ЦИФРОВОЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ СКАНИРУЮЩИЙ МАММОГРАФ

Предполагаемое техническое решение относится к области медицинской техники, точнее к рентгеновским маммографам, используемым для скрининг-диагностики заболеваний молочной железы.
В настоящее время для радиодиагностики заболеваний грудной железы применяются маммографы как с регистрацией рентгеновских изображений на фотопленку, так и с электронной цифровой регистрацией. При исследовании грудной железы в системах с пленками [1] рентгеновское излучение, проникая через грудную железу, падает на фосфоресцирующий экран. Свет, излучаемый из экрана, детектируется чувствительной к свету пленкой, которая специально создана под размеры грудной железы и может быть после проявления показана на проекторе. Существенны следующие недостатки пленочной регистрацией:
- зернистость и шум пленок, ограничивают пространственное разрешение;
- потеря контраста при одиночной экспозиции грудной железы для получения ее полного изображения из-за регистрации вместе с полезным сигналом рассеянного излучения;
- увеличение дозы облучения пациента при использовании пленок с более высоким разрешением и использовании сеток для защиты от рассеянного излучения.
Известны более совершенные маммографы [2] с электронной цифровой регистрацией рентгеновского изображения, в которых вместо пленки с фосфоресцирующим экраном используется позиционно чувствительный детектор излучения, вырабатывающий электронный сигнал, который может быть обработан цифровыми методами и выведен на экран монитора с высоким разрешением практически в реальном времени.
Недостатком устройства является ограниченность поля зрения позиционно чувствительного детектора, в результате чего с высоким разрешением может быть получено изображение только малой области грудной железы. При одиночной же экспозиции всей грудной железы для получения ее полного изображения, как и в маммографах с пленкой, из-за регистрации вместе с полезным сигналом рассеянного излучения, теряется контраст, а введение дополнительных растров для защиты от рассеянного излучения приводит к увеличению дозы облучения пациента.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является цифровой рентгеновский сканирующий маммограф [3], содержащий рентгеновский излучатель с щелевым коллиматором, закрепленный на штативе, содержащий предметный столик для объекта съемки с компрессионным устройством, рентгеновское питающее устройство высокочастотного типа, автоматизированное рабочее место (АРМ), оснащенное ЭВМ с пультом управления и видеомонитором, сканирующее устройство, приемник рентгеновского излучения цифрового типа, соединенный с блоком обработки электрического сигнала, входящего в состав ЭВМ, включающего усилитель сигнала, аналого-цифровой преобразователь, схему формирования цифровой матрицы изображения, подключенную через схему воспроизведения к видеомонитору, Аналог [3] выбран нами в качестве прототипа.
В указанном устройстве [3], сканирование грудной железы узким рентгеновским лучом уменьшает долю рассеянного излучения на входе позиционно чувствительного приемника излучения, улучшая тем самым отношение сигнал/шум, повышая чувствительность по контрасту и пространственное разрешение.
Недостатком цифрового сканирующего маммографа [3], как и всех известных аналогов, является отсутствие в его конструкции аналитической системы, обеспечивающей машинную диагностику цифрового изображения в режиме «норма - патология». Дело в том, что при скрининг-диагностике заболеваний молочной железы, проводимой, например, с целью выявления рака на ранней стадии развития болезни, врачу-рентгенологу за рабочую смену приходится просматривать большое число изображений (до 300). По причине утомления зрения, особенно в конце смены, происходит пропуск патологии. Согласно статистики, это происходит в 30% случаях, что конечно не допустимо при таком грозном заболевании как рак.
Целью настоящей работы является разработка цифрового рентгеновского маммографа, оснащенного аналитической системой автоматического выявления ранней формы заболевания молочной железы в режиме норма - патология на основе сравнения яркостей изображений текущего снимка с тестовым, характеризующим норму. При создании такого маммографа технический результат заявляемой полезной модели выражается в расширении арсенала технических средств для рентгенологического обследования женской молочной железы. При этом облегчается работа врача-рентгенолога и повышается надежность выявления патологии. Указанный технический результат достигается тем, что в цифровом рентгеновском сканирующем маммографе, содержащем рентгеновский излучатель с щелевым коллиматором, закрепленным на штативе, содержащем предметный столик для объекта съемки с компрессионным устройством, рентгеновское питающее устройство высокочастотного типа, автоматизированное рабочее место (АРМ), оснащенное ЭВМ с пультом управления и видеомонитором, сканирующее устройство, приемник рентгеновского излучения цифрового типа, соединенный с блоком обработки электрического сигнала, входящего в состав ЭВМ, включающего усилитель сигнала, аналого-цифровой преобразователь, схему формирования цифровой матрицы изображения, подключенную через схему воспроизведения к видеомонитору, дополнительно введен анализатор, обеспечивающий сравнение контролируемого участка полученного цифрового рентгеновского изображения с тестовым изображением, характеризующим норму, выход которого соединен с индикатором «Норма - патология».
Далее описание сопровождается чертежами и пояснениями их.
На фиг. 1 схематично приведена конструкция цифрового рентгеновского сканирующего маммографа, а на фиг.2 показаны основные элементы блока обработки электрического сигнала.
Цифровой рентгеновский сканирующий маммограф содержит рентгеновский излучатель 1 моноблочного типа с щелевым коллиматором 2, формирующим узкий веерный рентгеновский пучок R (фиг. 1). Излучатель 1 закреплен на штативе (не показан), содержащем предметный столик 3 для объекта съемки (молочной железы) 4. Молочная железа 4 прижата к предметному столику 3 компрессионным устройством 5. Под предметным столиком 3 находится приемник рентгеновского излучения - многоэлементный полупроводниковый детектор 6, который механически связан с излучателем 1 кронштейном 7 сканирующего устройства 8. Управление работой маммографа производится с помощью автоматизированного рабочего места (АРМ), содержащего пульт управления - клавиатуру 10, ЭВМ 11 и видеомонитор 12. Для копирования полученного рентгеновского изображения используется флеш-память 13. Приемник рентгеновского излучения 6 соединенным с блоком обработки электрического сигнала, входящего в состав компьютера 11. Он включает усилитель сигнала 14 (фиг. 2), аналого-цифровой преобразователь 15, схему формирования цифровой матрицы изображения 16, подключенную через схему воспроизведения 17 к видеомонитору 12. Блок обработки электрического сигнала, входящий в состав компьютера 11, дополнен архивом тестовых снимков 18 и компаратором 19, имеющим два входа, один из которых подключен через коммутатор 20, переключаемый с пульта управления 10, к архиву тестовых снимков 18, а другой - к цифровой матрице 16. Выход компаратора 19 подключен к анализатору 21 имеющему специальное программное обеспечение, позволяющему производить оценку полученного цифрового рентгеновского изображения 16 в режиме «норма - патология». Результат анализа отображается на индикаторе 22 «Норма (n) - патология (p)».
Цифровой рентгеновский сканирующий маммограф используется следующим образом. После выполнения маммографии текущее изображение молочной железы выводится на экран видеомонитора 12 для его предварительного просмотра. При отсутствии на нем явных патологических изменений рентгенолог переходит ко второму этапу анализа. Для этого с помощью клавиатуры пульта управления 10 рентгенолог вводит в компьютер 11 данные (возраст пациента, его телосложение, режимы съемки), необходимые для выбора тестового изображения. Тестовое изображение молочной железы, характеризующее норму, хранится в архиве тестовых снимков 18 и используется как эталонное. В качестве тестового изображения может быть использован более ранний ретроспективный снимок того же пациента, выполненный, например, год назад и не имеющий патологических изменений.
Далее рентгенолог задает расположение и размеры участка измерения, например в центральном отделе молочной железы, диаметр участка измерения, например 30 мм. После этого, по команде с пульта управления 10 этот участок тестового снимка через коммутатор 20 вводится в левый вход компаратора 19, а в правый вход компаратора 19 вводится аналогичный участок текущего изображения; он поступает из цифровой матрицы 16. В компараторе 19 сравниваются относительные значения яркостей выбранных участков тестового и текущего цифровых изображений (относительное значение яркости определяется как разность яркостей целевого участка и чистого, незатененного телом пациента). Анализатор 21 результирующего сигнала определяет отклонение по яркости измеряемого участка текущего изображения от тестового. При отклонении относительной яркости текущего изображения от тестового до 3% текущее изображение считается в норме и на индикаторе 22 загорается буква n. Если результат измерения превышает это значение (более 3%), то на индикаторе 22 появляется буква p (означающая возможную патологию). В этом случае рентгенолог приступает к более тщательному анализу текущего изображения молочной железы.
В настоящее время маммография - одна из наиболее распространенных рентгенодиагностических методик, что находится в прямой связи с возрастанием количества случаев рака молочной железы, который в развитых странах выходит на первое место среди онкологических заболеваний женщин. В 1996 г. от рака молочной железы в России умерло 19843 человека, в том числе женщин репродуктивного возраста. В большинстве случаев причиной тому является просмотр патологии на ранней стадии заболевания при маммографии.
Внедрение заявляемого нами цифрового рентгеновского маммографа в клиническую практику позволит значительно снизить процент пропуска патологии при массовом маммографическом обследовании женщин и тем самым спасти тысячи жизней, в том числе в молодом возрасте.
Аналоги:
1. Патент США N 4998270 3.1991 Scheid et al. 378/37.
2. Патент США N 5844242 12.1998 Jalink Jr. et al.
3. Патент США N 5526394 6.1996 Siczek B. et al. (прототип).