Рентген на дому МосРентген Центр

Лучший способ познать свой внутренний мир - сделать МРТ 3 Тесла

Previous Entry Share Next Entry
Современная роль рентгеновской техники в медицинской интроскопии
цифровой рентген, МРТ, магнитно-резонансная томография, Рентген, Рентген на дому
roentgen
http://trauma.ru/content/articles/detail.php?ELEMENT_ID=17905

Человек устроен так, что не менее 90% всей информации об окружающем мире он получает посредством зрения, на функцио-
нирование которого задействовано не менее 65% головного мозга.

Такая роль зрения предопределила развитие многих направлений медицинской диагностики.

Стремление врачей сделать тело пациента «прозрачным» привело к бурному развитию медицинской интроскопии, которая использует все возможные виды физических полей для получения изображений внутреннего строения человека.

Наиболее широко для визуализации непрозрачных и недоступных прямому наблюдению анатомических органов и систем используются электромагнитные излучения и ультразвуковые волны [4].

В связи с освоением огромного диапазона физических полей,которое воплощено в конкретной интроскопической технике
(рентгеновская аппаратура, УЗИ-системы, эндоскопы и офтальмоскопы, тепловизоры, гамма-камеры, различные классы реконструктивных томографов), возникает целый ряд вопросов.


  1. Почему существует так много видов визуализации?


  2. Нуждается ли каждое отделение лучевой диагностики в них?



  1. Какова сравнительная клиническая значимость разных методов интроскопии и какая роль в настоящее время отводится
    рентгеновской технике?


Это трудные вопросы и на них нет однозначного ответа. Но вот что можно сказать с уверенностью.

Почти все новые методы медицинской интроскопии возникли как взаимодополняющие, а не заменяющие уже существующие.

Дело в том, что разные методы визуализации основаны на разных взаимодействиях с биотканью и, следовательно, несут информацию о разных свойствах биологических структур. Главное состоит в том, что необходимо научиться понимать, как визуализированное изображение отражает норму и патологию. Для многих видов визуализации как раз эта проблема еще далека от полного разрешения. Еще раз подчеркнем, что разные методы визуализации главным образом дополняют друг друга и только в некоторых случаях имеется достаточно сильная корреляция, позволяющая отказаться от одновременного применения конкурирующих методов. Например, ультразвуковые и эндоскопические исследования в ряде случаев ограничивают область применения рентгенологических методик. Но необходимо четко понимать, что, несмотря на вредное
действие рентгеновского облучения, ему в настоящее время нет альтернативы и, вероятно, в обозримом будущем не будет. В настоящее время с помощью рентгеновского излучения получают около 80% всех визуализируемых изображений и его потенциальные возможности далеко не исчерпаны.

Идеальный рентгеновский преобразователь должен детектировать каждый падающий на него информативный квант и давать
информацию без ошибок и искажений о его пространственном положении, энергии и времени поступления. Кроме того, идеальный преобразователь должен иметь достаточный для неискаженного детектирования динамический диапазон. Ни одна из реальных систем визуализации рентгеновских изображений не удовлетворяет всем этим требованиям.

Во-первых, первичное рентгеновское изображение зашумлено рассеянным излучением от объекта, которое тоже детектируется и создает мешающий сигнал. Во-вторых, не все падающие на преобразователь рентгеновские кванты детектируются (обнаруживаются). В-третьих, в отсутствии входного изображения система формирует изображение, порожденное собственными шумами.

В-четвертых, в современных системах пространственная разрешающая способность ограничивается не сечением взаимодействия рентгеновского излучения с веществом исследуемого объекта, а аппаратной функцией системы. В-пятых, точность регистрации времени поступления квантов ограничена инерционностью систем. Наконец, в-шестых (the last, but not least), энергия (спектр) рентгеновских изображений одноканальными системами не дифференцируется.

Только с развитием цифрового рентгенотелевидения начала просматриваться возможность приближения к идеальной системе [3,7], которая, впрочем, в полной мере никогда не будет реализована. Дефицит мировых запасов серебра и поиски мгновенных экологически чистых методов получения высококачественных рентгеновских изображений стимулировали развитие цифровой рентгенографии и малодозовой цифровой флюорографии. Новые типы твердотельных детекторов в сочетании с цифровой обработкой изображений позволяют приблизить реальные рентгенопреобразуюшие системы к их предельным потенциальным возможностям.

Несколько слов об упомянутых шести физических ограничениях в свете отмеченной выше тенденции.


  1. Возможность цифровой обработки сигналов в плоскости изображения позволяет в большинстве случаев уменьшить или
    совсем свести на нет вредное влияние рассеяния на контрастную чувствительность, используя специальные программы, начиная с простого вычитания вуали и кончая сложной фильтрацией с применением кластерного анализа [6].


  2. Прогресс в технологиях создания новых классов детекторов излучения позволяет значительно повысить эффективность преобразования излучения, которая в настоящее время в наиболее совершенных моделях приближается к 80%, и расширить динамический диапазон, достигающий 100 и более.


  3. Современные технологические и компьютерные возможности позволяют значительно снизить уровень аппаратного шума,
    применяя низкошумящие электронные компоненты, криогенную технику, малокадровые схемы развертки, электронные системы памяти и т. п.


  4. В обозримом будущем мы не достигнем пространственного разрешения на уровне сечений взаимодействия


В будущем следует ожидать, что пространственное разрешение рентгеновских изображений (за исключением специально увеличенных снимков отдельных органов; в стоматологии, офтальмологии, маммологии) сохранится на уровне 5—10 мм-1.

В последние годы практически во всех методах рентгенодиагностики достигнут принципиальный предел снижения дозы при заданном пространственном разрешении. Этот предел можно характеризовать количеством энергии на пиксел, обеспечивающей заданное отношение сигнал/шум, или, что достаточно тесно взаимосвязано, заданную контрастную чувствительность, например 1,0%. Предельное значение количества квантов на пиксел в плоскости приемника при
этом будет лежать в пределах 8000—10 000 квантов за кадр [8].


  1. Инерционность рентгеновских устройств при использовании современных средств силовой электроники и вычислительной техники может быть доведена до минимума, который не ограничивает никаких медицинских требований.


  2. Импульсная запись изображения с последующей электронной фиксацией позволяет свести к нулю динамическую нерезкость, вызываемую даже самыми быстрыми движениями в организме (ток крови в коронарных сосудах), а использование полупроводниковых частотных инверторов позволяет достигнуть минимальной длительности импульса
    рентгеновского излучения 0,0005 с при мощности до 100 кВт. По этим причинам, в частности, из практики исчезает фото- и киносъемка с усилителями рентгеновского изображения [5].


  3. Компьютерные технологии позволяют все чаще использовать возможности анализа спектрального состава излучения.


  4. Примером тому служит так называемый метод дуальных энергий, применяемый в ангиографии для вычитания мешающих теней и в остеометрии для количественного определения кальция в костях.


Таким образом, мы являемся участниками и свидетелями трансформации традиционной рентгенотехники в цифровые сис-
темы визуализации рентгеновских изображений. К определенному моменту этой эволюции рентгеновский снимок на пленку перестанет быть основным документом о состоянии внутреннего строения организма и большинство рентгеновских изображений будет храниться в цифровой форме. Компьютерная обработка станет обычной в повседневной практике рентгенологии. Однако бурный прогресс рентгеновской техники будет сочетаться с ограничением ее роли в ряде диагностических областей.

Поэтому, возвращаясь к поставленным выше трем вопросам,на первый и второй вопросы можно дать утвердительный ответ:отделения лучевой диагностики крупных диагностических центров нуждаются в технических средствах для всех методов медицинской интроскопии. Выбирая метод медицинской визуализации для конкретного пациента, необходимо исходить из трех основополагающих принципов: более точная диагностика, наименьшее отрицательное воздействие на организм пациента, минимальная стоимость исследования. Как видно, эти принципы во многом являются взаимоисключающими, а мудрость врача-диагноста состоит в нахождении разумного компромисса. К сожалению, в связи с крайне низкой оснащенностью отделений лучевой диагностики интроскопической техникой врач и диагносты вынуждены применять ту методику, которая обеспечена техническими средствами.

Говоря о сравнительной клинической значимости методов медицинской визуализации (третий вопрос), можно сослаться на
частоту их применения в практической медицине. По имеющейся у нас неполной информации методы визуализации в порядке убывания частоты их применения сегодня можно расположить в следующей последовательности: рентгенология, ультразвуковые исследования, эндоскопия, разных видов реконструктивная томография, микроскопия (включая офтальмологию), радионуклидная диагностика, тепловидение. Отметим, что частота применения разных методов реконструктивной томографии ограничивается главным образом не их клинической значимостью, а дороговизной
аппаратуры и проводимых исследований. В таблице, заимствованной нами из [4], приведены объемы поставок различных видов интроскопических приборов в лечебные учреждения США.

Рынок США в области аппаратуры для лучевой диагностики ([4], источник: Medical Data Int.) (в млн долларов)

Годы

РКТ

МРТ

УЗ

Ядерная

медицина

РДА

УРИ

Архив

(PACS)

Всего

1992

570

860

900

350

1390

75

175

4320

1995

530

400

770

290

1220

85

305

3600

2000

(прогноз)

600

700

900

30

1300

75

550

4425

Примечание. РКТ, MPT - рентгеновский и магнитно-резонансная компьютерная томография; УЗ - ультразвуковая диагностика; РДА - рентгеновская диагностическая аппаратура; УРИ - усилители и преобразователи рентгеновского изображения; PACS - picture arhiving and communication systems.

Несмотря на первенство рентгенологических методик, необходимо понимать, что эра классической «пленочной» и «экранной» рентгенологии завершается. Рентгенология вместе с новыми лучевыми технологиями интегрируется в диагностические комплексы отделений лучевой диагностики. С медицинской точки зрения комплексный подход позволяет более глубоко изучать морфологические, функциональные, энергетические, иммунологические, биохимические структуры и механизмы человеческого организма. С технической точки зрения интеграционный подход позволяет выявить общее в теоретических основах и технических принципах систем визуализации изображений. Уже видны плоды единого подхода к процессам формирования, передачи, хранения и обработки информации о внутреннем строении человеческого организма. Единые диагностические комплексы позволяют синтезировать из разнородных изображений новый класс интегрированных изображе- ний повышенной диагностической ценности. С другой стороны, в диагностических центрах получит широкое распространение аппаратура, оптимизированная для узкоспециализированных методик (маммография, ангиография, системы для интервенционной рентгенологии и т. п.).

Отделения лучевой диагностики, оборудованные объединенными в сеть датчиками изображений в различных физических полях, средствами цифровой обработки, просмотра и архивирования изображений, должны обеспечивать применение всех существующих методик диагностических исследований. На базе экспертных систем появятся электронные ассистенты врача, а на базе международных сетей (в частности, Internet) получит широкое распространение телемедицина.

Настоящее время медицинской интроскопии — это главным образом век визуализации макроскопических изображений органов и систем, когда разрешаемый размер деталей исследуемых органов сравним с 1 мм. Однако компьютерные возможности уже в настоящее время позволяют в ряде рентгенологических методик переходить от качественной, во многом субъективной оценки изображений, к количественному анализу (рентгеновская остеоденситометрия, стерео-рентгенометрия, рентгеновская компьютерная томография).

Следующий этап развития — это получение изображений на микроскопическом (клеточном) уровне. Это этап развития лучевой диагностики начальных изменений в организме, клинические про-

Можно представить,что диагностика на клеточном уровне не обойдется без рентгенотелевизионных методов исследования микроструктур [2].

Разделение СССР практически разрушило рентгеновскую промышленность России, производящую системы визуализации.

Поэтому оснащенность отделений лучевой диагностики рентгеновскими системами визуализации крайне низка как в количественном, так и в качественном отношении. Имеющиеся технические средства в большинстве случаях изношены и по своим техническим и эксплуатационным параметрам существенно ниже уровня аппаратуры в лечебных учреждениях развитых стран. Обо всем спектре систем визуализации российским лучевым диагностам приходится только мечтать. Но жизнь не стоит на месте. На руинах старого рождается новое. За последние годы в России появились новые фирмы, которые разрабатывают и производят перспективные модели систем визуализации рентгеновских изображений, находящиеся на уровне современных зарубежных аналогов. К таким фирмам следует отнести ЗАО «Амико» (Москва), «НИПК «Электрон»(Санкт-Петербург), НПО «Экран» (Москва), Научно-практический центр медицинской рентгенологии (Москва), СП «Спектр-АП»(Москва), «Рентгенпром» (г. Истра), «Ренекс» (Новосибирск) и ряд других. К разработкам медицинской рентгеновской техники активно подключаются некоторые конверсионные и академические предприятия страны [1].

Несмотря на огромные экономические трудности и развал приборостроительной промышленности, уже в настоящее время в
России ведущие производители рентгеновской техники, широко используя зарубежные комплектующие элементы, в состоянии формировать современные диагностические комплексы и обеспечивать медицинские учреждения России практически всем спектром оборудования, необходимого рентгенологическим отделениям. О новой аппаратуре этих фирм подробно рассказано в статьях тематического номера журнала.


?

Log in

No account? Create an account