а) Части целого. Отделения цифровой маммографии наконец-то догнали другие службы медицинской визуализации — теперь и они используют сложные системы для захвата изображений, а также их отправки и хранения и связанной с ними информации в электронном виде (рис. 1).
Рисунок 1. Вильгельм Рентген был бы поражен, если бы сегодня посетил отделение радиологии. Все привычное исчезло: темные комнаты уступили место кабинетам, заполненным компьютерами, электронными процессорами обработки изображений и мониторами; стеклянные пластины, реагенты и пленка заменены цифровыми массивами, а все компоненты системы, необходимые для мгновенного отображения снимка, соединены кабелями
1. Гентри — это часть маммографа, в которой находятся рентгеновская трубка, цифровая матрица, механизм укладки и компрессии груди и пластины. Пациенты лучше всего знакомы именно с гентри, потому что непосредственно здесь выполняются процедуры укладки и компрессии.
2. AWS — рабочая станция получения изображений. Это интерфейс компьютера и монитора между гентри и лаборантом.
3. MDRS — станция просмотра изображений лечащим врачом. После того как лаборант получил цифровое изображение, компьютер AWS отправляет его на устройство вывода, одно из которых — MDRS. На этой рабочей станции лечащий врач интерпретирует снимки в электронном виде.
4. PACS — система передачи и архивации DICOM изображений. Обширная компьютерная сеть для длительного хранения всех цифровых изображений. Сюда направляются изображения, готовые к выводу.
5. CAD — компьютерная автоматизированная диагностика. CAD выполняет роль второго специалиста, интерпретирующего изображение, и помогает радиологу выявлять области на снимке, представляющие интерес. Это компьютер в сети, программное обеспечение которого анализирует цифровые маммограммы и определяет области молочной железы, потенциально пораженные злокачественной опухолью.
Это позволяет радиологу не упустить их из виду. В медицинских учреждениях, где используется CAD, компьютер выполняет роль устройства, акцентирующего внимание на патологическом участке.
6. Принтер — устройство вывода изображений. Обычно для вывода изображения используют лазерный принтер, аналогичный тому, на котором распечатывают результаты КТ и МРТ, имеющий обновленное программное обеспечение для маммографии. В ноябре 2015 г. FDA разрешило медицинским учреждениям, отказавшимся от распечатанных копий маммограмм, прекратить использование этого устройства.
Практикум. Посмотрите на рис. 1, прочтите текст и ответьте на следующие вопросы.
1. Какой компонент содержит цифровой массив?
2. Какие компоненты использует лаборант?
3. Где физически располагается PACS?
4. Почему все компоненты взаимодействуют с подключением DICOM?
б) Кабинет цифровой маммографии. В кабинетах цифровой маммографии расположены гентри и AWS. В этом приборе установлена стационарная цифровая матрица. Массив имеет только один размер. Замена решеток разных размеров, как при аналоговой визуализации, невозможна.
Несмотря на то что цифровой детектор имеет только один размер, в системах используются устройства для компрессии разных размеров, соответствующих размеру молочной железы. Выполнение цифровой маммографии занимает у лаборанта меньше времени, что позволяет ежедневно проводить больше исследований. Кроме того, реже требуется повторная визуализация, что также увеличивает производительность нового аппарата.
1. Рабочая станция получения изображений. Гентри и С-дуга цифровых маммографов разных производителей похожи, поэтому лаборант быстро адаптируется к работе на любом аппарате. Обучение компьютерным командам с пульта лаборанта обычно представляет некоторые сложности. Для работы с цифровыми маммографами специалисты расширяют словарный запас и осваивают новые навыки.
в) Бумажная работа осталась в прошлом. Почти. Организованная компьютерная информационная система связывает информацию о пациентах между маммографической и радиологической службами, бухгалтерией, выставляющей счета, а также службами, отчитывающимися перед контролирующими органами и страховыми агентствами.
Кроме того, она облегчает запись на прием, доставку заключения лечащего врача, доставку рентгенографических изображений и, наконец, хранение всех данных в информационной базе. То, для чего в мире аналоговой визуализации требовало выполнения 59 шагов, в цифровой возможно всего за 9. Изучение набора слов, задействованных в компьютерных сетевых системах, может несколько дезориентировать.
Однако опыт использования и применение DICOM, МИС, РИС, «Седьмого уровня» (Health Level Seven — HL7) и других систем, участвующих в согласовании документов и изображений для обеспечения бесперебойной работы, позволяют оценить цифровую систему.
Рабочий процесс, лишенный оборота бумажных документов, начинается, когда пациентка записывается по телефону на маммографическое исследование. Регистратор вводит персональные данные женщины в компьютер, который использует язык HL7. На компьютере установлена РИС или МИС — база данных, где хранятся, обрабатываются и распределяются данные пациентов.
Когда пациентка прибывает в медицинское учреждение для маммографии, администратор находит ее имя в РСИ, списке пациентов, чьи исследования запланированы на этот день, созданном РИС/МИС. Использование РСИ год за годом гарантирует последовательное введение правильных данных пациента. Перед нажатием кнопки для выполнения рентгеновского снимка лаборант всегда должен проверить записанные администратором имя пациентки и цель процедуры (осмотр, диагностика, локализация гарпуна и т.д.).
Слово «почти» в начале раздела статьи относится к устранению проблем, связанных с исправлением неверно введенных данных после начала исследования и принятия неверной информации компьютером. В этой безбумажной системе нет ластиков или замазки. Получить одно из преимуществ цифровой маммографии возможно, если всегда помнить об этом предостережении и внимательно читать предоставленную и введенную информацию перед выполнением процедуры.
Перед началом исследования лаборант находит имя женщины в РСИ на AWS. После этого лаборант выполняет процедуру укладки и компрессии молочной железы таким же образом, как это выполняется на аналоговом маммографе. ПУПИ цифрового маммографа имеют только один размер, в отличие от аналоговых аппаратов, имеющих ПУПИ двух взаимозаменяемых размеров.
Сложная электроника и расходы на замену цифровой платформы в случае неправильного обращения потребовали разработки цифрового оборудования со стационарно установленным ПУПИ единого размера.
Рентгеновская трубка цифрового маммографа — из Мо и (или) Rh либо из вольфрама(W). Лучшие свои характеристики цифровые детекторы демонстрируют при работе с более жесткими лучами. Это является причиной растущей популярности анодов из Rh и (особенно) (рис. 2). Лаборант может выполнять цифровое исследование с использованием фототаймера, это позволит системе выбрать подходящую мишень, фильтр, значения кВп и мАс.
Рисунок 2. Примеры изображений, полученных при использовании рентгеновских трубок с вольфрамом (W) и молибденом (Мо)
Электроника АЕС способна выбирать комбинацию факторов облучения, которая обеспечивает лучшее соотношение дозы облучения и качества изображения.
г) Автоматическое управление экспозиционной дозой: фотосинхронизация изображения. В отдельной статье на сайте уже обсуждался метод размещения фотоэлемента (-ов) под железистой тканью при аналоговой визуализации для достижения нужной степени затемнения оптической плотности (просим Вас пользоваться формой поиска по сайту выше для ее поиска). Фотодатчики расположены в ПУПИ, под решеткой и кассетой.
Фотосинхронизация в цифровом режиме имеет особенности. При цифровой визуализации наличие фотодатчиков, расположенных под кассетой, не предусмотрено, ведь кассеты нет. Нельзя размещать фотосенсоры под усеянным электроникой цифровым массивом, потому что электроника будет мешать выходу фотонов из ткани молочной железы, поэтому попадание сигнала на фотосенсоры невозможно.
Цифровой маммограф не имеет на верхней поверхности цифрового массива фототаймера. Превосходное качество цифрового изображения молочной железы приводит к визуализации фототаймера в виде артефакта наложения.
Как же тогда он работает, если его нельзя поместить сверху или снизу массива? Ответ прост: массив сам по себе выполняет роль фотодетектора. В начале облучения через молочную железу проходит короткий (около 0,05 с) импульс низкодозного рентгеновского излучения. Цифровой массив быстро обрабатывается компьютером, который ищет области наибольшей плотности (рис. 3) и определяет оптимальное для получения изображения окончательное облучение.
Рисунок 3. Две области, выбранные автоматическим управлением экспозиционной дозой для расчета методики окончательного облучения
После начинается основной процесс рентгеновского облучения. Эта процедура эффективна и происходит автоматически, так сказать, за кулисами, с минимальным привлечением лаборанта.
В цифровом мире снимки, полученные вследствие чрезмерного или недостаточного облучения, — редкость. Это частично связано с тем, что точность автоматического управления экспозиционной дозой очень высока, а постобработка изображения с функцией отображения/выравнивания использует всю информацию о фотонах, захваченных в матрице детектора. Его широкий динамический диапазон более чем с 16 000 оттенков серого позволяет точно «реконструировать» анатомические структуры.
Как же можно определить, получено ли изображение приемлемого качества, если использовать критерии слишком светлого/слишком темного, принятые в аналоговой визуализации, невозможно? Ответ: с помощью экспозиционного числа. Компьютеры и цифровые изображения позволяют числам совершать чудеса.
1. Порог приемлемой дозы: S, EI, DEI, REX... Когда фототаймер цифровой машины завершает облучение, на мониторе AWS вместе с изображением отображается число. Оно должно попадать в допустимый диапазон, заявленный производителем оборудования. Допустимый диапазон — это числовой индекс, который определяет диапазон экспозиции, обеспечивающий получение изображения, имеющего диагностическую ценность, с используемой приемлемой дозой облучения.
Если экспозиционное число слишком мало, на изображении появляется шум. Это связано со слабой силой сигнала, направленного к матрице, которая не позволяет преодолеть шум, естественный для процесса построения изображения. Если экспозиционное число превышает идеальный диапазон, получаемое цифровое изображение имеет приемлемое качество. Однако в этом случае доза облучения пациентки превышает достаточную.
В случае, когда экспозиционное число значимо превышает значения оптимального диапазона, пиксели подвергаются чрезмерному воздействию. Сигнал, полученный ими, настолько велик, что дифференцировка тканей становится невозможной. Благодаря этой функции становится возможным получение изображения, которое, будучи технически некачественным, на мониторе все же выглядит приемлемо.
В большинстве цифровых устройств компьютер AWS запрограммирован на автоматическое отобра-жение/выравнивание изображения в соответствии с заранее заданными (рассчитанными) значениями, поэтому лаборанту и радиологу не нужно контролировать ее вручную. При работе с цифровыми маммографами других производителей лаборанты для своего удобства настраивают функцию отобра-жения/выравнивания перед каждой процедурой облучения.
Для получения хорошего изображения при приемлемой дозе необходим тщательный мониторинг испытаний КК, которые отслеживают надеж-ность/воспроизводимость числа экспозиций.
д) Принять или отклонить? По окончании рентгеновского облучения изображение появляется на мониторе AWS в кабинете маммографии (рис. 4).
Рисунок 4. Лаборант остается в кабинете в течение всего времени выполнения цифрового исследования, так как больше нет необходимости покидать ее для проявления пленки в темной комнате
От нажатия лаборантом кнопки окончания рентгеновского облучения до появления на мониторе изображения для предварительного осмотра проходит около 10 с. Изображение для предварительного просмотра — это частичное считывание сигнала, полученного 25 млн пикселей без применения алгоритмов обработки изображения.
Лаборант незамедлительно оценивает изображения для предварительного осмотра: насколько качественна укладка, визуализируются ли рентгенологические ориентиры, есть ли кожные складки, верно ли промаркировано изображение (например, RCC или LCC).
Вскоре после получения изображения для предварительного просмотра появляется окончательный снимок. Рассматривая его, лаборант обращает внимание на детали: достаточно ли количество облучения, есть ли на изображении признаки движения. Поскольку разрешение монитора AWS отличается от разрешения монитора радиолога, лаборант может активировать окно полного разрешения или увеличить все изображение, чтобы проверить его на наличие признаков движения во время облучения.
На случай выполнения лаборантом диагностической визуализации ОИ его AWS оснащена многими из функций постобработки, доступных радиологу.
Если лаборант отклоняет изображение, компьютер предлагает ему выбрать категорию причины отклонения. Эта функция делает устрашающий тест КК «отклонить/повторить», по крайней мере, терпимым. Если лаборант принимает изображение, он переходит к просмотру снимка в следующей проекции. На случай, если лаборант передумает и решит не отклонять ранее отклоненное изображение, предусмотрен специальный механизм.
С другой стороны, если он передумает и захочет отклонить ранее принятое изображение, в зависимости от настроек конфигурации функции принятия это можно сделать довольно легко или же это действие займет более длительное время.
е) Резюме. После принятия изображение (-я) автоматически направляется на определенное устройство вывода: PACS, CAD, рабочую станцию рентген-лаборанта, станцию радиолога для просмотра изображений и принтер. Если по какой-либо причине изображения не достигают некоторых из выбранных пунктов назначения, лаборант может отправить их повторно.
