диагностических изображений из электронного архива (на оптических дисках). Один и тот же снимок может одновременно просматриваться в различных отделениях больницы, значительно облегчается консультирование снимков. Цифровые системы позволяют также передавать изображения на дальние расстояния, в частности из удаленных медицинских учреждений первичного звена в центральные.

Кроме того, во всех электронных системах используются и преимущества пленочных носителей изображения для архивации и передачи изображений. Цифровые изображения могут записываться на фотопленку с помощью лазерных печатающих устройств (принтеров).

Показания для проведения рентгенографии

В настоящее время наиболее часто рентгенография применяется в следующих направлениях:

ПРОФИЛАКТИКА - исследование органов грудной полости на предмет раннего выявления и соответственно своевременного и качественного лечения туберкулёза легких и онкологических заболеваний. Исследование показано лицам старше 40 лет один раз в два года и лицам относящимся к группе риска 1 раз в год. Значительно снижает смертность и прогноз течения и лечения заболеваний, за счет раннего, доклинического выявления.

ДИАГНОСТИКА

Неврология — патологическая подвижность и травматические поражения и различные заболевания позвоночника, дегенеративно-дистрофические изменения (остеохондрозы, грыжи межпозвоночных дисков, спондилезы), доброкачественные и злокачественные опухоли, аномалии и пороки развития,

Эндоринология - исследование турецкого седла на предмет патологии гипофиза, средостенья на предмет загрудинного зоба.

Травматология и ортопедия — различные виды переломов костей; вывихи; патологии стопы, в том числе плоскостопие и шпоры ; доброкачественные и злокачественные новообразования костей; специфические и неспецифические воспалительные изменения в костях и суставах (туберкулез, остеомиелит, артриты и др.); дегенеративно-дистрофические изменения суставов (артрозы и др.); нарушения развития костей (различные дисплазии и др.); рентгеноконтроль сращения переломов.

Ревматология - ревматические и другие системные поражения суставов.

Офтальмология - повреждения и заболевания глазных орбит.

Стоматология - заболевания зубов и полости рта

Пульмонология — туберкулез, аномалии и пороки развития легких, дегенеративно-дистрофические изменения (приобретенная эмфизема), травматические повреждения или инородные тела в легких и бронхах, пневмонии различного происхождения, деструктивные поражения легких (абсцесс, гангрена), плевриты, доброкачественные и злокачественные опухоли, метастатические поражения легких и др.

Ангиология - облитерирующие заболевания ( отложение кальция) аорты, бедренных артерий.

Отоларингология — заболевания придаточных пазух носа, в первую очередь выявляются воспалительные заболевания (гаймориты, фронтиты и др.), заболевания сосцевидных отростков, искривления носовой перегородки, различные врожденные пороки (отсутствие пазухи, кисты) и травматические повреждения (переломы носовых костей).

Урология. Выявляется птоз почек (опущения), камни в почках и мочевыводящих путях, почечная недостаточность, пиелонефрит, гидронефроз, аномалии и пороки развития почек, мочеточников, мочекаменная болезнь с точной локализацией камней, доброкачественные и злокачественные опухоли мочевой системы, цистит, аденома предстательной железы и др.

Гинекология. С помощью контрастного вещества оценивают проходимость маточных труб, которая является одной из важных проблем при бесплодии.

Противопоказания

Абсолютных противопоказаний для диагностической рентгенографии нет. Тем не менее, нужно знать, что всем подряд ее тоже делать не желательно. Не рекомендуется самостоятельно «назначать» исследование, приходя к рентгенологу с требованием провести рентген диагностику.

Наше оборудование.

Наша клиника оснащена современным рентген дигностическим комплексом

«Radspeed» производства фирмы

SHIMADZU , Япония.

Фирма SHIMADZU является пионером в разработке и производстве рентгеновского оборудования. Первые рентгеновские аппараты были производства этой фирмы. Одной из первых началась разработка и выпуск цифрового диагностического рентгеновского оборудования. Большое внимание компания уделяет разработке программного обеспечения, за счет которого добилась значительного снижения лучевой нагрузки на пациента при проведении исследований. Оборудование сертифицировано, соответствует современным требованиям и обладает всеми преимуществами цифровой рентгенографии.

Читайте также: