Спосіб рентгенографічного дослідження біологічного об’єкта

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

 Спосіб рентгенографічного дослідження біологічного об'єкта, який полягає у тому, що перед реєстрацією рентгенівського зображення фіксують електричні режими рентгенівської установки, здійснюють просвічування рентгенівським випромінюванням, одержують зображення у вигляді відеосигналу на виході відеоперетворювача рентгенівської установки, реєструють його у вигляді масиву цифрових даних, який відрізняється тим, що попередньо встановлюють оптимальні параметри для рентгенівської установки із умови мінімізації експозиційної дози, потім зменшують експозицію у N разів та підвищують чутливість позиційночутливого детектора (ПЧД) у те ж число разів шляхом відповідного збільшення площі піксела ПЧД, роблять перший рентгенівський знімок об'єкта, виділяють область на рентгенівському зображенні, яка відповідає мінімальному розміру виявлюваного дефекту, аналізують її шляхом порівняння відносного середньоквадратичного відхилення  яскравості зображення значень сигналів у цифровому вигляді для кожного піксела на аналізованій ділянці із значенням заданого радіаційного контрасту мінімального виявлюваного дефекту, де  - абсолютне середньоквадратичне відхилення яскравості зображення значень сигналів у цифровому вигляді для кожного піксела;  - середнє арифметичне значення (математичне очікування) яскравості зображення значень сигналів у цифровому вигляді для кожного піксела, потім за результатом аналізу установлюють скоректовані параметри рентгенівської установки, збільшуючи експозицію у N разів та зменшуючи чутливість ПЧД у те ж число разів шляхом зменшення площі піксела ПЧД також у N разів, та роблять основний діагностичний знімок.

Текст

Спосіб рентгенографічного дослідження біологічного об'єкту, який міститься у тому, що перед реєстрацією рентгенівського зображення фіксують електричні режими рентгенівської установки, здійснюють просвічення рентгенівським випромінюванням, отримують зображення у вигляді відеосигналу на виході відеоперетворювача рентгенівської установки, реєструють його у вигляді масиву цифрових даних, який відрізняється тим, що попередньо установлюють оптимальні параметри для рентгенівської установки із умови мінімізації експозиційної дози, потім зменшують експозицію у N разів та збільшують чутливість позиційночутли 33360 Недоліком відомого способу є необхідність багатократного, по меншій мірі двократного, введення контрастної речовини, яка забезпечує достатній ефект контрастності. Відомий також спосіб рентгенодіагностики раку молочної залози шляхом маммографії та визначення кількості мікрокальцинатів на одиницю площини, при якому проводять денситометрію усі х ділянок маммограми розмірами 25 х 25 - 100 х 100 мкм та визначають коефіцієнти оптичної щільності, посилюють їх значення на ділянках з мікрокальцинатами та послаблюють без мікрокальцинатів, щоб одержати максимальне значення відношення перетвореного коефіцієнта на ділянці з мікрокальцинатом до середньоквадратичного значення його на ділянках без мікрокальцинатів. Ці значення помножують на коефіцієнти оптичної щільності, сумують та одержують значення перетвореного коефіцієнта першої ділянки маммограми, повторюють визначення значення перетвореного коефіцієнта для кожної чергової ділянки маммограми та візуалізують їх у вигляді перетвореної маммограми. Одержані маммограми аналізують та роблять відповідні висновки [ 3 ]. Описаний вище спосіб достатньо ефективний на доклінічній стадії захворювання, що дозволяє здійснювати більш ранню діагностику та розраховува ти на добрі віддалені результати. Однак для одержання необхідної інформативності рентгенівського знімка необхідно використовувати достатньо значне дозове навантаження, що можливе не в усі х випадках. Найбільш близьким до заявляємого рішення за призначенням, технічною суттю та досягаємим результатом при використанні є спосіб цифрової субтракційної ангіографії, який міститься у тому, що перед реєстрацією рентгенівського зображення фіксують електричні режими рентгенівської установки, приводять відеосигнал до нормуємого рівня, здійснюють просвічування об'єкта рентгенівським випромінюванням, одержують зображення у вигляді відеосигналу на виході відеоперетворювача рентгенівської установки, реєструють його у вигляді масиву цифрови х даних [ 3 ]. При цьому після одержання зображення вводять у досліджуємі судини рентгеноконтрастну речовину, повторно здійснюють просвічення об'єкта, одержують другу серію рентгенівських зображень та, відповідно, реєструють у вигляді другого масиву ци фрових даних. Одержані масиви математично обробляють, здійснюють субтракцію першої та другої серії рентгенівських зображень, виводять результуюче зображення на екран монітора та аналізують одержане зображення. При реєстрації рентгенівських зображень виключають складові відеосигналу, які виходять за межі завчасно обраного амплітудного діапазона. Описаний вище спосіб пропонує використання рентгеноконтрастної речовини, а також для одержання необхідної інформації використання значного променевого навантаження на пацієнта. Крім того, спосіб використовують тільки для ангіографії, для дослідження судин, що суттєво знижує функціональні можливості способу. Тому метою пропонуємого технічного рішення є зниження дозового навантаження на пацієнта та поширення функціональних можливостей рентгенографічного дослідження. В основу винаходу встановлена задача удосконалення способу рентгенографічного дослідження біологічного об'єкта, у якому внаслідок попередньої установки оптимальних параметрів для рентгенівського апарата з умови мінімізації експозиційної дози, потім зменшення експозиції у N разів та збільшення чутливості позиційночутливого детектора (ПЧД) у те ж число разів шляхом відповідного збільшення площі піксела ПЧД, попереднього аналізу відзначеної області, яка відповідає мінімальному розміру визначеного дефекту на першому попередньому рентгенівському знімку, після якого встановлюють скоректовані параметри рентгенівської установки, та виконання основного діагностичного знімка, забезпечується мінімізація поверхневої експозиційної дози та можливість порівняння відносного середньоквадратичного відхиленняя s/М по аналізуємій ділянці зі значенням заданого радіаційного контрасту мінімального виявляємого дефекту та корекції функції перетворення аналогового сигналу, який потрапляє на АЦП, таким чином, щоб сума М + (сигнал/шум ) *s відповідала максимальному значенню динамічного діапазону ПЧД, після якої і роблять основний діагностичний знімок, та за рахунок цього підвищується інформативність зображення, виявляємість дефектів, точність встановлення діагнозу при одночасному зниженні негативного впливу рентгенівського випромінювання на пацієнта. Таким чином, основний технічний результат, який одержують при використанні заявляємого способу, міститься у підвищенні розміру співвідношення сигнал/шум та у реалізації максимально можливого числа градацій рентгенівського контрасту у одержаному рентгенівському зображенні. Встановлена задача вирішується тим, що у відомому способі рентгенівського дослідження біологічного об'єкта, який міститься у тому, що перед реєстрацією рентгенівського зображення фіксують електричні режими рентгенівської установки, здійснюють просвітлення об'єкта рентгенівським випромінюванням, одержують зображення у вигляді відеосигналу на виході відеоперетворювача рентгенівської установки, реєструють його у вигляді масиву цифрових даних, згідно винаходу, попередньо встановлюють оптимальні параметри для рентгенівської установки з умов мінімізації експозиційної дози, потім зменшують експозицію у N разів та підвищують чутливість позиційночутливого детектора (ПЧД) у те ж число разів шляхом відповідного підвищення площі піксела ПЧД, роблять перший рентгенівський знімок об'єкта, виділяють область на рентгенівському зображенні, яка відповідає мінімальному розміру виявляємого дефекту, аналізують її шля хом порівняння відносного середньоквадратичного відхилення s/М по аналізуємій ділянці зі значенням заданого радіаційного контрасту мінімального виявляємого дефекту, де d - абсолютне середньоквадратичне відхилення, М - середнє арифметичне значення (математич 2 33360 не очікування), потім за результатами аналізу встановлюють скоректовані параметри рентгенівської установки, підвищуючи експозицію у N разів та зменшуючи чутливість ПЧД у те ж число разів шляхом зменшення площі піксела ПЧД у N раз, та роблять основний діагностичний знімок. Таким чином, реєструють основне діагностичне рентгенівське зображення у вигляді другого масиву цифрових даних та аналізують одержане зображення. Як видно із викладення суті заявляємого рішення, воно відрізняється від прототипу та, отже, є нове. Рішення також має винахідницький рівень. Відомо, що у теперішній час просвічення пацієнтів здійснюється в основному з використанням посилювачей рентгенівського зображення. При дешифр уванні знімків рентгенолог одержує смислову інформацію, вивчаючи структур у та текстуру рентгенівського зображення, тому будь-яка обробка інформації не повинна вносити у зображення ложних текстур та структур. У більшості телевізійних пристроїв для обробки рентгенограм високочастотні складові спектра просторових частот аналізуємого зображення одержують на навантаженні передаючої телевізійної трубки типу відікон при запису на мішень трубки чіткого зображення сфокусованим електронним пучком. При сумуванні посиленого сигналу цієї трубки з вихідним відеосигналом одержують сигнал суміші, у якому підкреслені дрібні деталі та контури [ 5 ]. Найпростішим видом обробки є обмеження знизу частини відеосигналу, яке не несе інформацію, та автоматичне посилення залишившогося сигналу до повного розмаху. Якщо такого посилення контрасту недостатньо, вмикають "амплітудн у луп у", яка виділений двостороннім обмеженням діапазон відеосигналу "розтягує" на всю шкалу допустимих значень. Однак деталі за межами виділеного діапазона значень відеосигналу зтираються, що знижує інформаційні можливості застосованого методу та пристроїв. Заявляєме рішення принципово відрізняється від відомих тим, що у ньому корекція оптимальних параметрів рентгенівської установки для виявлення заданого дефекту з мінімальним променевим навантаженням на пацієнта робиться за результатами аналізу зображення попереднього знімка, який виконують із зниженого експозицією та підвищеного чутливістю, досягаємою підвищенням площі піксела ПЧД. Рішення промислово придатне, так як може бути використане у пристроях для діагностики захворювань людей та тварин, при дослідженні структур біологічних тканин. Пропонуємий спосіб використовують, наприклад, для діагностики стану молочних залоз таким чином. За допомогою раніш виконаних розрахунків визначають оптимальні параметри для виявлення пухлин та мікрокальцинатів. Перед реєстрацією рентгенівського зображення фіксують електричні режими рентгенівської установки, наприклад, у відповідності з параметрами, наведеними у таблиці. Попередньо встановлюють оптимальні параметри рентгенівської установки для умови мінімізації експозиційної дози, потім зменшують експозицію у N = 16 разів та збіль шують чутливість позиційночутливого детектора ( ПЧД ) у те ж число раз шляхом відповідного збільшення площі піксела ПЧД. Роблять перший рентгенівський знімок молочної залози із зменшеною у 16 разів експозиційною дозою. Процедура аналізу складається з таких операцій. Одержане зображення аналізують за геометрією розташування молочної залози відносно ПЧД. У виділеній до аналізу ділянці рентгенівського зображення визначають середнє арифметичне значення М (математичне очікування) та дисперсію, а також, відповідно, й середньоквадратичне відхилення s . Розмір ділянки аналізу рентгенівського зображення вибирають відповідно з заданими розмірами мінімального виявляємого дефекту (пухлини - 3 - 6 мм, мікрокальцинату 0,3 - 0,6 мм та т.п. ) таким чином, щоб площа ділянки аналізу була значно більше площі дефекту (не менш 30 мм для пухлини та не менш 3 мм для мікрокальцинатів), а розмір мінімального елемента рентгенівського зображення повинен дорівнювати розміру цього мінімального виявляємого дефекту (3 - 6 мм для пухлин або 0,3 - 0,6 мм для мікрокальцинатів ). Спочатку визначають, чи вийшли значення у виділеній ділянці за динамічний діапазон ПЧД. Якщо одержане середньоарифметичне значення дорівнює мінімальному значенню динамічного діапазону ПЧД або дорівнює максимальному значенню динамічного діапазону ПЧД, тоді збільшують площу ділянки аналізу до величини, при якій середньоарифметичне значення сигналу знаходиться в межах динамічного діапазону ПЧД. Потім проводять порівняння відносного середньоквадратичного відхилення s /М за аналізуємою ділянкою із значенням заданого радіаційного контрасту мінімального виявляємого дефекту. Якщо відношення радіаційного контрасту до відносної середньоквадратичної погрішності більше або дорівнює заданій величині відношення сигнал/шум, тоді коректують функцію перетворення аналогового сигналу (потрапляючого на АЦП ) таким чином, щоб сума М + ( сигнал/шум ) * s відповідала максимальному значенню динамічного діапазону ПЧД. Після цього роблять основний діагностичний знімок із збільшеною у 16 разів експозицією, зменшуючи площу піксела ПЧД також у 16 разів. Якщо же відношення радіаційного контрасту до відносного середньоквадратичного відхилення менш заданої величини відношення сигнал/шум, тоді визначають величину коефіцієнта К таким чином, щоб добуток К * [ М + ( сигнал/шум ) * s ] дорівнювався максимальному значенню динамічного діапазону ПЧД. Далі проводять порівняння відносного середньоквадратичного відхилення за аналізуємою ділянкою із значенням заданого радіаційного контрасту мінімального виявляємого дефекту. Якщо відношення радіаційного контрасту до відносного середньо-квадратичного відхилення більше або дорівнює відношенню (сигнал/шум)/ K , виконують основний діагностичний знімок з експозицією, визначеною спочатку аналізу та помноженою на коефіцієнт К, зменшуючи площу піксела у 16 разів. Якщо ж відношення радіаційно 3 33360 го контрасту до відносного середньоквадратичного відхилення менш величини відно Як видно із прикладу здіснення заявляємого рішення, у результаті застосування вище описаного способу вдалось знизити поверхневу експозиційну дозу на поверхні молочної залози у 4 5 разів порівнюючи з традиційним способом, який здійснює візуалізацію структури біологічної тканини за допомогою фотоплівок. шення (сигнал / шум)/ K , тоді виконують всі операції спочатку, але для більшої масової товщини досліджуємого об'єкта (крок квантування по масовій товщині обирають раніш при розрахунках або за експериментальними даними). Якщо ж величина суми М + (сигнал/шум) * s більше максимального значення у динамічному діапазоні ПЧД, тоді виконують всі дії, як відмічено спочатку, але для меншої масової товщини досліджуємого об'єкта. У розглядаємому випадку використали рентгенівську трубку, яка має молібденовий прострільний анод. Фокусна відстань дорівнювала 20 см. У таблиці наведені результати застосування пропонуємого способу. При дослідженні молочної залози відношення сигнал / шум обрано рівним 3, а максимальне значення динамічного діапазону - 4096. Джерела інформації, які були прийняті до уваги при складанні опису винаходу. 1. Физика визуализации изображений в медицине: В 2-х томах. T.I. Пер. с англ./Под ред. С.Уэбба. - М.: Мир, 1991. - 408 с. 2. Описание к авторскому свидетельству N 1232217, М.кл. А 61 В 6/00, от 06.05.83. 3. Описание к авторскому свидетельству N 919178, М.кл. А 61 В 6/00, о т 10.10.80. 4. Описание к патенту РФ N 2043073, М.кл. А 61 В 6/00, от 04.06.92 (прототип). 5. Технические средства медицинской интроскопии/ Под ред. Леонова Б.И. - М.: Медицина, 1989. - 304 с. Таблиця Характеристика об’єкта дослідження Товщина молочної залози після компримірування, см параметри рентгенівської уста- пухл. новки мікрокальц. 3,0 мм Опт. напруж., кВ 5,0 3,0 0,3 мм пухл. 6,0 мікрокальц. 3,0 мм 0,4 мм пухл. мікрокальц 3,0 мм 0,6 мм 8,0 пухл. мікрокальц. 5,0 мм 36 38 40 40 Опт. експ-я, мА*с 0,01 0,01 0,0075 0,27 Опт. фільтр., мм 0,5 Al 0,5 Al 0,5 Al 3,0 Al Скор. напруж., кВ 36 40 40 40 Скор. експоз., мА*с 0,015 0,02 0.01 0,2 Скор. фільтр., мм 0,5 Al 0,5 Al 0,5 Al 3,0 Al 4 33360 ____________________________________________ ДП “Український інститут промислової власності” (Укрпатент) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254-42-30, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид.арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ Вул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Technique of x-ray examination of biological structures

Автори англійською

Leontiev Volodymyr Volodymyrovych, Morhun Oleh Mykolaiovych

Назва патенту російською

Способ рентгенографического исследования биологического объекта

Автори російською

Леонтьев Владимир Владимирович, Моргун Олег Николаевич

МПК / Мітки

МПК: A61B 6/00, G03C 5/16

Мітки: дослідження, спосіб, рентгенографічного, об'єкта, біологічного

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/5-33360-sposib-rentgenografichnogo-doslidzhennya-biologichnogo-obehkta.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб рентгенографічного дослідження біологічного об’єкта</a>

Подібні патенти