Исследование и разработка системы автоматического выбора экспозиции при цифровой флюорографии

• Автор: Мишкинис, Александр Борисович
• Шифр специальности: 05.11.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Глава 1. ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ЦИФРОВОЙ ФЛЮОРОГРАФИИ ОРГАНОВ ГРУДНОЙ ПОЛОСТИ ПРИ
МАССОВОМ ОБСЛЕДОВАНИИ НАСЕЛЕНИЯ
Выводы из главы 1
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ И ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕНТГЕНОВСКИХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ
2.1.Исследования спектрального распределения тормозного излучения в диагностических рентгеновских трубках с вольфрамовым анодом
2.2 Исследование взаимосвязи между спектральным распределением тормозного излучения и его дозиметрическими характеристиками
2.3 Дозиметрические характеристики радиационного выхода рентгеновских излучений с использованием трубок с вольфрамовым анодом
2.4 Экспериментальная проверка теоретических исследований
Выводы из главы 2:
Глава 3. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА И РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ЭКСПОНИРОВАНИЯ
3.1. Обоснование выбора системы автоматического экспонометра
3.2. Разработка системы автоматического экспонирования
3.3. Обоснование выбора детектора для системы автоматического экспонирования с автоматическим выбором напряжения генерирования рентгеновского излучения
3.4. Электрическая блок-схема флюорографа
3.5. Конструкция цифрового флюорографа
Выводы из главы
Глава 4 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЦИФРОВОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
4.1. Определение пространственной разрешающей способности
4.2. Определение динамической нерезкости изображения
4.3. Эталон для определения контрастных характеристик рентгенодиагностических аппаратов
4.4. Юстировка светового центратора
Выводы из главы
Глава 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРОВОГО ФЛЮОРОГРАФА С АВТОМАТИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ СЪЕМКИ
5.1. Проверка контрастной чувствительности и дозы на снимок
5.2. Проверка геометрических искажений (дисторсии)
5.3. Проверка динамического диапазона
5.4. Проверка пространственного разрешения
5.5 Проверка чистоты выходного поля изображения
5.6 Проверка неравномерности распределения яркости
5.7 Проверка соответствия между полем рентгеновского излучения и поверхностью приемника изображения

5.8 Проверка ограничения и индикации пространственной протяженности пучка рентгеновского излучения. Проверка обеспечения совместимости светового (лазерного) и рентгеновских лучей в плоскости приемника изображения
5.9 Проверка радиационной защиты обслуживающего персонала. Проверка мощности дозы излучения на рабочем месте и на расстоянии 100 см от фокусного пятна в любом направлении
5.10 Проверка режима автоматической съемки
Выводы из главы
Выводы
Список литературы

В настоящее время в медицине рентгенологический метод продолжает занимать ведущее место при раннем выявлении и диагностики различных заболеваний. Более 60% патологических изменений в организме выявляется с помощью рентгенологических методов [6, 10].
• За последнее десятилетие сам рентгенодиагностический метод претерпел
принципиальные изменения. На смену традиционным пленочным рентгеновским аппаратам пришла новая цифровая рентгенодиагностическая техника [8, 9, 11-13, 28, 36-38]. Цифровые рентгенодиагностические аппараты имеют целый ряд преимуществ по отношению к пленочным аппаратам: широкий динамический диапазон и высокая контрастная чувствительность цифровых аппаратов, а также возможность компьютерной обработки изображения, позволяет надежно выявлять даже незначительные изменения в биологических тканях различной плотнэсти, что существенно уменьшает вероятность пропуска патологии. Значительное снижение лучевой нагрузки делает цифровой метод рентгенодиагностики практически безопасным для пациентов и обслуживающего персонала. Цифровое рентгеновское изображение выводится на экран видеомонитора *ерез секунды после экспозиции, что позволяет вести диагностику в реальном масштабе времени. Исключение необходимости использования дорогостоящей . фотопленки, фотолабораторного оборудования и химреактивов делает цифровую рентгенографию экономически выгодной.
. В нашей стране цифровая рентгенодиагностика особенно эффективно
проявила себя при массовом обследовании населения, проводимой с целью раннего выявления туберкулеза, рака легких и других заболеваний органов грудной полости [3,23, 27, 57].
Однако в цифровых аппаратах, выпускаемых как за рубежом, так и в нашей стране, отсутствует система автоматического выбора оптимального режима съемки индивидуально для каждого пациента. Вынужденная ручная установка энергетических режимов съемки, выполняемая рентгенолаборантом, может привести к переобучению пациента и повлиять на возникновение отдаленных последствий в виде изменений на генном уровне, а также различного рода заболеваний, в том числе и онкологических [6, 51-53].
Кроме того, как показывает практика, погрешность в установке энергетических и временных параметров съемки может отрицательно повлиять на качество диагностического изображения [50]. Ручное управление работой аппарата увеличивает длительность рентгенологической процедуры. Эти недостатки цифровых рентгеновских аппаратов особенно остро проявляются при массовом флюорографическом обследовании населения, когда поток % пациентов значителен.
Таким образом, задача создания цифрового флюорографа, оснащенного системой автоматической установки оптимального режима экспозиции индивидуально для каждого пациента, и внедрение его в практическое здравооханение представляет собой важную социально значимую научно-техническую проблему, решение которой в настоящее время крайне актуально.

Первая попытка автоматизации процесса флюорографии была предпринята на пленочных флюорографах путем введения в их конструкцию экспонометров[58]
. Принцип действия экспонометра основан на фотометрии светового
потока с экрана флюорографа или на дозиметрии излучения, падающего этот экран. В последнем случае экспонометр работает как реле дозы, отключая 6 высокое напряжение, подаваемое на рентгеновскую трубку, после набора
экспозиционной дозы. Чувствительным органом рентгеновского экспонометра является плоская ионизационная камера, которая располагается перед флюоресцирующим экраном, воспринимая излучение, ослабленное телом пациента. Отключение аппарата происходит после набора дозы излучения, вызывающей установленное почернение фотопленки. Рентгеновскими экспонометрами оснащались зеркально-линзовые флюорографы типа Оделка (Г олландия).
К недостаткам рентгеновского экспонометра относятся его большая инерционность, ослабление падающего на флюоресцирующий экран излучения, наличие на снимке изображения камеры экспонометра, сложность и большой вес блока питания [58].
Отечественные пленочные флюорографы типа КФ-70 Т и КФ-400 имеют фотоэкспонометры.
Фотоэкспонометр содержит фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), оптически сопряженный с контрольным участком флюоресцирующего экрана. Фото- ток с выхода ФЭУ воздействует на электронное реле, находящееся в пульте управления флюорографа. Режим работы фотоэкспонометра рассчитан на по- лучение флюорограмм с оптической плотностью 0,9 - 1,6, при которой про- исходит хорошая различаемость мелких деталей изображения [58].
Фотоэкспонометр, оснащенный ФЭУ, использовался также в рентгенофлюорографическом аппарате TURDE-310 [59].
Все известные фотоэкспонометры очень критичны к выбору флюорографической пленки и положению пациента относительно контрольного участка флюоресцирующего экрана.
Фирмами «Philips» и «Oldelft» (Голландия) в 1985 г. был создан мало дозовый пленочный флюорограф «Pulmodiagnost-100» сканирующего типа с линейным усилителем изображения [55]. В этом аппарате производился автоматический выбор экспозиции. Для этого весь цикл съемки осуществлялся в два этапа. Во время первого сканирования с малодозовой экспозицией с помощью специальных детекторов, расположенных за пациентом, определяется оптимальное значение мА, в зависимости от комплекции пациента. Второе сканирование в противоположном направлении используется для фактической съемки с рассчитанной экспозицией. При этом напряжение на рентгеновской а трубке составляет 125 кВ и не изменяется от пациента к пациенту. Общее время
сканирования составляет 1,2 сек.
, Аналогичный принцип автоматической установки экспозиции
осуществлен и в цифровом сканирующем рентгеновском аппарате «Digidelca» фирмы «Oldelft», предназначенным для массового обследовашя грудной клетки.

этом обеспечивается линейная зависимость между экспозиционной дозой и уставкой количества электричества.
С целью устранения погрешности в отработке заданного значения экспозиционной дозы в системе с автоматическим выбором анодного напряжения по сигналу детектора, нами дополнительно введен канал прямого интегрирования сигнала детектора.
Окончательная команда на прекращение экспозиции выдается в том случае, когда срабатывает компаратор по требуемому времени экспозиции и компаратор по заданной экспозиционной дозе в плоскости приемника рентгеновского излучения.
Учитывая, что динамический диапазон цифровой системы на порядок превышает динамический диапазон рентгеновской флюорографической пленки, значение требуемой дозы в плоскости приемника рентгеновского излучения можно существенно снизить. Заменим требуемое значение дозы по выражению (3.2) на следующее D' тр = 20 D min. Данная замена, приближенная к динамическому диапазону пленочной флюорографии обеспечивает существенное снижение дозовых нагрузок на пациента без ухудшения качества изображения легких. В то же время остается возможность одновременной диагностики всех органов человека при этом следует использовать весь динамический диапазон систем, а опорное значение мощности дозы следует выбирать с учетом выражения (3.2), где соответствует середине диапазона цифровой системы регистрации.
Таким образом, введение автоматической экспонометрии в цифровую флюорографию позволяет снизить дозовую нагрузку на пациентов при обеспечении высокого качества снимков.