Реферат: Цифровая рентгенография

СОДЕРЖАНИЕ:

ЦИФРОВЫЕРЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИЕСИСТЕМЫ

Преобразованиетрадиционнойрентгенограммыв цифровой массив с последующейвозможностьюобработкирентгенограммметодамивычислительнойтехники сталораспространеннымпроцессом.Такие аналоговыесистемы зачастуюимеют очень жесткие ограниченияна экспозициюиз-за малогодинамическогодиапазонарентгеновскойпленки. В отличиеот аналоговыхпрямые цифровые рентгенографические системы позволяютполучатьдиагностическиеизображениябез промежуточныхносителей, прилюбом необходимомуровне дозы, причем этоизображениеможно обрабатыватьи отображатьсамыми различнымиспособами.

На рис.1приведена схема типичной цифровой рентгенографическойсистемы. Рентгеновская трубка и приемник изображения сопряжены скомпьютероми управляютсяим, а получаемоеизображение запоминается, обрабатывается(в цифровойформе) и отображаетсяна телеэкране, составляющемчасть пультауправления(или устройствавывода данных) оператора-рентгенолога.

Аналогичныепульты управленияможно применятьи в других системахполученияизображения, например наоснове ядерногомагнитногорезонанса иликомпьютернойтомографии.Цифровое изображениеможно записатьна магнитномносителе, оптическомдиске или жена специальномзаписывающемустройстве, способном постоянно вестирегистрациюизображенияна пленку ваналоговойформе.

В цифровой рентгенологии могут найтиприменениедва классаприемниковизображения: приемники с непосредственным формированиемизображенияи приемникис частичнойрегистрациейизображения, в которых полноеизображениеформируетсяпутем сканированиялибо рентгеновскимпучком, либо приемным устройством(сканирующаяпроекционнаярентгенография).

/>

Рис.1Составныеэлементы цифровойсистемы получениярентгеновскихизображений

В цифровойрентгенографииприменяютусилительизображения, ионографическуюкамеру и устройствос вынужденнойлюминисценцией.Эти приемникимогут непосредственноформироватьцифровые изображениябез промежуточнойрегистрации и хранения. Усилителиизображенияне обладаютнаилучшимпространственнымразрешениемили контрастом, однако имеютвысокое быстродействие.Аналого-цифровоепреобразованиефлюорограммыс числом точекв изображении512х512 может заниматьвремя менее0,03 с. Даже при числе точек 2048х2048 в изображениивремя преобразованияизображенияв цифровуюформу составляетвсего несколькосекунд. Времясчитыванияизображения с пластины свынужденнойлюминисценцииили ионографическойкамеры значительнобольше, хотяпоследнеевыгодно отличаетсялучшим разрешениеми динамическимдиапазоном.

Записанноена фотопленкеизображениеможно преобразоватьв цифровуюформу с помощьюсканирующегомикроденситометра, но любая информация, зафиксированнаяна фотопленкесо слишком малой или, наоборот, слишкомвысокой оптической плотностью, будет искаженаиз-за влиянияхарактеристикпленки. В цифровуюформу можнопреобразовать и ксеро- рентгенограммутакже с помощьюсканирующегоденситометра, работающегов отраженномсвете, или путемнепосредственногосчитываниязарядовогоизображенияс селеновойпластины.

В России прямая цифровая рентгенографическаясистема Институтаядерной физики(ИЯФ) СО РАНприменяетсяв несколькихклиническихбольницах. Вэтой системерентгеновскаяпленка какрегистраторрентгеновскогоизлучениязамененамногопроволочнойпропорциональнойкамерой. Такаякамера вместе с электроннымисхемами усиленияи формированияимпульсовпредставляетсобой линейкуна 256 практическинезависимых каналов, имеющихчувствительнуюповерхность1х1 мм. (В последнихмоделях 350 каналови 0,5х0,5 мм.) Использованиев счетчикахв качестве рабочего газа ксенона придавлении 3 кгс/см2обеспечиваетвысокую эффективностьрегистрацииизлучения. Этасистема может быть отнесена к классу ионографическихприборов дляцифровойрентгенографии, передающихизображениена внешниеустройстваотображения.

В других цифровыхрентгенографическихсистемах используюттвердотельныеприемники свысоким коэффициентом поглощения рентгеновскогоизлучения.

В обоих разновидностяхупомянутыхрентгенографическихсистем применяетсяметод сканированияс построчнойрегистрациейизображения, которое воспроизводитсяв целое на дисплеекомпьютера(сканирующая проекционнаярентгенография).

Ко второмуклассу цифровыхрентгенографическихсистем следуетотнести люминофорыс памятью ивынужденнойлюминисценцией, которая затемрегистрируется.Это приемникс непосредственнымформированием изображения.

Системы полученияизображениясо сканированиемрентгеновскимпучком и приемникомимеют важноепреимущество, состоящее втом, что в ниххорошо подавляетсярассеяние. Вэтих системаходин коллиматоррасполагается перед пациентомс целью ограниченияпервичногорентгеновскогопучка до размеров, необходимыхдля работыприемника, адругой — запациентом, чтобы уменьшитьрассеяние. Нарис.2 изображеналинейная сканирующаясистема дляполученияцифровогоизображения грудной клетки.Приемникомв системе являетсяполоска изоксисульфидагадолиния, считываниеинформациис которой ведетсялинейной матрицейиз 1024 фотодиодов.Проекционныерентгенограммысинтезируютсятакже сканерамикомпьютернойтомографиии выполняютвспомогательнуюроль при выделении соответствующегосечения.

Главным недостаткомсканирующихсистем являетсято, что большаячасть полезной выходной мощностирентгеновскойтрубки теряетсяи что необходимыбольшие временаэкспозиции(до 10 с).

Матрицы изображенияиз 512х512 элементовможет бытьвполне достаточнодля целей цифровойфлюороскопии, тогда как системарентгеноскопиигрудной клетки может потребовать матрицы с числом элементов1024х1024 при размерах элемента изображения0,4 мм.

/>

Рис.2 Системалинейногосканированиядля цифровой рентгенографиигруднойклетки.

/>

Рис.3 Принципиальнаясхема взаимодействияэлементовсистемы получения, обработки, хранения ипередачирентгеновскихдиагностическихизображений.

Число градаций в изображениизависит отмедицинскогоназначения.Аналого-цифровогопреобразованияна 8 бит, обеспечивающего точность 0,4%, вполне достаточно для регистрациизашумленныхизображенийили большихмассивов (меньшейступени градациияркости соответствуетбольший уровень шума), однако для ряда приложенийможет понадобитьсяи 10-битовый АЦП(точность 0,1%).

Если требуется быстрый доступк информации, полученнойза длительныйпериод времени, целесообразноприменятьоптическиедиски. Емкостьпамяти 12-дюймовогооптическогодиска равнапримерно 2 гигабайт, что соответствует1900 изображениямразмером 1024х1024по 8 бит каждое(без сжатияданных). Длясчитыванияс оптическогодиска можетбыть использованоавтоматическое устройство съема, позволяющее обеспечитьбыстрый доступк любому изображению.Возможностьработы со всемиизображениямив цифровойформе весьмапривлекательна, а системы, выполняющиеэто, называютсясистемамихранения ипередачи изображения(СПХИ).

На рис.3 изображенапринципиальнаясхема взаимодействияэлементовсистемы получения, обработки, хранения ипередачи рентгеновскихдиагностическихизображений.

Система представленатремя каналами:

традиционная рентгенография;

цифровая рентгенографическая установка;

рентгеноскопия (видеосигнал с УРИ).

Первый канал. Рентгенограммы, полученныес помощьютрадиционногопроцесса, поступаютна обработкув полутоновыйграфический сканер, с помощьюкоторогорентгенодиагностическоеизображениевводится впамять компьютера.После этоготакая преобразованнаярентгенограммаможет обрабатыватьсясредствамикомпьютернойтехники, но врамках узкогодинамическогодиапазонарентгеновскойпленки. Этоизображениеможет бытьвведено в электронный архив и извлекатьсяоттуда по требованию. Эта оцифрованнаярентгенограммауже ничем неотличаетсяот прямых цифровыхрентгенограммпо доступностисредствамобработки.

Третий канал.Рентгеновскиеизображенияиз рентгенотелевизионногоканала УРИмогут захватыватьсяспециализированнымадаптеромвидеовводакак в режимереальноговремени, таки с видеомагнитофонного кадра. Последнеепредпочтительно, так как позволяетпри просмотревидеомагнитофонныхизображенийвыбрать нужныйкадр для занесения его в архив.Объектом вводав электронныйархив могутбыть любыеизображения, получаемыепри рентгеноскопиис помощью УРИ.

Первый и третийканалы даютвозможностьпреобразоватьтрадиционныерентгеновскиеизображения(рентгенограммыи кадры видеотелевизионноготракта) в цифровоеизображение.Этот приемимеет особоезначение, потомучто он представляетвозможностьдостоверно сравнить изображения, полученныеразличнымиспособами.Следующимпреимуществомпреобразованияявляются возможностьпомещения егов электронныйархив и выполнениевсех операцийс цифровымизображением. Следует особенноподчеркнутьвозможностьпередачи изображенияпо компьютернымсетям, потомучто в последние годы "взгляды медиков фокусируютсяна передачeизображений"как основномсредстве обеспечениядоступа к материалам, что имеетколоссальноезначение какдля диагностики, так и для процессовобучения.

Второй канал. Это собственноканал цифровойрентгенографическойустановки. Онсостоит из двухподсистем: автоматизированногорабочего места(АРМ) лаборанта и АРМ врача-рентгенолога(ВР), объединенныхв локальнуюсеть. В АРМрентгенолаборантапроисходитвнесение сведенийо больном, необходимыхорганизационныхи клиническихданных и управлениепроцессомрегистрацииизображения(синхронноевключениесканера и высокогонапряжения и др.). Послеполучениярентгеновскогоизображенияоно и сведенияо пациенте полокальной сетипоступают в АРМ ВР. При этомпроцесс рентгенографиии передачиизображенийот АРМ лаборантав АРМ врачапроисходитбез промедленийи в реальномвремени, непрерывая работыврача ни наодной ступени, т.е. происходитнепрерывнаяи независимаяработа на обоихрабочих местах. На АРМ ВР выполняются программнаяобработка изображенийдля извлечениядиагностическойинформации, поиск предшествующихизображенийпациентов и сравнение с вновь полученными, регистрация новых пациентови изображенийв базе данных, приведениеих к формату, оптимальномудля архивирования, и другие манипуляции, доступныеэлектроннымтехнологиямперсональногокомпьютера.Программноеобеспечениепозволяетврачу-рентгенологупри необходимостии создать твердые копии изображенийна лазерномпринтере ( этотспособ получениятвердых копийнесколькоуступает вточности передачи диагностическихизображенийтеплопечатиили поляроидномуфотопроцессу, но значительнодешевле всехдругих способоввоспроизведенияизображения); при наличии сетевой связипозволяетпередать ихклиническиеподразделения, связаться сконсультационнымицентрами илицентральным архивом поэлектроннойсвязи. Блокбазы данных, являющийсясердцевинойсистемы, формализуетвсе этапы работыс пациентомот внесенияданных лаборантомдо размещенияв архивноехранение, позволяетврачу-рентгенологусоздавать всевиды стандартнойотчетности, а также анализироватьпроведеннуюработу по целевымвыборкам. Конечнымэтапом работыс цифровымизображениемвсех трех видовявляется егоархивирование на магнитныйили оптическийноситель.

СОСТАВ ТЕХНИЧЕСКИХСРЕДСТВ АРМВР

Выбор технических средств для АРМ ВР во многомзависит от типарешаемых задач. Обычно в качестветехническойбазы для АРМ обработкиизображенийиспользуют графическиестанции илиперсональныекомпьютеры.Графическиестанции, созданныепрежде всегодля решенийзадач машиннойграфики, оборудованы специальными графическимипроцессорами, ускоряющимипроцедуры построения графических примитивов (особеннотрехмерных).Для задач обработкии анализа изображенийболее существеннаскорость обработкивидеоданных. Поэтому в качестве техническойбазы АРМ ВР использованашироко распространеннаяи дешевая ПЭВМтипа IBM PC/AT.

/>

Рис.4 Блок-схематехническихсредств АРМВР.

1-негатоскоп;2-телевизионнаякамера; 3-ПЭВМ;4-фрейм-граббер;5-телемонитор.

Практическаяработа показала, что производительностьперсональногокомпьютераво многих случаяхдостаточна, чтобы решатьзадачи обработкивидеоданныхв реальномвремени врача.Кроме того ПЭВМимеют мощныетехнические и программныесредства дляорганизации«оконного»человеко-машинногодиалога.

При использованииизображений, записанныхв аналоговомвиде, напримеррентгенограмм, необходимоустройстводля ввода ивизуализацииих в ЭВМ. В качестветакого устройстваудобно использоватьфрейм-грабберконструктивнооформленныйв виде платы, расположеннойв корпусе ПЭВМ.Также необходимо иметь телекамеру с объективом, световой столдля подсветкирентгенограмм(негатоскоп)и телемонитор для визуализацииизображений(рис.4). Устройствоцифрового ввода и визуализации изображений должно обеспечиватьвысокое качество представлениямедицинскихизображений, чтобы при ихиспользованиине теряласьважная диагностическаяинформация.

ЦИФРОВАЯРЕНТГЕНОГРАФИЯС ЭКРАНАЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОГОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ(ЭОП)

Система рентгенографиис экрана ЭОП(рис. 5) состоит, как и обычнаясистемаэлектронно-оптического преобразования для просвечивания, из ЭОП, телевизионноготракта с высокимразрешением, рентгеновскоговысоковольтногогенератораи рентгеновскогоизлучателя

/>

Рис.5 Цифроваярентгенографияс экрана ЭОП

1-генератор;2-рентгеновскаятрубка; 3-пациент;4-ЭОП; 5-видеокамера;6-аналого-цифровойпреобразователь;7-накопительизображений;8-видеопроцессор;9-сеть; 10-цифро-аналоговыйпреобразователь;11-монитор; 12-снимок;13-рентгенолог.

. Сюда же входитштатив дляисследования, цифровойпреобразовательизображенияи другие компоненты.При обычной методикерентгенографиис экрана ЭОПс помощью 100 ммфотокамерыили кинокамерыпереснимаетсяоптическоеизображениена выходномэкране преобразователя.

В цифровой жесистеме сигнал, поступающийс видеокамеры, аналого-цифровымпреобразователем трансформируетсяв набор цифровыхданных и передаетсяв накопительноеустройство.Затем эти данные, в соответствиис выбранными исследователем параметрами, компьютерноеустройствопереводит ввидимое изображение.

ЦИФРОВАЯЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯРЕНТГЕНОГРАФИЯ(ЦЛР)

Применяемыев ЦЛР (рис.6)пластины-приемникиизображенияпосле их экспонированиярентгеновскимизлучениемпоследовательно, точка за точкой, сканируютсяспециальнымлазерным устройством, а возникающий в процесселазерногосканирования световой пучоктрансформируетсяв цифровойсигнал.

/>

Рис. 6 Цифроваялюминисцентнаярентгенография.

1-генератор;2-рентгеновскаятрубка; 3-пациент;4-запоминающаяпластина;5-транспортирующееустройство;6-аналого-цифровойпреобразователь;7-накопительизображений;8-видеопроцессор;9-сеть; 10-цифро-аналоговыйпреобразователь;11-монитор; 12-снимок;13-рентгенолог.

После цифровогоусиления контурови контрастностиэлементовизображения оно лазерным принтеромпечатаетсяна пленке иливоспроизводитсяна телевизионноммониторе рабочейконсоли.

Люминесцентныепластины-накопители выпускаются в стандартных формах рентгеновскойпленки, помещаютсявместо обычных комплектов «пленка—усиливающийэкран» в кассетуи применяютсяв обычныхрентгеновскихаппаратах.

Такая пластина обладает значительнобольшей экспозиционнойширотой, чемобщепринятыекомбинациипленка-экран, благодаря чемузначительнорасширяется интервал между недо- и переэкспонированием.Этим способомможно получатьдостаточноконтрастныеизображениядаже при резкосниженнойэкспозиционнойдозе, нижнимпределом которойявляется лишьуровень квантовогошума. Поэтомудаже при рентгенографиив палате у постелибольного методикаЦЛР гарантируетполучениякачественногоснимка.

При ЦЛР используютсяцифровыепреобразователи, пространственноеразрешениекоторых выше, чем у большинстваиспользуемыхв настоящеевремя для обычной рентгенографии комбинацийэкран-пленка. Все же особымпреимуществомЦЛР являетсяпередачамалоконтрастных деталей, тогдакак передачаочень мелкихдеталей, таких, например, какмикрокальценатыв молочнойжелезе, остаетсяпрерогативой рентгенографиина рентгеновскойпленке.

СЕЛЕНОВАЯРЕНТГЕНОГРАФИЯ
--PAGE_BREAK--

/>

Рис.7 Цифроваяселеноваярентгенография.

1-генератор;2-рентгеновскаятрубка; 3-пациент;4-селеновыйбарабан; 5-сканирующиеэлектроды иусилитель;6-аналого-цифровойпреобразователь;7-накопительизображений;8-видеопроцессор;9-сеть; 10-цифро-аналоговыйпреобразователь;11-монитор; 12-снимок;13-рентгенолог.

Селеновыедетекторы представляютсобой новейшуюсистему цифровойрентгенографии(рис. 7). Основнойчастью такогоустройстваслужит детекторв виде барабана, покрытогослоем аморфногоселена. Селеноваярентгенографияв настоящее время используется только в системахрентгенографиигрудной клетки.Характернаядля снимковгрудной клеткивысокая контрастностьмежду легочнымиполями и областьюсредостенияпри цифровойобработкесглаживается, не уменьшаяпри этом контрастностидеталей изображения.

Другим преимуществомселенового детектораявляется высокийкоэффициентотношениясигнал/шум.

КОНТРАСТИРОВАНИЕИЗОБРАЖЕНИЙ

Главное преимуществоцифровыхрентгенографическихсистем по сравнениюс обычнымисистемамизаключаетсяв том, что цифроваясистема можетобеспечиватьболее высокуювероятностьобнаружениядеталей низкогоконтраста вшироком динамическомдиапазоне.Несмотря нато, что детекторможет обладатьдостаточновысокой чувствительностьюк структурес низким контрастомв изображениях, наблюдателютребуетсяпомощь, чтобырассортироватьсигналы относительнофоновых структур.Исследуемыенизкоконтрастныеструктурыдолжны бытьсделаны болеезаметнымифильтрацией, подавлениемшумов, выделениемчастот и томуподобнымиспособами.

Основной прием, используемыйв цифровойрентгенографиидля достиженияэтой цели, —это вычитаниеизображений.Функция процессавычитания вцифровойрентгенографии— это устранениеили подавлениепотенциальномешающих эффектов, не представляющихинтереса длярентгенолога, и повышениетем самым обнаруженияпредставляющихинтерес структур.Используютсяв основном дватипа вычитаний— временноеи энергетическое.

ВРЕМЕННОЙМЕТОД

Временной методвычитания —это метод, которыйможно использоватьс целью удаленияфоновых структур, когда выявляемостьпредставляющегоинтерес объектаповышаетсявведениемконтрастногореагента. Изображениярегистрируютс контрастнымреагентом ибез контрастногореагента, азатем осуществляютвычитание этихизображений.

Основным ограничениемцифровоговременноговычитанияявляется егоподверженностьвлиянию артефактов, обусловленныхдвижениемпациента междумоментамивремени, когдаполучаютсяизображенияс контрастоми без контраста.

Временноевычитаниенеэффективнопри контрастныхисследованиях(например желчногопузыря), когдамежду введениемконтрастноговещества ивизуализациейпроходит значительноевремя. До и послеконтрастныхизображений, разделяемыхинтерваломвремени, равнымнесколькимсекундам, можетбыть ошибкарегистрации.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙМЕТОД

Наряду с временнымвычитаниемв технике цифровойрентгенографииприменяетсяэнергетическоевычитание, которое в меньшейстепени подверженодействию артефактов.Временноевычитаниезависит отизмененийраспределенияконтраста вовремени, а приэнергетическомвычитаниииспользуетсявыраженнаяразность свойствослабленияизлученияразличнымиорганами иструктурамичеловеческогоорганизма.

В качествепримера параизображенийможет бытьполучена придвух энергияхE1и E2— несколькониже и нескольковыше областинарушенияравномерностизависимостикоэффициентаослабленияизлучения йодаот энергииизлучения.Изображениязатем вычитаютсяодно из другого.В связи с тем, что коэффициентослаблениямягкой тканиизменяетсянезначительнопри двух значенияхэнергии, тениот всех областеймягких тканейбудут практическиустранены наразностномизображении.А так как изменениякоэффициентаослабленияйода значительны, изображениейода сохранится.Контраст (йод—мягкаяткань) возрастаетпри полученииразности изображения.

АВТОМАТИЧЕСКИЙАНАЛИЗ ИЗОБРАЖЕНИЯ

В медицинскойрентгенологииразработанряд диагностическихметодик, основанныхна измеренияхотносительныхразмеров изображенийорганов(рентгенокардиометрия).Рентгенометрическиеметоды широкоприменяютсяпри рентгеновскихисследованияхбеременных, некоторыхкостных патологийв педиатриии в других случаях.

ПрименениеЭВМ для рентгенометрическихметодов вомного раз сокращаеттрудовые затратыперсонала иповышает точностьизмерений.

Задача автоматическогоанализа медицинскихизображенийявляется особенноактуальнойв условияхпроведенияобязательногодиспансерногообследованиянаселения. Еерешение должнорадикальнымобразом трансформироватьвесь процесс«скрининга»(массовогопрофилактическогообследования).

Под автоматическиманализом вмедицинскойдиагностикепонимаетсячастный случайраспознаванияизображений(автоматическаяклассификация), т. е. Отнесениеизображенияк определенномуклассу илигруппе, напримернорма, патологиялибо конкретныйтип патологии.Математическаясуть классификацииесть отысканиенекоторойфункции, отображающеймножествоизображенийво множество, элементамикоторого являютсяклассы илигруппы изображений.

В большинствеслучаев процессавтоматическойклассификациипроводитсяв три этапа:

Предварительная обработка, состоящая в максимальном приближении исследуемого изображения к эталонному или нормализованному. Чаще всего для медицинских изображений это пространственно инвариантные операции, сдвиг, изменение яркости, изменение контраста, квантование и геометрические преобразования (изменение масштаба, поворот оси). Теория этих преобразований хорошо разработана и, как правило, не вызывает трудностей при использовании современных ЭВМ.

Выделение признаков, при которых функция, представляющее обработанное изображение, подвергается функциональному преобразованию, выделяющему ряд наиболее существенных признаков, которые кодируются действительными числами. Выделение признаков заключается в математических преобразованиях изображения в зависимости от задачи анализа. Это может быть вычитание из эталона, вычитание постоянной составляющей для исключения мешающих теней, дифференцирование или автокорреляция для выделения контура, частотная фильтрация и многие другие. Правильный выбор алгоритма обработки имеет решающее значение для следующего этапа преобразования и представляет наибольшую трудность.

Классификация признаков. Полученные в результате предыдущей операции наборы действительных чисел, описывающие выделенные признаки, сравниваются с эталонными числами, заложенными в память машины. ЭВМ на основании такого сравнения классифицирует изображение, т. е. относит его к одному из известных видов, например норма или патология. Набор действительных чисел, характеризующих выделенные признаки, при этом можно рассматривать как точку в n-мерном пространстве. Если в это пространство предварительно введены области, занимаемые тем или иным классом в пространстве, называемом пространством признаков, либо, что случается чаще, задана плотность вероятности для каждого класса, появляется возможность с известной вероятностью отнести данное изображение к определенному классу.

Медицинскиеизображения, получаемыепри рентгеновской, изотопной либоультразвуковойдиагностикиразличны какпо характеруих сложности, так и по видузаложеннойв них информации, определяемойпрежде всегомеханизмомвзаимодействияиспользуемоговида излученияс органами итканями. Однакоони обладаютобщих признаков, важных дляпроблемыавтоматическойклассификации; это преждевсего отсутствие:1)эталона нормыиз-за индивидуальныхособенностейкаждого организма; 2) эталона патологиипри огромномразнообразииее форм.

Указанные дваобстоятельствачрезвычайнозатрудняютвыполнениедвух последнихэтапов автоматическойклассификациии подчас делаютвообще невозможнымрешение задачис помощьюсовременногоуровня техники.

Полная автоматическаяклассификацияпри дифференциальнойдиагностикепока еще невозможна.Может бытьосуществлентолько предварительныйотбор по принципунорма–патология, экономическиобоснованномлишь для техслучаев, когдапроводитсямассовое диспансерноеобследование.

Решать задачуавтоматическогоанализа привычныхдля диагностаизображенийв большинствеслучаев неимеет смысла.Необходимосоздаватьспециальныеусловия формированияизображения, которые быоблегчалипрежде всеговыполнениевторого этапаанализа. Нижеприведенынекоторыепринципиальныепути организацииавтоматическогоанализа медицинскихизображений.

1. Функциональнаядиагностика.В первую очередьнеобходимоиспользоватьтакую важнуюособенностьмногих органов, как функциональнаяподвижность.Возможностьрегистрацииоргана в несколькихфазах позволяетполучить эталон.Вычитая изображениедвух фаз, можноизбавитьсяот фона, многократноуменьшитьколичествоанализируемойинформациии перейти отисследованияизображенияоргана к исследованиюего функции, что во многораз проще, посколькупозволяетнепосредственнообратитьсяк выделениюпризнаковдействительнымичислами.

При профилактическомисследованиилегких принципыфункциональнойдиагностикиподробно разработаныпроф. И. С. Амосовым.Предложеннаяим рентгенополиграфическаярешетка позволяетна одной рентгенограммеполучить изображениедвух фаз легкихи тем самымосуществитьквазисубтракциюизображений.

Еще одним примеромустройствадля полученияфункциональныхизображенийявляется многолет используемаярентгенокимография, при которойтакже широкоприменяетсяколичественныйанализ признаков.

Достаточнополную количественнуюинформациюо динамикесердечныхсокращенийсодержит сериякинокадровсердца, снятыхс большой скоростьюс экрана усилителярентгеновскогоизображения.

2. Искусственноеконтрастирование.Существуетеще одна формаэталона –искусственноеконтрастирование.Широко известныдинамическиеи апостерлорныесубракторы, применяемыепри церебральнойи кардиологическойангиографии.Для всех этихметодов наоснове субстракцииможет бытьразработаналгоритмавтоматическогоанализа с помощьюсуществующихЭВМ той илииной сложности.

3. Анализ контура.Еще одной доступнойдля современногоуровня вычислительнойтехнологииформой выделенияпризнаков можетявиться группапатологий, связанная сизменениемконтура исследуемогооргана. Известныметодики диагностикипо контурусердца. Длявесьма ограниченнойгруппы патологийподобные методикиможно использоватьпри полученииконтрастированногоконтура пищеводав желудке.

4.Количественноеопределениепатологии. Внекоторыхслучаях патологияоргана можетбыть однозначновыделена наизображенииколичественно.Таких случаевне много. Делалисьпопытки выделитьпатологии намаммографическомизображении.Больше возможностейподобного родапредставляютдиагностика(изотопная) ивычислительнаятомография(рентгеновская, эмиссионнаяи на основеядерного магнитногорезонанса).

5.Сравнениес предыдущимисследованием.Этот приемможет оказатьсяособенно эффективнымпри периодическихпрофилактическихобследованиях.Вычитаниеизображения, сделанного, например, черезгод при ежегодномдиспансерномобследовании, из предыдущегопозволяет свысокой степеньюдостоверностивыделить происшедшиеза истекшийпериод измененияпри идентичностигеометрическихи физико-техническихусловий проведенияисследования.

Подобный методвозможен лишьпри организацииавтоматизированногоархива изображения, обеспечивающегоудобный и быстрыйпоиск и вводих в ЭВМ. Такойавтоматическийотбор патологиивозможен толькопосле врачебногоисследованияпервичногоизображенияи отнесенияего к норме.

Наиболее актуальнымизадачамиавтоматическогоанализа изображений, решение которыхвозможно вближайшембудущем, следуетсчитать созданиесистемы отборапатологии примассовыхрентгеновскихпрофилактическихобследованияхв условияхвсеобщейдиспансеризации.

Для решенияподобной задачинеобходиморазработатьметодики полученияизображенийс использованиемфункциональнойподвижностиорганов и аппаратурудля их реализации.

При созданииаппаратурыследует отказатьсяот традиционныхпленочныхрегистраторови в максимальнойстепени учитыватьаппаратурныевозможностипредварительнойнормализацииизображенийи выделенияпризнаков.

Параллельнос разработкойаппаратурыследует вестиразработкустатическиобоснованныхалгоритмовклассификациипризнаков длядостижениявысокой достоверностианализа.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯИ ПРЕИМУЩЕСТВАЦИФРОВЫХ СИСТЕМ

К преимуществам цифровых рентгенографических систем относятсяследующиечетыре фактора: цифровое отображениеизображения; пониженнаядоза облучения; цифровая обработкаизображений; цифровое хранениеи улучшениекачества изображений.

Рассмотримпервое преимущество, связанное сотображениемцифровой информации.Разложениеизображенияпо уровнямяркости наэкране становитсяв полной мередоступным дляпользователя.Весь диапазоноптическихяркостей можетбыть использовандля отображениялишь одногоучастка изображения, что приводитк повышениюконтраста винтересующейобласти. Враспоряженииоператораимеются алгоритмыдля аналоговойобработкиизображенияс целью оптимальногоиспользованиявозможностейсистем отображения.

Это свойство цифровойрентгенографиитакже даетвозможностьснизить лучевуюнагрузку напациента путемуменьшенияколичества рентгенограммдля получениядиагностическойинформации(той же полезности).

Цифровое отображениепри его компьютерной обработке позволяетизвлечь количественную и качественнуюинформациюи таким образомперейти отинтуитивно-эмпирическогоспособа изображенияк объективноизмеренному.

Существеннымпреимуществамцифровойрентгенографии перед экранно-пленочнымпроцессом являются простотаи скоростьполученияизображения.Изображениестановитсядоступныманализуврачом-рентгенологомв момент окончанияэкспозиции.

Второе преимуществоцифровойрентгенологии— возможностьснижения дозыоблучения. Еслив обычнойрентгенологиидоза облучениязависит отчувствительностиприемникаизображенияи динамическогодиапазонапленки, то в цифровойрентгенологииоба этих показателямогут оказатьсянесущественными. Снижения дозыможно достичь установкой экспозиции, при которойподдерживаетсятребуемыйуровень шумав изображении.Дальнейшееуменьшениедозы возможнопутем подборатакой длиныволны рентгеновского излучения, которая обеспечивала бы минимальнуюдозу при данномотношениисигнал/шум, атакже путем ликвидации любых потерьконтраста спомощью описанныхвыше методовотображенияцифровых изображений.

Третье преимуществоцифровойрентгенологии- это возможностьцифровой обработкиизображений.Рентгенологдолжен выявитьаномальныеобразованияна осложненнойфоном нормальнойструктуребиоткани. Онможет не заметить мелких деталейв изображении, которые системаразрешает, илипропуститьслабоконтрастнуюструктуру, видимую на фонешумов изображения, из-за сложногостроения окружающих(или сверхлежащих)тканей. Субстракционныйметод в рентгенографии позволяет устранить большую частьпаразитной фоновой структурыи тем самымувеличитьвероятностьвыявленияважных деталейна рентгенограмме. Компьютерную томографиюможно рассматривать как частныйслучай методасубстракционнойрентгенографии, в котором изобычных проекционных изображений устраняетсяинформацияо вышележащихструктурах.

Особеннаяценность примененияцифровойрентгенографиизаключаетсяв возможностиполного отказаот рентгеновскойпленки и связанного с ней фотохимическогопроцесса. Этоделает рентгенологическоеисследованиеэкологическичище, а хранениеинформациив цифровом видепозволяетсоздать легкодоступныерентгеновскиеархивы. Новыеколичественныеформы обработкиинформацииоткрываютширокие возможности стандартизацииполученияизображений, приведенияих к стандартукачества вмомент полученияи при отсроченныхповторныхисследованиях. Немаловажнаоткрывающаясявозможность передачи изображенияна любые расстоянияпри помощисредств компьютерныхкоммуникаций.

Приведенныесоображения с достаточнойнаглядностьюдемонстрируютпрогрессивностьвнедрения впрактику цифровойрентгенографии, которая сможет перевестидиагностическуюрентгенологиюна новый болеевысокий технологическийуровень. Отказот дорогостоящихрасходных материаловобнаруживаети ее высокуюэкономическуюэффективность, что в сочетаниис возможностьюуменьшениялучевых нагрузокна пациентовделает ее применениев практикеособеннопривлекательным.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Физика визуализации изображений в медицине: В 2-х томах. Т.1: Пер. с англ./Под ред. С.Уэбба.-М.: Мир,1991.- 408 с.

Антонов А.О., Антонов О.С., Лыткин С.А.//Мед.техника.-1995.- № 3 — с.3-6

Беликова Т.П., Лапшин В.В., Яшунская Н.И.//Мед.техника.-1995.- № 1-с.7

Рентгенотехника: Справочник. В 2-х кн. 2/ А.А. Алтухов, К.В. Клюева. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1992. — 368 с.