Способ двухпроекционной рентгенографии

 

Изобретение относится к разделу рентгенодиагностики и предназначено для клинических исследований на цифровых рентгенографических аппаратах. Целью изобретения является снижение лучевой нагрузки на пациента при двухпроекционной рентгенографии. Способ двухпроекционной рентгенографии предусматривает укладку пациента, установку энергетических режимов съемки, поочередную рентгенографию пациента в прямой и боковой проекциях с последующей регистрацией и воспроизведением изображения. Рентгенография в боковой проекции производится при тех же энергетических режимах, что и в прямой проекции, а необходимое диагностическое качество бокового снимка получают посредством аппроксимации огибающей плотности распределения яркостей на усредненной по множеству изображений гистограмме яркостей изображения в форме равнобедренного треугольника: для F(r_ВХ)≤0,5, для F(r_ВХ)>0,5, где r_ВЫХ и r_ВХ – текущие значения выходной и входной яркостей на выходе и входе процедуры обработки соответственно; R₀ – нижняя граница диапазона яркостей усредненной гистограммы; R₁ – значение яркости, соответствующее середине диапазона яркостей усредненной гистограммы; ; ; f(х) – огибающая гистограммы яркостей зарегистрированного изображения. 2 ил.

Изобретение относится к разделу рентгенодиагностики и предназначено, в первую очередь, для клинических исследований на цифровых рентгенографических аппаратах.

Известен способ одномоментной двухпроекционной рентгенографии, предусматривающий съемку исследуемого объекта в двух взаимно перпендикулярных направлениях с получением прямого и бокового снимков или серии снимков [1, с.64]. Этот способ рентгенографии применяется преимущественно для регистрации быстро протекающих процессов, например в ангиографии при ренггеноконтрастном исследовании сосудов. Способ [1] не нашел широкого применения из-за высокой стоимости рентгенографической системы, состоящей из двух однотипных рентгенографических аппаратов, съемочные устройства которых имеют взаимный разворот на 90°.

Известен также способ двухпроекционной рентгенографии в прямой и боковой проекциях, предусматривающий соответствующую ориентацию пациента относительно приемника рентгеновского изображения, установку режимов рентгенографии и проведение съемки зоны интереса, например органов грудной полости [2, с. 126]. Этот способ реализуется на стандартной рентгенодиагностической аппаратуре и широко применяется в клинике. Он предназначен для детального изучения исследуемого органа и уточнения размеров и локализации обнаруженной патологии, например туберкулезной каверны. Данный способ двухпроекционной рентгенографии выбран нами в качестве прототипа.

Обзорная рентгенография легких и сердца в прямой и боковой проекциях производится, например, в режиме: прямая проекция U=80 кВ, q=20 мАс, t=0,1 с, S=30×40 см, ДФ=2 мм Аl; боковая проекция - U=83 кВ, q=40 мАс, t=0,2 с, S=30×40 см [2, с.127].

Как видно из приведенных параметров, при боковом снимке мощность дозы выше, чем при прямом, поэтому поглощенные дозы для всех органов больше.

Двухпроекционная рентгенография по своей диагностической информативности выше однопроекционной. Однако заметное увеличение дозовой нагрузки на пациента при боковом снимке в ряде случаев не позволяет применять двухпроекционный метод съемки.

Целью настоящего изобретения является снижение лучевой нагрузки на пациента при проведении двухпроекционной рентгенографии.

Данный технический результат достигается тем, что в способе двухпроекционной рентгенографии, предусматривающем укладку пациента, установку энергетических режимов съемки, поочередную рентгенографию пациента в прямой и боковой проекциях с последующей регистрацией и воспроизведением изображения, рентгенография в боковой проекции производится при тех же энергетических режимах, что и в прямой проекции, а необходимое диагностическое качество бокового снимка получают при использовании алгоритма нелинейного регулирования контраста, синтезированного для "эталонной" гистограммы яркостей в форме равнобедренного треугольника:

для F(r_ВХ)≤0,5,

для F(r_ВХ)>0,5,

где r_ВЫХ и r_ВХ - текущие значения выходной и входной яркостей на выходе и входе процедуры обработки соответственно;

R₀ - нижняя граница диапазона яркостей результирующей гистограммы;

R₁ - значение яркости, соответствующее середине диапазона яркостей результирующей гистограммы;

f(x) - огибающая гистограммы яркостей зарегистрированного изображения.

Суть предложенного способа может быть объяснена следующим образом. Пусть имеется изображение, огибающая плотности распределения яркостей которого описывается функцией f(r_ВХ) в диапазоне яркостей от R_{гран н} до R_{гран в}. Необходимо данное распределение привести к виду g(r_ВЫХ) в том же диапазоне яркостей (в случае равенства диапазонов яркостей исходного и обработанного изображений), причем следует учитывать, что общее число пикселов в изображении после преобразования не должно измениться. На основании последнего условия, которое может быть формализованно следующим образом:

где F(r_ВХ) и G(r_ВЫХ) - значения интегралов функций f(r_ВХ) и g(r_ВЫХ) в пределах интегрирования от R_{гран н} до r_ВХ или r_ВЫХ, соответственно, и получают искомый алгоритм преобразования яркостей:

где G^-1(x) функция, обратная G(x).

Выражение (2) определяет в общей виде зависимость выходных значений яркости элементов изображения от входных, то есть является своеобразной переходной характеристикой.

Анализ большого количества обработанных и доведенных до хорошего диагностического качества изображений как прямой, так и боковых проекций грудной полости, полученных на различных типах цифровых рентгенографических систем, показал, что на усредненной по множеству изображений гистограмме яркостей (эталонной гистограмме) можно выделить четыре области с выраженными пиками (фиг.1):

- область, соответствующую костной ткани (I);

- область, соответствующую мягким тканям (II);

- область, соответствующую легочной ткани (III);

- область вне тела пациента (IV).

Задача, таким образом, сводится к аппроксимации огибающей плотности распределения яркостей для получения "эталонного изображения" (без учета области вне тела пациента) и решения уравнения (1).

В процессе отработки аналитической части способа двухпроекционной рентгенографии установлено, что наиболее универсальным алгоритмом обработки рентгеновских изображений грудной полости является алгоритм, синтезированный для "эталонной" гистограммы яркостей в форме равнобедренного треугольника. Переходная характеристика в этом случае описывается следующим образом:

для F(r_ВХ)≤0,5,

для F(r_ВХ)>0,5,

где r_ВЫХ и r_ВХ - текущие значения выходной и входной яркостей на выходе и входе процедуры обработки соответственно;

R₀ - нижняя граница диапазона яркостей результирующей гистограммы;

R₁ - значение яркости, соответствующее середине диапазона яркостей результирующей гистограммы;

f(x) - огибающая гистограммы яркостей зарегистрированного изображения.

Способ двухпроекционной рентгенографии осуществляется следующим образом.

Допустим, что больной, например с кавернозным поражением верхней доли правого легкого, проходящий лечение в противотуберкулезном стационаре, был направлен в рентгеновское отделение для контрольной рентгенографии легких в прямой и боковой проекциях. В процессе подготовки к съемке в прямой проекции рентгенолог производит укладку больного на деке рентгеновского стола цифрового рентгенодиагностического аппарата грудью по направлению к приемнику рентгеновского изображения. С помощью светового центратора выполняют должную ориентацию рентгеновского излучателя относительно объекта съемки. С учетом телосложения пациента на пульте управления устанавливают энергетические режимы для выполнения рентгенограммы в прямой проекции. После команды “вдохнуть и не дышать” включают рентгеновский аппарат. Рентгеновское изображение легких в цифровом виде фиксируется в памяти компьютера, входящего в состав рентгеновского аппарата. Далее изменяют укладку больного для выполнения бокового рентгеновского снимка легких. Рентгенография в боковой проекции производится при тех же энергетических режимах, что и в прямой проекции. Анализ полученных снимков выполняют на видеомониторе, входящем в состав цифрового рентгенодиагностического аппарата. Боковое рентгеновское изображение легких, полученное при пониженных (относительно оптимальных) значениях анодного напряжения и силы тока рентгеновской трубки, получается достаточно темным и непригодным для анализа врачом-рентгенологом. С помощью алгоритма нелинейного регулирования контраста приводят боковое изображение легких к удовлетворительному для анализа виду. Эта процедура выполняется быстро, "щелчком" мыши на соответствующей кнопке.

Эффективность предложенного способа проиллюстрируем на примере обработки рентгеновского изображения грудной полости в боковой проекции пациентки Л. 28 лет, проходившей профилактическое обследование на цифровом флюорографе. Боковой рентгеновский снимок выполнен в тех же энергетических режимах, что и прямой: U=80кВ, q=20 мАс, t=0,05 с. На фиг.2 представлены изображения до (a) и после (b) обработки и соответствующие этим изображениям гистограммы яркостей (с, d), полученные при следующих параметрах алгоритма: R₀=0, R₁=128. С помощью данного алгоритма за короткое время (измеряемое долями секунды) удается автоматически привести зарегистрированное изображение к виду, позволяющему врачу-рентгенологу определить наличие или отсутствие патологических изменений. У пациентки Л. отклонения от нормы не обнаружено. Использование предложенного нами способа двухпроекционной рентгенографии позволило в рассмотренном случае снизить дозовую нагрузку на обследуемого примерно в 1,5 раза.

Новый способ двухпроекционной рентгенографии может найти широкое применение как при профилактическом обследовании населения на цифровых флюорографах, так в при контроле лечения больных на цифровых рентгенодиагностических аппаратах.

Источники информации

1. Соколов В.Г., Туманов Н.А., Шварцман A.З. Штативно-механические устройства для рентгенографии. - М.: Медицина, 1979, 183 с.

2. Ставицкий Р.В., Блинов Н.Н., Рабкин И.Х., Лебедев Л.А. Радиационная защита в медицинской рентгенологии. - М.: Кабур, 1994, 272 с.

Формула изобретения

Способ двухпроекционной рентгенографии, предусматривающий укладку пациента, установку энергетических режимов съемки, поочередную рентгенографию пациента в прямой и боковой проекциях с последующей регистрацией и воспроизведением изображения, отличающийся тем, что рентгенография в боковой проекции производится при тех же энергетических режимах, что и в прямой проекции, а диагностическое качество бокового снимка получают посредством аппроксимации огибающей плотности распределения яркостей на усредненной по множеству изображений гистограмме яркостей изображения, без учета области вне тела пациента, в форме равнобедренного треугольника по формулам

для F(r_ВХ)≤0,5,

для F(r_ВХ)>0,5,

где r_вых и r_вх – текущие значения выходной и входной яркостей на выходе и входе процедуры обработки соответственно;

R₀ – нижняя граница диапазона яркостей усредненной гистограммы;

R₁ – значение яркости, соответствующее середине диапазона яркостей усредненной гистограммы;

f(х) – огибающая гистограммы яркостей зарегистрированного изображения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2