Современные сканирующие системы для скрининг - диагностики

С момента открытия рентгеновского излучения началось бурное развитие новой отрасли медицины – инструментальной диагностики. Появилась возможность изучения физиологических и патологических процессов, происходящих в живом организме: изучалась деятельность сердца, структура легких, строение костей.

Уже через 10 лет, в 1905 году, был выпущен первый рентгеновский аппарат для применения в стоматологии. Несколько позже, с изобретением рентгенконтрастных препаратов, стало возможным проведение исследований желудочно-кишечного тракта, а затем сосудов и мочевыводящих путей. Но широкое применение рентгеновского метода исследования ограничивалось из-за негативных воздействий рентгеновского излучения на организм. Параллельно с появлением других альтернативных методов инструментальных исследований – ультразвукового, магниторезонансного, позитронной томографии шел поиск новых путей снижения дозы облучения пациента при выполнении рентгеновского исследования.

В 1993 – 1995 гг. группой учёных Новосибирского Института ядерной физики СО РАН был предложен сканирующий метод беспленочного получения рентгеновского изображения и в 1997 году на заводе "Научприбор" (г.Орёл) создан первый в России цифровой сканирующий рентгенографический аппарат, в котором для регистрации рентгеновского излучения в качестве линейного цифрового детектора используется многоканальная ионизационная камера (МИК), широко применяемая в ядерной физике. Технология получения двухмерного цифрового изображения на аппарате, который в настоящее время выпускается под торговой маркой ФМЦ-НП-О "Взгляд Орла" основана на методе послойного сканирования пациента узким веерообразным пучком рентгеновского излучения. Плоское изображение формируется путём синхронного перемещения рентгеновского излучателя, щелевого коллиматора и МИК вдоль исследуемого объекта. В отличие от аналогов, в ФМЦ исключено дополнительное преобразование энергии Y-кванта в свет и только потом – в заряд, что уменьшает потери и повышает выходной сигнал. Это достоинство МИК, в результате позволило получать более качественное цифровое изображение исследуемого объекта. В отличие от других детекторов, приемник МИК имеет крайне низкий собственный шум, который практически ограничен статистикой, что в сочетании с полным использованием прошедшего через пациента излучения и высокой эффективностью регистрации (~70%, тогда как у других цифровых приёмников она не превышает 30-50%) позволяет получать рентгеновское изображение при предельно низких дозах (в 80 раз меньше, чем на традиционных экроно-пленочных аппаратах и в 5÷10 раз меньше, чем у большинства цифровых аналогов).

Вместе с тем, диагностические характеристики цифровых изображений, получаемых с помощью ФМЦ, превосходят по качеству не только пленочную флюорографию, но и полноформатную рентгенографию легких. Сканирование пациента узко коллимированным горизонтальным лучом повышает качество снимка, т.к. практически полностью исключен процесс регистрации рассеянного излучения; а короткое время выдержки уменьшает динамическую нерезкость. Эти нерезкости наблюдается в некоторых других цифровых системах. Даже в том случае, когда пациент правильно задерживает дыхание (что бывает далеко не всегда, особенно у пожилых людей) остается пульсация аорты, сердца и крупных сосудов, поэтому края этих органов всегда размыты на снимке, полученных с помощью матричных приемников, т.к. длительность экспозиции у них от 0,04 до 0,1 с. В ФМЦ "Взгляд Орла" изображение на экране монитора состоит из "сшитых" строк, полученных с экспозицией 0,002 с. Поэтому на снимке видны четкие границы сосудов и сердца, просканированные в разных фазах за 5 с. Важным отличительным качеством аппарата ФМЦ является также и то, что в силу его конструктивных особенностей на получаемом снимке нет геометрических искажений по вертикали и то, что пространственное разрешение и контрастная чувствительность равномерны по всему полю протяженного снимка (410х1200 мм. недостатки присущие другим цифровым аппаратам).

Динамический диапазон цифровых систем приблизительно в 20-50 раз выше, чем фотографическая широта рентгеновской пленки. На практике это означает, что цифровой снимок содержит больший объем дополнительной диагностической информации по передаче полутонов, как в мягких, так и в плотных тканях. По этому параметру сканирующие аппараты также имеют преимущество перед другими цифровыми системами. Цифровая обработка рентгеновского изображения позволяет врачу при постановке диагноза опираться уже не только на свой опыт, но и на количественную и качественную информацию, которая дает возможность выявлять минимальные изменения в тканевой структуре легких и выполнять диагностику без проведения контрольных снимков на пленке. Это полностью исключает фотохимический процесс, именно тот этап получения рентгеновского изображения, во время которого возможны многие ошибки и погрешности, приводящие к значительному ухудшению качества изображения. Старение рентгеновской пленки, громоздкие рентген-архивы, потеря снимков приводят к необоснованным повторным исследованиям и, следовательно, увеличению суммарной лучевой нагрузки на пациента. При обследовании пациента на цифровом аппарате, кроме существенного уменьшения лучевой нагрузки и быстроты выдачи заключений, появляется возможность компьютерной обработки получаемого изображения: изменение яркости, контрастности, дополнительное подчеркивание контуров, сглаживание, изучение изображения, как в позитиве, так и негативе, увеличение полученного изображения с целью более детального его изучения.

Цифровые изображения, записанные на CD или DVD диски, создают неограниченный и компактный рентгеновский архив и в отличие от традиционных, не занимают много места, не портятся, обеспечивают быстрый доступ одновременно нескольким врачам. Цифровой архив позволяет врачам автоматизировать обработку результатов исследований с помощью специализированных алгоритмов, проводить статистическую обработку на больших выборках данных о пациентах с целью обобщения полученных результатов. По сохраненным данным в архиве можно создавать статистические отчеты согласно действующим нормативным документам о проведенных обследованиях, сортировать и выбирать пациентов в зависимости от условий отбора. Архивные изображения используются для быстрого и полноценного сравнение результатов двух обследований, снятых в разный момент времени, с целью анализа динамики развития заболевания или хода лечения. Врач со своего рабочего места может провести не только анализ полученного изображения, но и передавать снимки для оперативных консультаций в другие медицинские центры по компьютерным сетям. Современные средства связи и передача данных позволит консультировать пациентов и их лечащих врачей, находясь от них на значительном расстоянии, даже на другом континенте, причем консультанту передается не субъективный доклад лечащего врача, а первичная диагностическая информация. Передача персонифицированных данных о состоянии пациента удаленному консультанту позволяет выровнять шансы больных на получение квалифицированной помощи, когда речь идет о самом важном вопросе – постановке правильного диагноза. Во многих случаях непосредственное общение не требуется, консультации проводятся в отложенном режиме, когда вся необходимая медицинская документация, включая результаты исследований и измерений, пересылается консультанту по каналам связи заранее, консультант просматривает ее в удобное для себя время, готовит заключение и отсылает его обратно. Для уточнения диагноза или выбора метода лечения бывает достаточно одного обсуждения клинических проявлений болезни лечащим врачом с коллегами из специализированного отделения. Таким же путем, возможно дистанционное повышение квалификации по рентгенологии врача в режиме заочного обучения и получение информации о последних достижениях в лучевой диагностике. Созданные внутритерриториальные сети обеспечат доступ к высококвалифицированной консультативной помощи врачам из "глубинки".

Важной особенностью аппаратов сканирующего типа является наличие в них рентгенозащитной кабины (РЗК). В аппарате ФМЦ, например, имеется система видеонаблюдения за находящимся внутри РЗК пациентом с двухсторонним (лаборант-пациент) переговорным устройством. Наличие РЗК позволяет размещать автоматизированное рабочее место (АРМ) лаборанта непосредственно в процедурной, где находится и сам цифровой аппарат (аппараты с ПЗС-камерами не имеющие РЗК нуждаются в двух помещениях: пультовом и процедурном с соответствующими требованиями по дополнительной защите этих помещений).

Какие же рентгеновские исследования могут быть выполнены с помощью ФМЦ "Взгляд Орла"?

Это и профилактическое и диагностическое изучение состояния органов грудной клетки, состояния придаточных пазух носа, и практически всё многообразие исследований костно-суставной системы, в том числе степени выраженности сколиотической деформации позвоночника, плоскостопия, сравнительного исследования длины конечностей.