Анализ цифровых сканирующих рентгенографических аппаратов и аппаратов с камерами на основе ПЗС-матриц

Нам регулярно приходится отвечать на простой вопрос наших клиентов: «Почему сканирующие аппараты хуже матричных?». На такой же простой встречный вопрос «А почему Вы решили, что они хуже?» следует обескураживающий ответ: «Так утверждают Ваши конкуренты», которые щедро делятся с ними этой незамысловатой идеей за отсутствием яблок, в смысле, сканирующих аппаратов.

Наша организация производит цифровое рентгеновское оборудование [1], как сканирующего типа, так и с камерами на основе ПЗС-матриц, причем поставляет его ежегодно в большом количестве и делает все возможное, чтобы оно было лучшим. У нас нет нужды хвалить одно и ругать другое только для того, чтобы продать то единственное, что у нас есть. Очевидно, что у каждого типа оборудования есть свои достоинства и свои недостатки, область применения, где оно будет более уместно и область, где оно будет менее полезно. Мы расскажем о своем понимании этого вопроса и, чтобы не попасть в положение раздающих идеи вместо яблок, будем опираться на конкретные характеристики аппаратов, производимых нами, добавив при этом без ложной скромности, что они — одни из лучших в своих категориях [2].

В сканирующих аппаратах [3] линейный детектор размером около 50 см состоит из нескольких тысяч активных элементов, каждый из которых имеет размер около 0,2x0,2 мм2. Детектор жестко связан с щелевой диафрагмой штангой, которая делает во время снимка вращательное движение вокруг фокусного пятна рентгеновской трубки. За 5 секунд сканирования с детектора многократно считывается информация. В нашем случае количество считанных столбцов равно количеству элементов в линейке. Скорость накопления и получения информации с одной строки составляет около 0,002 секунды. Накопленный массив данных отображается на экране монитора в виде изображения [4].

В аппаратах с цифровыми камерами ПЗС имеет около 2000x2000 активных элементов, каждый размером, примерно, 0,015x0,015 мм2. Общий размер ПЗС (30x30 мм2) существенно меньше размера исследуемой области (400x400 мм2), поэтому необходимо уменьшить изображение исследуемой области до размеров ПЗС. Для этого рентгеновские лучи, прошедшие через пациента, переизлучают на люминисцентном экране в видимую область и далее с помощью объектива уменьшают до нужных размеров, проецируя полученное на экране изображение на ПЗС. Снимок длится около 0,05 секунды, как и в привычном пленочном аппарате и, по окончании, информация считывается с ПЗС и отображается на экране монитора [5].

Достоинства и недостатки.
Будем сравнивать наши флюорографы: сканирующего типа ПроСкан-2000® и ПроМатрикс-4000 с камерой на основе ПЗС-матрицы, поскольку они имеют, примерно, одинаковое пространственное разрешение.

Огромным достоинством сканирующего метода является отсутствие рассеянного в теле пациента излучения, поскольку оно не попадает на детектор и не ухудшает сигнал. Благодаря этому удается получить высокую контрастную чувствительность при низких дозах. Так, в Про-Скан-2000® контрастная чувствительность 1% достигается при 100 мкР, а 0,5% при 250 мкР. Для камеры с ПЗС контрастная чувствительность 1% видна только при 1000 мкР. Это связано в том числе и с рассеянным излучением в пациенте, которое детектор не может отделить от реального и которое существенно ухудшает изображение, несмотря на наличие отсеивающего растра. Получить 0,5% контрастной чувствительности при разумных в медицине дозах нам не удалось. Разница в дозе в 10 раз между этими двумя методами более чем существенна, особенно принимая во внимание тот факт, что нормальной практикой в ЛПУ является работа при еще больших дозах на аппаратах с ПЗС — до 2000 мкР, в то время, как на ПроСкан-2000® настройки остаются теми же, что и при испытаниях.

Очевидно, что контрастная чувствительность является важнейшей характеристикой рентгенограммы и, учитывая разницу в дозе в 20 раз при реальной работе, сканирующие системы здесь имеют большое преимущество.
Основным минусом сканирующего метода, о котором упоминают все оппоненты, является большое время выполнения снимка по сравнению с аппаратом на ПЗС — 5 секунд. Но на что оно влияет? Может быть на пропускную способность кабинета? Нет, пациент готовится к снимку минуты, и это время является основным. Может быть есть пациенты, которые не могут задержать дыхание на 5 секунд? Оказалось, что на сканирующем аппарате вообще не нужно его задерживать, в отличие от аппарата с камерой. Поскольку снимок одного столбца выполняется в сканирующем аппарате в несколько десятков раз быстрее, чем на аппарате с камерой, снимок всегда остается резким. Именно, поэтому ни один из нескольких сотен опрошенных нами рентгенологов, не отметил большое время выполнения снимка по сравнению с пленочными или цифровыми камерными аппаратами, как минус данного типа аппарата. И именно поэтому качество снимка на сканирующем аппарате всегда остается максимально высоким, вне зависимости от того, задерживает ли пациент дыхание или дышит, в отличие от аппарата с ПЗС, для которого это также критично, как и для пленочного.

Был вопрос также связанный с 5 секундами сканирования: изображение в нем «сшивается» из большого количества последовательно набранных изображений за 5 секунд сканирования. Это абсолютно верно. Мы исходим здесь из предположения, что за 5 секунд обследования легкие не успевают претерпеть существенные изменения и полученная информация остается актуальной к окончанию съемки. При этом, кстати, нужно понимать, что хотя информация в камерах с ПЗС накапливается быстрее, потом там происходит похожий процесс построчного считывания, который занимает те же 5 секунд. А если говорить о «сшивке», то уместно вспомнить, что рентгеновские изображения в аппаратах с ПЗС претерпевают существенную математическую обработку, в результате которой на них появляются новые виртуальные точки, с присвоением им вычисленных значений сигналов. Это — вынужденная и необходимая процедура, поскольку необработанное изображение имеет серьезные пространственные искажения вдали от оси объектива и нуждается в коррекции. Только в отличие от камер с ПЗС, как раз относительно длительное время выполнения снимка в сканирующих аппаратах позволяет наблюдать кимографический эффект изображения сердца и крупных сосудов, что, очевидно, повышает их диагностическую ценность [6].

Иногда спрашивают о надежности сканирующей механики. Сейчас есть хорошая статистика: у нас работают свыше 250 сканирующих флюорографов, причем первый начал работать около 5 лет назад, и на сегодняшний день не было ни одного случая поломки сканирующего механизма [7].

Часто просят сравнить эти два метода по пространственному разрешению. Чтобы оценить возможности детектора достаточно поделить количество активных пикселей на размер зоны просмотра, например, в ПроСкан-2000® детектор, имеющий 1800 активных элементов, просматривает изображение размером 390 мм. Это значит, что на 1 мм изображения приходится 1800/390=4,6 пикселя, поделив которые на 2, мы получим пространственное разрешение 2,3 пар линий на мм. Реальное разрешение аппарата 2,2 пар линий на мм. Аналогично можно оценить и камеру с ПЗС. 2048 элементов на 390 мм дадут нам 2048/390=5,2 пикселей на мм или 2,6 пар линий на мм. Для увеличения пространственного разрешения сканирующих систем нужно либо уменьшать размер пикселя и увеличивать их количество при том же размере детектора, либо увеличивать количество пикселей в детекторе, с увеличением его размера и относить его на большее расстояние от плоскости просмотра. Как в первом, так и во втором случае есть перспективы, и появление приборов с более высоким пространственным разрешением очевидно.

В случае камер с ПЗС-матрицами, характеристики объектива и переизлучающего экрана будут сдерживающими факторами в улучшении характеристик всего прибора, поскольку достижение пространственного разрешения в 5 пар линий на мм является очень серьезной задачей, не говоря о более высоких цифрах. При этом, очевидно, останется проблема высокой дозовой нагрузки, которую можно пытаться решить за счет деления области экрана на части и просмотра каждой из них своим объективом с ПЗС-матрицей, что потребует «сшивки» кадров. В принципе, таких полей может быть больше 4, хотя существует мнение, что корректно «сшить» такое изображение невозможно. Кроме того, очевидно, что у такого устройства могут быть проблемы со стабильностью характеристик во времени.

Именно поэтому в цифровых маммографах, где требуется разрешение не менее 10 пар линий на мм, используются сканирующие детекторы, а не системы, использующие объектив-экран.

Исходя из вышесказанного, мы считаем, что сканирующие системы являются лучшим выбором для любых рентгенографических исследований. Плюсом здесь будут отличные контрастные характеристики снимка при сверхнизких дозах и высокое пространственное разрешение.

Удачной областью применения камер с ПЗС, мы полагаем, будет модернизация пленочных аппаратов до цифровых, линейная томография и рентгеноскопические исследования.

Эти принципы являются основополагающими при выборе детекторов для нашего оборудования. Так, сканирующие флюорографы ПроСкан-2000® и ПроСкан-7000® имеют как стационарное исполнение, так и для установки их в подвижные кабинеты. Камеры с ПЗС матрицами Феникс-4000® используются для модернизации пленочных флюорографов, а также для комплектации флюорографа ПроМатрикс-4000®, причем, похоже только для того, чтобы не выглядеть людьми без яблок, поскольку еще ни один наш клиент не приобрел такой аппарат, после сравнения его с ПроСкан-2000®, не говоря уже о ПроСкан-7000®.

Наш новый рентгенографический аппарат ПроГраф-4000® в стационарном и подвижном варианте оснащен цифровой рентгенографической камерой [8], чтобы при необходимости иметь возможность выполнять и рентгеноскопические исследования.

В случае чисто рентгенографического аппарата с высоким пространственным и контрастным разрешением при низких дозах облучения пациента планируется комплектовать его сканирующим приспособлением.

Таблица 1. Рекомендуемые области применения рассмотренных типов цифровых рентгеновских аппаратов.

Вид исследований

 

 

Тип аппарата

Сканирующий

С ПЗС матрицей

1

Флюорография

+

-

2

Рентгенография

+

-

3

Рентгеноскопия

-

+

4

Модернизация пленочных РДА

-

+

5

Ангиография

 

+

6

Подвижные рентгеновские кабинеты

+

+

7

Подвижные флюорографические кабинеты

+

-

8

Линейная томография

-

+

9

Рентгеноостеометрия

+

-

10

Маммография

+

-

 

dus 3 edan цена

АПТЕКА ИФК

Рейтинг пластических хирургов 2016

Материалы, размещенные на данной странице, носят исключительно информационный характер, предназначены для образовательных целей и не могут использоваться пользователями сайта для постановки диагноза и выбора метода лечения. Диагностику и лечение должен проводить только лечащий врач. Администрация сайта не несёт ответственности за возможные негативные последствия, возникшие в результате использования информации, размещенной на сайте http://medafarm.ru/.