Способ ретроспективного анализа рентгеновских снимков легких

 

Изобретение относится к медицине, а именно к рентгенодиагностике, и предназначено для работы с цифровыми рентгеновскими изображениями, способ предназначен для использования, преимущественно, в противотуберкулезных учреждениях с целью своевременного выявления легочной патологии. Кроме того, способ эффективен при рентгенологическом контроле терапевтического лечения. Способ рентроспективного анализа рентгеновских изображений легких предусматривает рентгенографию одного и того же пациента дважды при тех же энергетических и геометрических режимах съемки через определенный интервал времени и сравнение полученных изображений, при этом рентгеновское цифровое изображение формируют посредством ЭВМ в виде матрицы оптических плотностей объекта изображения, производят совмещение цифровых изображений по элементам позвоночника до полного совпадения идентичных позвонков, а диапазон оптических плотностей по центру и ширине выбирают соответствующим оптимальному для наблюдения костных структур. Затем производят вычитание идентичных фрагментов на первом и втором цифровом изображениях и результирующее цифровое изображение выводят на экран дисплея в диапазоне оптических плотностей, по центру и ширине оптимальном для наблюдения легочной ткани. Клинические изменения определяют по величине остаточных элементов результирующего изображения, превышающих 2-3 мм. Изобретение позволяет обеспечить возможность осуществления ретроспективного анализа легких на цифровых флюорографических аппаратах. 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к рентгенодиагностике, и предназначено для работы с цифровыми рентгеновскими изображениями.

Известен способ ретроспективного анализа рентгеновских снимков легких, предусматривающий рентгенографию одного и того же пациента в идентичных условиях с интервалом от месяца до года и последующей взаимной стереоскопической обработкой снимков при их синхронном вращении [1].

Известен также способ ретроспективного анализа рентгеновских сигналов легких, предусматривающий рентгенографию одного и того же пациента в идентичных условиях через определенный интервал времени с последующей взаимной стереоскопической обработкой снимков при освещении одного из них прерывистым световым потоком [2]. Этот способ был выбран нами в качестве прототипа.

Основным недостатком известных аналогов [1, 2] является то, что они не могут быть использованы при ретроспективном анализе цифровых изображений, полученных на современных флюорографах, где рентгеновское изображение воспроизводится на экране видеомонитора.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является обеспечение возможности осуществления ретроспективного анализа рентгеновских снимков легких на цифровых флюорографических аппаратах.

Данный технический результат достигается тем, что в способе ретроспективного анализа рентгеновских изображений легких, предусматривающем рентгенографию одного и того же пациента дважды при тех же энергетических и геометрических режимах съемки через определенный интервал времени, и сравнение полученных изображений, рентгеновское цифровое изображение формируют посредством ЭВМ в виде матрицы оптических плотностей объекта изображения, производят совмещение цифровых изображений по элементам позвоночника до полного совпадения идентичных позвонков, а диапазон оптических плотностей по центру и ширине выбирают соответствующим оптимальному для наблюдения костных структур. Затем производят вычитание идентичных фрагментов на первом и втором цифровом изображениях и результирующее цифровое изображение выводят на экран дисплея в диапазоне оптических плотностей, по центру и ширине оптимальном для наблюдения легочной ткани. Клинические изменения определяют по величине остаточных элементов результирующего изображения, превышающих 2-3 мм.

В дальнейшем изобретение поясняется чертежами и описанием к ним.

На фиг. 1 показана схема получения первого (фиг. 1, а) и второго (фиг. 1, б) изображений легких одного и того же пациента на цифровом флюорографе. На фиг. 2 приведены основные операции предлагаемого способа ретроспективного анализа рентгеновских изображений легких. Фиг. 2, а - наложение первого и второго изображений; фиг. 2, б - полное совмещение изображений; фиг. 2, в - взаимное вычитание идентичных фрагментов изображений; фиг. 2, г - нанесение обнаруженной патологии на второе изображение. На фиг. 3 приведен практический пример.

Ретроспективный анализ рентгеновских изображений легких обычно проводится во фтизиатрии с целью выявления незначительных патологических изменений в легочной ткани, вызванных туберкулезом, раком и другими заболеваниями.

Предложенный способ ретроспективного анализа рентгеновских изображений легких осуществляется на цифровом рентгенодиагностическом аппарате, например флюорографе. Основными компонентами цифрового флюорографа являются рентгеновский излучатель 1, подключенный к рентгеновскому питающему устройству 2, и цифровая флюорографическая камера 3, соединенная с блоком обработки цифрового сигнала (ЭВМ) 4, с которым связан видеомонитор 5 (фиг. 1).

Во время экспозиции пациент 6 занимает стандартное положение перед цифровой флюорографической камерой 3. При этом грудь пациента 6 примыкает к входному окну камеры 3, а голова, руки и ноги фиксируются с помощью штатных устройств (на чертежах не показаны). Рентгенография легких выполняется на определенной фазе дыхания при определенных энергетических параметрах в импульсном режиме. Рентгеновское изображение легких формируется ЭВМ 4 в цифровом виде 7 (фиг. 1, а). Из оперативной памяти ЭВМ 4 цифровое изображение 7 поступает на экран видеомонитора 5, где анализируется рентгенологом. Далее цифровое изображение легких поступает в цифровой архив на длительное хранение. Каждый снимок сопровождают данные о пациенте и о режимах рентгенографии. Цифровой архив находится в рентгеновском отделении. Обычно цифровые рентгеновские снимки хранятся на магнитооптических дисках емкостью 640 мГб. Один такой диск содержит до 500 изображений.

Повторная флюорография легких того же пациента 6 выполняется через год на том же цифровом флюорографе при тех же энергетических и геометрических режимах съемки, что и первый снимок. Полученное изображение легких 8 (фиг. 1, б) анализируется совместно с первоначальным снимком 7, который поступает в ЭВМ 4 из цифрового рентгеновского архива.

Необходимо отметить, что при регистрации цифровой флюорографической камерой 3 рентгеновского излучения в памяти ЭВМ формируется матрица, отражающая плотностные характеристики изучаемого объекта в диапазоне чисел от 0 до 16000. Для детального изучения столь широкого диапазона плотностных характеристик исследуемого объекта всю шкалу динамического диапазона можно разбить на отдельные "окна" посредством установки центра и ширины окна. При этом цифровые значения внутри выбранного окна преобразуются в цвета монитора с формированием градаций серой шкалы. Выбор центра и ширины оптического окна достигается путем верхнего и нижнего уровней визуализации. При этом пиксели, плотностные характеристики которых располагаются в диапазоне от верхнего и нижнего уровня (ширина окна), преобразуются в полутона серого цвета. От выбора ширины окна зависит контрастность изображения: узкому окну соответствует высокая контрастность и наоборот. Центр оптического окна должен определяться структурой изучаемых тканей.

Цифровые изображения органов грудной клетки 7 и 8 пациента 6 выводятся одновременно на экран видеомонитора 5 (фиг. 2, а). Далее производится взаимное совмещение изображений по элементам позвоночника 9₁, 9₂. до полного совпадения идентичных позвонков 9_1,2 (фиг. 2, б). При этом центр и ширина оптического окна динамического диапазона должны быть оптимальными для наблюдения костных структур. Через это оптическое окно легочные ткани и сосуды не наблюдаются. На данном этапе этот факт является положительным, так как разгружает рентгеновскую картину и способствует повышению точности операции по совмещению изображений 7 и 8. Совмещение изображений идентичных фрагментов позвоночника выполняется рентгенологом вручную путем взаимного перемещения первого и второго изображений на экране дисплея 5. После окончания этой операции (фиг. 2, б) в автоматическом режиме по специальной программе, заложенной в ЭВМ, производится вычитание идентичных фрагментов на первом и втором изображениях. Результирующее изображение 10 выводится на экран дисплея 5 в диапазоне оптических плотностей, оптимальном для наблюдения легочной ткани. Через это оптическое окно наблюдается шумовой фон в виде россыпи мелких точек 11 и остаточное изображение 12, вызванное патологическим изменением в легких на повторном изображении 8 (фиг. 2, в). При этом на более раннем изображении 7 патологических изменений нет. Опыт показывает, что на результирующем изображении 10 надежно выявляются остаточные изменения 12, превышающие 2-3 мм. При отсутствии клинических изменений на втором изображении 8 остаточные изменения 12 на результирующем изображении 10 не проявляются. Для повышения точности диагностики взаимное совмещение и вычитание изображений может производиться неоднократно, при этом выбирается результирующее изображение с меньшим шумом.

Обнаруженную патологию 12 окрашивают, например, в красный цвет 13 и воспроизводят на втором изобретении 8 (фиг. 2, г).

Ниже приведен клинический пример применения нового способа ретроспективного анализа рентгеновских снимков легких.

Пациент Д. 1980 г. рождения прошел в 2000 г. профилактическое обследование легких в Новомосковском противотуберкулезном диспансере на малодозовом цифровом флюорографе "Ренекс-Флюоро". При анализе цифрового снимка легких отклонения от нормы не обнаружено (легочные поля прозрачные, легочный рисунок не изменен, корни структурные, синусы свободные). В 2001 г. пациент Д прошел повторное рентгенологическое обследование легких. Съемка выполнялась на том же цифровом флюорографе "Ренекс-Флюоро" в тех же геометрических условиях и энергетических режимах, что и в первом случае. Ретроспективный анализ рентгеновских снимков легких проводился согласно условиям нового способа. Было выявлено незначительное уплотнение 13 в средней зоне правого легкого (фиг. 3). Дальнейшее клиническое обследование пациента Д. показало, что оно вызвано туберкулезным процессом.

Источники информации

1. SU №833202, МПК⁷ А 61 В 6/00, 1979 г.

2. SU №959756, МПК⁷ А 61 В 6/00, 1980 г.

Формула изобретения

Способ ретроспективного анализа рентгеновских изображений легких путем рентгенографии одного и того же пациента дважды при тех же энергетических и геометрических режимах съемки через определенный интервал времени и сравнение полученных изображений, отличающийся тем, что рентгеновское цифровое изображение формируют посредством ЭВМ в виде матрицы оптических плотностей объекта изображения, производят совмещение цифровых изображений по элементам позвоночника до полного совпадения идентичных позвонков, при этом диапазон оптических плотностей по центру и ширине выбирают соответствующим оптимальному для наблюдения костных структур, затем производят вычитание идентичных фрагментов на первом и втором цифровых изображениях и результирующее цифровое изображение выводят на экран дисплея в диапазоне оптических плотностей по центру и ширине, оптимальном для наблюдения легочной ткани, клинические изменения определяют по величине остаточных элементов результирующего изображения, превышающей 2-3 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3