Критерии выбора параметров цифрового малодозового беспленочного флюорографа

Все цифровые флюорографы, выпускаемые в настоящее время, можно разделить на две большие группы: сканирующие и матричные.

Различия между сканирующими флюорографами (типа Проскан 2000) и матричными флюорографами (типа «Ренекс-Флюоро»)

Основное отличие заключено в детекторах рентгеновского излучения, применяемых в аппаратах. Если размер детектора соизмерим с площадью легких пациента, то такие флюорографы, вне зависимости от типа детекторов, обычно, имеют хорошие характеристики, но обладают одним существенным недостатком - крайне высокой ценой (несколько сотен тысяч долларов). Минимизировать затраты на детектор возможно резко уменьшив его размер.

Например, взять детектор размером 50х50 мм (ПЗС-матрица) и с помощью системы линз (объектива) уменьшить реальное изображение легких, полученное на переизлучающем экране (400х400 мм), до этого размера.

Самое главное достоинство матричных флюорографов - малое время экспозиции (сотые доли секунды; в «Ренекс-Флюоро» - не более 0,03 сек.). Малое время экспозиции - не самоцель, а обязательное требование при исследовании органов грудной клетки. Даже в том случае, когда пациент правильно задерживает дыхание (что бывает далеко не всегда, особенно у пожилых) остается пульсация аорты, сердца и крупных сосудов. Поэтому для рентгеносемиотики легких крайне важно производство «моментального» снимка, с четкой границей сосудов и сердца.

Можно уменьшить детектор только в одном измерении. Получится линейный детектор размером около 400 мм, перемещая который вдоль пациента одновременно с веерообразным рентгеновским излучением можно просмотреть площадь 400х400 мм. Такие системы называют сканирующими. Детектором могут быть газовая линейка, кремниевая линейка и так далее.

В таких системах четыре принципиальных недостатка.

Первый. Время сканировании 5-10 сек., что делает существенным фактор динамической нерезкости от дыхания и пульсации крупных сосудов. Сторонники данных систем утверждают, что динамическая нерезкость не имеет места, т.к. шаг линейки происходит с очень короткой экспозицией, но в этом случае, без компьютерной обработки контур сосудов будет зубчатым, как при кинематорентгенографии.

Отсюда вытекает второй принципиальный недостаток: изображение на экране монитора является сборным, «сшитым» из лоскутов, просканированных в разное время, т.е. не является «моментальной» фотографией органов грудной клетки в реальном времени, как это происходит в случае матричных флюорографов, а также пленочной рентгенографии и флюорографии.

Третий. Флюорографический аппарат обязан обеспечивать высокую пропускную способность. На матричном флюорографе (типа «Ренекс-Флюоро») можно сделать до 60 снимков за 1 час работы, т.к. при сверхкороткой экспозиции нагрузка на рентгеновскую трубку на каждый снимок минимальна и не требуется длительное ее охлаждение. В сканирующих системах все диаметрально наоборот. Время экспонирования длительное и необходимы большие перерывы (несколько минут) между снимками для охлаждения рентгеновской трубки. Т.е. пропускная способность в самом лучшем случае – 30 снимков в час.

Четвертый. Существенно более низкая надежность из-за наличия прецизионной механики, прямо влияющей на качество снимка.

Различия между матричными флюорографами («Ренекс-Флюоро», «Электрон», «Мосрентген»)

Основные различия между матричными флюорографами заключается в следующих параметрах:

• Используется одна или несколько систем ПЗС-матрица + объектив;
• Количество активных пиксел в ПЗС-матрице;
• Аппаратно-программная платформа;
• Штативная часть;
• Силовая часть (рентгеновское питающее устройство - РПУ).

Коротко о плюсах и минусах указанных выше параметров.

1. Используется одна или несколько систем ПЗС-матрица + объектив

Теоретически, использование не одной, а нескольких систем (ПЗС-матрица + объектив) высокого класса позволяет повысить разрешающую способность изображения. Но при этом конечная «картинка» на экране монитора складывается из отдельных «лоскутов». Возникает проблема точной юстировки всех систем экран-объективы - ПЗС-матрицы и «сшивки» изображения.

Практически, за счет высококачественной оптики и сложного программного алгоритма обработки изображения удается достичь, действительно хорошего качества изображения при приемлемой дозе облучения («ddr Chest-System», Swissray). Но такие системы стоят несколько сот тысяч долларов и не могут рассматриваться как скрининговые. Многокамерные системы, сопоставимые по цене с однокамерными («Диарс-МР», Мосрентген) собираются на основе матриц и объективов бытового уровня, не позволяющих преодолеть все недостатки, описанные выше, и в конечном итоге уступают по качеству изображения однокамерным системам.

Вывод: флюорографические аппараты, построенные на основе высококачественной однокамерной системы ПЗС-матрица + объектив + экран являются оптимальными для скрининга органов грудной клетки с точки зрения соотношения стоимости, лучевой нагрузки, качества изображения.

2. Количество активных пиксел в ПЗС-матрице

Теоретически, чем больше количество пикселей, тем выше разрешающая способность. Т.е. матрица 2048х2048 лучше, чем 1024х1024 при одинаковом размере пиксела. Но в конечном итоге качество восприятия «картинки» зависит не столько от разрешающей способности, сколько от соотношения трех параметров: разрешающая способность, зернистость (шумы), динамический диапазон (градационная разрешающая способность - количество уровней серого). В пленочной рентгенографии похожая зависимость описывается частотно-контрастной характеристикой (ЧКХ) изображения.

Практически – те же проблемы, что и многокамерными системами, т.е. чем пикселей больше, тем доза выше. Уменьшить дозу и не потерять динамический диапазон (число градаций оттенков серого) можно опять-таки за счет высококачественной оптики и сложного алгоритма обработки изображения («VERTIX UM-D», Siemens и «IMIX Thorax», Medira), но при этом цена изделия снова равняется нескольким сотням тысячам долларов.

Более дешевая (читай, менее качественная) оптика не дает возможности снизить дозу облучения и не потерять динамический диапазон, и, как следствие, ухудшается качество «картинки» несмотря на большую разрешающую способность.

Говоря о флюорографии органов грудной клетки необходимо иметь в виду, что для их рентгенологического отображения гораздо важнее возможность передачи большего количества полутонов – градаций оттенков серого (т.е. малоконтрастных плохо очерченных образований, диаметром около 1 мм), чем способность передавать мелкие контрастные детали (которые в легких бывают нечасто).

Наши многолетние эксперименты в области цифровой флюорографии (в том числе и с матрицей 2048х2048) показали, что оптимальным для скрининговой флюорогрфической системы является использование единой ПЗС-матрицы с числом активных пикселей 1024х1024 (не более) и правильным алгоритмом программной обработки. Кстати, такая система отлично показывает и очень мелкие детали изображения за счет высокой контрастной чувствительности.

Все отступления от данной схемы только ухудшают какие-либо из характеристик: цена, доза, качество «картинки».

3. Аппаратно-программная платформа (АПП)

Все производители отечественных цифровых флюорографов используют АПП Intel-Windows в силу ее наибольшей распространенности и доступности. В среде Windows есть только одна профессиональная платформа - Windows NT. Использование данной платформы позволяет создать высокопроизводительную многопользовательскую систему управления базой данных (БД), обеспечивающую автоматизированное архивирование с многократным резервированием БД, с возможностью восстановления БД после серьезных отказов и сбоев, вплоть до катастрофических (полное разрушение жесткого диска или магнито-оптического диска). Именно эта платформа используется в «Ренекс-Флюоро». «Бытовые» версии Windows (98, ME и т.д.), лежащие в основе программного обеспечения других флюорографов (Электрон, Мосрентген, СпектрАП) не обеспечивают таких возможностей, кроме того, часто дают сбои и требуют переустановки.

4. Штативная часть

Как правило, в матричных флюорографах штативная часть выполняется без защитной кабины. При этом конфигурация с отдельной стойкой излучателя и отдельной стойкой приемника излучения (ФЦМБ «Ренекс-Флюоро») позволяет выдержать фокусное расстояние 120 см (сводящее до минимума проекционные искажения), а также обеспечивает свободный подход пациента к аппарату с любой стороны (что существенно облегчает размещение аппарата в кабинете). Кроме того, данная конфигурация является единственной, позволяющей обследование пациентов на каталке или в латеропозиции. В отечественных флюорографах других фирм эти возможности не обеспечиваются.

5. Силовая часть (рентгеовское питающее устройство - РПУ)

РПУ флюорографа должно обеспечивать стабильную работу аппарата при максимальной производительности (до 60 снимков в час) и при пониженных требованиях к электрической сети (220 В, нестабильная сеть). Этим требованиям отвечает среднечастотное РПУ с накопителем энергии и с полностью автоматизированным выбором режимов экспонирования «УРСПас-Ренекс» модели флюорографа ФЦМБ «Ренекс-Флюоро».

На самом деле существующие на сегодняшний день, так называемые автоматические системы экспонирования (в режиме падающей нагрузки, орган-автоматика), подразумевают ручной выбор рентгенолаборантом 1-2 параметров экспонирования. Общеизвестно, что брак при выполнении снимков в ручном или даже полуавтоматическом режиме экспонирования в наших ЛПУ достигает 40%.

Только в РПУ «УРСПас-Ренекс» применена запатентованная уникальная в мировой практике полностью автоматическая система выбора экспозиции, включая кВ, мАс, сек. Она позволяет исключить «человеческий фактор» при экспонировании снимка, и тем самым на 100% избежать ошибок экспонирования.

Основные параметры отечественных и некоторых импортных моделей цифровых матричных флюорографов представлены в таблице. При этом жирным шрифтом выделены лучшие характеристики в каждой группе параметров, исходя из описанного выше принципа определения оптимальных параметров матричных флюорографов.

ЦИФРОВЫЕ ФЛЮОРОГРАФЫ на основе ПЗС-матрицы сравнительные характеристики

Таблица

* Технические параметры взяты из Интернета с официальных сайтов производителей, данные стоимости – с сайтов торгующих компаний.

** В таблице жирным шрифтом выделены лучшие значения в своем разделе.