данных лаборантом до размещения в архивное хранение, позволяет врачу-

рентгенологу создавать все виды стандартной отчетности, а также

анализировать проведенную работу по целевым выборкам. Конечным этапом

работы с цифровым изображением всех трех видов является его архивирование

на магнитный или оптический носитель.

СОСТАВ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АРМ ВР

Выбор технических средств для АРМ ВР во многом зависит от типа

решаемых задач. Обычно в качестве технической базы для АРМ обработки

изображений используют графические станции или персональные компьютеры.

Графические станции, созданные прежде всего для решений задач машинной

графики, оборудованы специальными графическими процессорами, ускоряющими

процедуры построения графических примитивов (особенно трехмерных). Для

задач обработки и анализа изображений более существенна скорость

обработки видеоданных. Поэтому в качестве технической базы АРМ ВР

использована широко распространенная и дешевая ПЭВМ типа IBM PC/AT.

[pic]

Рис.4 Блок-схема технических средств АРМ ВР.

1-негатоскоп; 2-телевизионная камера; 3-ПЭВМ; 4-фрейм-граббер; 5-

телемонитор.

Практическая работа показала, что производительность персонального

компьютера во многих случаях достаточна, чтобы решать задачи обработки

видеоданных в реальном времени врача. Кроме того ПЭВМ имеют мощные

технические и программные средства для организации "оконного" человеко-

машинного диалога.

При использовании изображений, записанных в аналоговом виде, например

рентгенограмм, необходимо устройство для ввода и визуализации их в ЭВМ. В

качестве такого устройства удобно использовать фрейм-граббер конструктивно

оформленный в виде платы, расположенной в корпусе ПЭВМ. Также необходимо

иметь телекамеру с объективом, световой стол для подсветки

рентгенограмм (негатоскоп) и телемонитор для визуализации изображений

(рис.4). Устройство цифрового ввода и визуализации изображений должно

обеспечивать высокое качество представления медицинских изображений,

чтобы при их использовании не терялась важная диагностическая информация.

ЦИФРОВАЯ РЕНТГЕНОГРАФИЯ С ЭКРАНА ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

(ЭОП)

Система рентгенографии с экрана ЭОП (рис. 5) состоит, как и обычная

система электронно-оптического преобразования для просвечивания, из

ЭОП, телевизионного тракта с высоким разрешением, рентгеновского

высоковольтного генератора и рентгеновского излучателя

[pic]

Рис.5 Цифровая рентгенография с экрана ЭОП

1-генератор; 2-рентгеновская трубка; 3-пациент; 4-ЭОП; 5-

видеокамера; 6-аналого-цифровой преобразователь; 7-накопитель

изображений; 8-видеопроцессор; 9-сеть; 10-цифро-аналоговый

преобразователь; 11-монитор; 12-снимок; 13-рентгенолог.

. Сюда же входит штатив для исследования, цифровой преобразователь

изображения и другие компоненты. При обычной методике рентгенографии с

экрана ЭОП с помощью 100 мм фотокамеры или кинокамеры переснимается

оптическое изображение на выходном экране преобразователя.

В цифровой же системе сигнал, поступающий с видеокамеры, аналого-

цифровым преобразователем трансформируется в набор цифровых данных и

передается в накопительное устройство. Затем эти данные, в соответствии с

выбранными исследователем параметрами, компьютерное устройство переводит

в видимое изображение.

ЦИФРОВАЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ РЕНТГЕНОГРАФИЯ (ЦЛР)

Применяемые в ЦЛР (рис.6) пластины-приемники изображения после их

экспонирования рентгеновским излучением последовательно, точка за точкой,

сканируются специальным лазерным устройством, а возникающий в процессе

лазерного сканирования световой пучок трансформируется в цифровой сигнал.

[pic]

Рис. 6 Цифровая люминисцентная рентгенография.

1-генератор; 2-рентгеновская трубка; 3-пациент; 4-запоминающая

пластина; 5-транспортирующее устройство; 6-аналого-цифровой

преобразователь; 7-накопитель изображений;8-видеопроцессор; 9-

сеть; 10-цифро-аналоговый преобразователь; 11-монитор; 12-

снимок; 13-рентгенолог.

После цифрового усиления контуров и контрастности элементов

изображения оно лазерным принтером печатается на пленке или

воспроизводится на телевизионном мониторе рабочей консоли.

Люминесцентные пластины-накопители выпускаются в стандартных

формах рентгеновской пленки, помещаются вместо обычных комплектов

"пленка—усиливающий экран" в кассету и применяются в обычных рентгеновских

аппаратах.

Такая пластина обладает значительно большей экспозиционной широтой,

чем общепринятые комбинации пленка-экран, благодаря чему значительно

расширяется интервал между недо- и переэкспонированием. Этим способом

можно получать достаточно контрастные изображения даже при резко сниженной

экспозиционной дозе, нижним пределом которой является лишь уровень

квантового шума. Поэтому даже при рентгенографии в палате у постели

больного методика ЦЛР гарантирует получения качественного снимка.

При ЦЛР используются цифровые преобразователи, пространственное

разрешение которых выше, чем у большинства используемых в настоящее время

для обычной рентгенографии комбинаций экран-пленка. Все же особым

преимуществом ЦЛР является передача малоконтрастных деталей, тогда как

передача очень мелких деталей, таких, например, как микрокальценаты в

молочной железе, остается прерогативой рентгенографии на рентгеновской

пленке.

СЕЛЕНОВАЯ РЕНТГЕНОГРАФИЯ

[pic]

Рис.7 Цифровая селеновая рентгенография.

1-генератор; 2-рентгеновская трубка; 3-пациент; 4-селеновый

барабан; 5-сканирующие электроды и усилитель; 6-аналого-цифровой

преобразователь; 7-накопитель изображений; 8-видеопроцессор; 9-

сеть; 10-цифро-аналоговый преобразователь; 11-монитор; 12-снимок;

13-рентгенолог.

Селеновые детекторы представляют собой новейшую систему цифровой

рентгенографии (рис. 7). Основной частью такого устройства служит детектор

в виде барабана, покрытого слоем аморфного селена. Селеновая

рентгенография в настоящее время используется только в системах

рентгенографии грудной клетки. Характерная для снимков грудной клетки

высокая контрастность между легочными полями и областью средостения при

цифровой обработке сглаживается, не уменьшая при этом контрастности

деталей изображения.

Другим преимуществом селенового детектора является высокий коэффициент

отношения сигнал/шум.

КОНТРАСТИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Главное преимущество цифровых рентгенографических систем по сравнению с

обычными системами заключается в том, что цифровая система может

обеспечивать более высокую вероятность обнаружения деталей низкого

контраста в широком динамическом диапазоне. Несмотря на то, что детектор

может обладать достаточно высокой чувствительностью к структуре с низким

контрастом в изображениях, наблюдателю требуется помощь, чтобы

рассортировать сигналы относительно фоновых структур. Исследуемые

низкоконтрастные структуры должны быть сделаны более заметными фильтрацией,

подавлением шумов, выделением частот и тому подобными способами.

Основной прием, используемый в цифровой рентгенографии для достижения

этой цели, — это вычитание изображений. Функция процесса вычитания в

цифровой рентгенографии — это устранение или подавление потенциально

мешающих эффектов, не представляющих интереса для рентгенолога, и повышение

тем самым обнаружения представляющих интерес структур. Используются в

основном два типа вычитаний — временное и энергетическое.

ВРЕМЕННОЙ МЕТОД

Временной метод вычитания — это метод, который можно использовать с

целью удаления фоновых структур, когда выявляемость представляющего интерес

объекта повышается введением контрастного реагента. Изображения

регистрируют с контрастным реагентом и без контрастного реагента, а затем

осуществляют вычитание этих изображений.

Основным ограничением цифрового временного вычитания является его

подверженность влиянию артефактов, обусловленных движением пациента между

моментами времени, когда получаются изображения с контрастом и без

контраста.

Временное вычитание неэффективно при контрастных исследованиях

(например желчного пузыря), когда между введением контрастного вещества и

визуализацией проходит значительное время. До и после контрастных

изображений, разделяемых интервалом времени, равным нескольким секундам,

может быть ошибка регистрации.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД

Наряду с временным вычитанием в технике цифровой рентгенографии

применяется энергетическое вычитание, которое в меньшей степени подвержено

действию артефактов. Временное вычитание зависит от изменений распределения

контраста во времени, а при энергетическом вычитании используется

выраженная разность свойств ослабления излучения различными органами и

структурами человеческого организма.

В качестве примера пара изображений может быть получена при двух

энергиях E1 и E2 — несколько ниже и несколько выше области нарушения

равномерности зависимости коэффициента ослабления излучения йода от энергии

излучения. Изображения затем вычитаются одно из другого. В связи с тем, что

коэффициент ослабления мягкой ткани изменяется незначительно при двух

значениях энергии, тени от всех областей мягких тканей будут практически

устранены на разностном изображении. А так как изменения коэффициента

ослабления йода значительны, изображение йода сохранится. Контраст

(йод—мягкая ткань) возрастает при получении разности изображения.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИЗОБРАЖЕНИЯ

В медицинской рентгенологии разработан ряд диагностических методик,

основанных на измерениях относительных размеров изображений органов

(рентгенокардиометрия). Рентгенометрические методы широко применяются при

рентгеновских исследованиях беременных, некоторых костных патологий в

педиатрии и в других случаях.

Применение ЭВМ для рентгенометрических методов во много раз сокращает

трудовые затраты персонала и повышает точность измерений.

Задача автоматического анализа медицинских изображений является

особенно актуальной в условиях проведения обязательного диспансерного

обследования населения. Ее решение должно радикальным образом

трансформировать весь процесс "скрининга" (массового профилактического

обследования).

Под автоматическим анализом в медицинской диагностике понимается

частный случай распознавания изображений (автоматическая классификация), т.

е. Отнесение изображения к определенному классу или группе, например норма,

патология либо конкретный тип патологии. Математическая суть классификации

есть отыскание некоторой функции, отображающей множество изображений во

множество, элементами которого являются классы или группы изображений.

В большинстве случаев процесс автоматической классификации проводится в

три этапа:

1. 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.

2. 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,

Страницы: 1, 2, 3