Спосіб візуалізації молочної залози пацієнта рентгенівським випромінюванням у режимі томосинтезу або мамографії

Реферат: Спосіб візуалізації молочної залози пацієнта рентгенівським випромінюванням у режимі томосинтезу або в мамографії включає комп'ютерну обробку інформації, отримання цифрової інформації, вибір технічних характеристик експозиції, показ на екрані монітора технічних характеристик, коректування параметрів, автоматичне використання скоригованих технічних параметрів. Залежно від параметрів молочної залози і бінірування детектора після вибору товщини додаткового фільтра і параметрів експозиції виконують дискретне опромінення при переміщенні детектора щодо молочної залози, зупиняючи його через певні відрізки шляху, опромінюючи кожну ділянку відповідно до вибраної експозиції. Фіксують межі ділянок та молочної залози в цілому. Визначають параметри робочих знімків за попереднім знімком і виконують робочі знімки. При цьому встановлюють детектор спільно з джерелом рентгенівського випромінювання таким чином, щоб забезпечити можливість багаторазового одержання рентгенівських знімків. UA 85815 U (54) СПОСІБ ВІЗУАЛІЗАЦІЇ МОЛОЧНОЇ ЗАЛОЗИ ПАЦІЄНТА РЕНТГЕНІВСЬКИМ ВИПРОМІНЮВАННЯМ У РЕЖИМІ ТОМОСИНТЕЗУ АБО МАМОГРАФІЇ UA 85815 U UA 85815 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до рентгенотехніки, а саме до рентгенографічних скануючих цифрових апаратів, і може бути використана в медичних установах для виявлення і діагностики захворювань молочної залози. В даний час в медичній діагностиці широко використовують цифрові рентгенівські апарати. Вони дозволяють виробляти пряму цифрову реєстрацію і обробку зображення з подальшим виведенням її на екран комп'ютера або твердий носій, див. наприклад, патентну заявку США № 2006/0222228, М.кл., G06K 9/00, опубл. 05.10.2006. Однак, тривимірна контрастна здатність і контрастна чутливість існуючих цифрових рентгенівських апаратів або відсутня, або не задовольняє вимогам сучасної медицини. Відомий спосіб реєстрації рентгенівського випромінювання шляхом сканування досліджуваного об'єкта попередньо сформованим плоским пучком рентгенівського випромінювання за рахунок переміщення досліджуваного об'єкта і джерела випромінювання відносно один одного, прийому випромінювання, що проходить через досліджуваний об'єкт, і в кожний момент сканування перетворення його у випромінювання видимого світла, яке в свою чергу перетворять у цифрову форму [патент РФ № 2343504, М.кл., G01T 1/20, опубл. 27.06.2008 р.], в якому плоский пучок рентгенівського випромінювання формують в горизонтальній площині, а коліматор переміщують по вертикалі, підтримуючи постійне співвідношення швидкостей руху коліматора і датчика випромінювання, переміщення коліматора і датчика випромінювання виконують за допомогою одного крокового двигуна, а синхронізацію їх руху здійснюють за рахунок жорсткого механічного з'єднання коліматора і датчика випромінювання, датчики випромінювання при необхідності можуть бути об'єднані в групу, розміри якої визначаються лінійними розмірами досліджуваного об'єкта. Відомий також спосіб виявлення і діагностики пухлин молочної залози, що складається у визначенні зони патологічного осередку шляхом просвічування молочної залози проникаючим випромінюванням і реєстрації випромінювання, що пройшло, двокоординатним позиційночутливим детектором, [патент РФ № 2171627, М.кл., А61В 6/00, опубл. 10.08.2001 р.], в якому додатково отримують матриці розподілу інтенсивностей малокутового розсіяння випромінювання під різними азимутними і тангенціальними кутами, при просвічуванні одним або кількома вузькими малорозбіжними пучками проникаючого випромінювання ділянок досліджуваного об'єкта, розташованих у зоні патологічного осередку, і ділянок, розташованих в області, не порушеної патологічними змінами, порівнюють матриці розподілу інтенсивностей малокутового розсіяння від ділянок незмінених тканин з отриманими в попередніх дослідженнях матрицями, що містяться в банку даних, і порівнюють матриці розподілу інтенсивностей малокутового розсіяння від ділянок патологічно змінених тканин з аналогічними матрицями, що містяться в банку даних, по результатам порівняння з урахуванням статевовікового фактора судять про характер патологічних змін у тканині. Одержана у такий спосіб інформація не дозволяє робити надійні висновки відносно стану пухлини пацієнта і суттєво залежить від кваліфікації персоналу. Найбільш близьким до рішення, що заявляють, за призначенням, технічною суттю та результатом, що досягають при використанні, є об'єднаний спосіб візуалізації молочної залози пацієнта рентгенівським випромінюванням у режимі томосинтезу або в мамографічному режимі, що включає комп'ютерну обробку інформації, що отримана при стисненні молочної залози пацієнта компресійним пристроєм до положення, при якому отримується зображення, таким чином отримуючи цифрову інформацію, яка описує одночасно і товщину молочної залози і кратність ослаблення рентгенівського випромінювання молочною залозою для вибору технічних характеристик експозиції, що включають кВ і мАс, для рентгенівського випромінювання, яким буде опромінюватися молочна залоза, показ на екрані монітора технічних характеристик, з якими буде опромінюватися молочна залоза, для затвердження або зміни користувачем, і подальше затвердження або зміна користувачем, використовуючи більш ніж одне зображення, при експозиції рентгенівського випромінювання, коли вибірково працюють в режимі томосинтезу або при іншій експозиції рентгенівського випромінювання молочної залози в режимі мамографії автоматично використовують технічні параметри, що затверджені або змінені користувачем [див патентна заявка США № 2010/0135456, М.кл. H05G 1/60, від 03.02.2010]. Описаний вище спосіб дозволяє отримувати на екрані монітора тривимірне зображення молочної залози. Однак для отримання більш інформативних зображень необхідно збільшити роздільна здатність приймача рентгенівського зображення, а для пониження радіаційного навантаження на пацієнта підвищити прозорість растру для первинного рентгенівського випромінювання. Тому метою технічного рішення, що заявляють, є поліпшення діагностичних властивостей способу 1 UA 85815 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 шляхом підвищення роздільної здатності і зниження променевого навантаження на пацієнта шляхом виключення відсіючого растру. В основу корисної моделі поставлена задача поліпшення способу візуалізації молочної залози пацієнта рентгенівським випромінюванням у режимі томосинтезу або мамографії, в якому, внаслідок використання вузького пучка рентгенівського випромінювання, дискретного опромінення молочної залози вибраним вузьким пучком рентгенівського випромінювання, визначення параметрів додаткової фільтрації, початковому і кінцевому положенні детектора, характеру переміщення діафрагми, вибору числа проекцій й кута томографії, а також числа дискретів положення детектора за кутом, формування режиму отримання робочого знімка, досягається новий технічний результат. Він полягає в зниженні рентгенівського навантаження на пацієнта при виконанні робочих знімків, а також у забезпеченні можливості побудувати більш точну тривимірну модель зображення грудей. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі візуалізації молочної залози пацієнта рентгенівським випромінюванням у режимі томосинтезу або мамографії, що включає комп'ютерну обробку інформації, отриманої при стисненні молочної залози пацієнта компресійним пристроєм до положення, при якому одержують зображення, отримання цифрової інформації, яка описує одночасно товщину молочної залози і кратність ослаблення рентгенівського випромінювання молочною залозою, вибір технічних характеристик експозиції, що включають кВ і мАс, для рентгенівського випромінювання, яким буде опромінюватися молочна залоза, показ на екрані монітора технічних характеристик, з якими буде опромінюватися молочна залоза, коректування параметрів, використовуючи більш ніж одне зображення, експозицію рентгенівського випромінювання в режимі томосинтезу або в режимі мамографії, автоматичне використання скоригованих технічних параметрів, , відповідно до корисної моделі, залежно від параметрів молочної залози і бінірування детектора, після вибору товщини додаткового фільтра і параметрів експозиції, виконують дискретне опромінення при переміщенні детектора щодо молочної залози, зупиняючи його через певні відрізки шляху, опромінюючи кожну ділянку відповідно з експозицією, фіксують межі ділянок та молочної залози в цілому, визначають параметри робочих знімків за попереднім знімком, і виконують робочі знімки, при цьому встановлюють детектор спільно з джерелом рентгенівського випромінювання таким чином, щоб забезпечити можливість багаторазового одержання рентгенівських знімків. Як видно з викладу суті технічного рішення, що заявляють, воно відрізняється від прототипу і, отже, є новими. Відомий ряд діагностичних рентгенівських апаратів (див. розділ "Характеристика рівня техніки), що дозволяють виконувати знімки з різних ракурсів з довільними кутами нахилу по відношенню до тіла пацієнта, зокрема, опис винаходу до патенту РФ № 2328217, в якому описана кінематична схема пристрою, що забезпечує можливість такого багатоваріантного розміщення джерела рентгенівського випромінювання щодо тіла пацієнта. При цьому пристрій забезпечує просторовий дозвіл не гірше 5 пар ліній / мм. Або, наприклад, РСТ заявка WO 02/17790, в якій описано пристрій, що містить послідовно розташовані на одній осі джерело рентгенівського випромінювання, щілинний коліматор і лінійний багатоелементний детектор рентгенівського випромінювання, які закріплені на єдиному кронштейні, встановленому з можливістю повороту навколо осі сканування, розташованої в площині щілини коліматора, і поздовжньої осі лінійного багатоелементного детектора. Пристрій дозволяє, в основному, отримувати цифрові знімки з вертикально орієнтованим тілом. Роздільна здатність цього пристрою нижче, ніж у попереднього. Технічне рішення, що заявляють, принципово відрізняється від відомих тим, що здійснення зупинки рентгенівського детектора і опромінення його в нерухомому стані відносно пацієнта призводить до того, що горизонтальні та вертикальні (тобто по напрямку руху і перпендикулярно йому) частотно-контрастні (ЧКХ) характеристики, а, отже, і просторовий дозвіл, квантова ефективність детектування (КЕД) та інші характеристики залишаються однаковими, а значить і більш високим виявляється просторовий дозвіл, більше 20 пар ліній / мм. Пропоноване технічне рішення промислово застосовне. Дослідний зразок виготовлений і випробуваний на медичному фантомі RM1 156 фірми GAMMEX (США). На отриманому за допомогою спробного зразка зображення фантома RMI 156 видно всі елементи аж до нейлонових ниток товщиною 0,40 мм, що моделюють фіброзну і залозисту тканину, дисків товщиною 0,25 мм, що моделюють пухлини і точкові включення, що моделюють мікрокальцинати розміром 0,16 мм. Жоден аналоговий або цифровий мамограф у світі в даний час отримати такі показники не може. Фіг. 1 Схема діагностичного вузла. 2 UA 85815 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фіг. 2 Блок-схема пристрою. Для реалізації способу розташовують молочну залозу 1 (фіг. 1) між компресійною пластиною 2 і додатковою пластиною 3 в діагностичному вузлі. Залежно від параметрів молочної залози і бінірування детектора 4 для попереднього знімка вибирають напругу на аноді рентгенівської трубки і струм трубки (на фіг. не показані), товщину додаткового фільтра 5, задають експозицію і дискретність опромінення, встановлюють розмір вікна діафрагми 6. Наприклад, для стислої молочної залози до товщини 4,5 см було вибиране бінірування 8×8, анодну напругу на рентгенівській трубці з молібденовим анодом встановили Ua=30 кв, струм в трубці 30 мА, тривалість експозиції 8 мс, товщину додаткового фільтра з алюмінію 0,5 мм, дискретність опромінення 6,91 мм, розмір вікна діафрагми, наведений до вхідної площині детектора, 22 см. Детектор спільно з джерелом рентгенівського випромінювання встановили таким чином, щоб забезпечити можливість багаторазового одержання рентгенівських знімків для синтезу тривимірного зображення (томосинтезу). Попередній знімок молочної залози виконували шляхом переміщування детектора щодо молочної залози, при цьому зупиняють його через певні відрізки шляху, наприклад, 6,91 мм. Кожну ділянку опромінювали відповідно з експозицією протягом, наприклад, 0,24 мАс і фіксували результат опромінення. За попереднім знімком визначили параметри робочих знімків для синтезу тривимірного зображення (томографії). Робочі знімки виконували при наступних параметрах: наприклад, напруга на рентгенівській трубці Ua=30 кВ, струм трубки 130 мА, параметри додаткової фільтрації 0,5 мм, фільтр з A1, початкове і кінцеве положення детектора 23 мм і 267 мм. Відповідно, залежність руху діафрагми в табличному вигляді внесли в комп'ютер, число проекцій 17 і кут томографії 45°, дискрет по куту в табличному вигляді також був внесений в комп'ютер. Після отримання 17 знімків (проекцій), наприклад, за допомогою спеціального математичного алгоритму на комп'ютері розрахували тривимірне рентгенівське зображення молочної залози. Блок-схема пристрою, що об'єднує томосинтез або мамографію для візуалізації молочної залози пацієнта показана на Фіг. 2. Пристрій містить джерело рентгенівського випромінювання з одного боку молочної залози і цифровий приймач рентгенівського випромінювання 8 з іншого боку, цифрове джерело інформації про товщину молочної залози пацієнта 9, встановлене у компресійному пристрої молочної залози, цифрове джерело інформації про кратність ослаблення рентгенівського випромінювання стислою і зафіксованою молочною залозою 10, комп'ютер 11, який отримує інформацію про товщину молочної залози, про кратність ослаблення рентгенівського випромінювання стислої і зафіксованої молочної залози і автоматично видає параметри, що включають кВ і мАс, для експозиції рентгенівським випромінюванням стислої і зафіксованої молочної залози, дисплей 12, що показує дані комп'ютера і видає, принаймні, кілька технічних параметрів, вхідний пристрій користувача 13, який об'єднаний з дисплеєм і дозволяє користувачеві отримувати технічні параметри і видавати кінцеві параметри, а також контрольний блок 14, який одержує остаточні технічні параметри, і блок візуалізації 15, який приймає зображення рентгенівського випромінювання стислій і зафіксованої молочної залози в різних режимах. Діагностичний вузол виконаний з можливістю дискретного повороту щодо осі 16, перпендикулярній оптичної осі вузла 17, на якій співвісно розташовані джерело рентгенівського випромінювання (його фокусна пляма) 18, додатковий фільтр 5, регульована діафрагма 6, коліматор 7 і детектор 4, що приймає рентгенівське випромінювання, при цьому діафрагма і коліматор виконані з можливістю формування вузького пучка рентгенівського випромінювання, а детектор з можливістю приймати і аналізувати вузький пучок рентгенівського випромінювання. Детектор 4 спільно з джерелом рентгенівського випромінювання 18 можуть бути встановлений таким чином, щоб забезпечити можливість багаторазового одержання рентгенівських знімків для синтезу за допомогою спеціальної програми тривимірного зображення (томосинтезу). Пристрій працює наступним чином. Двомірне рентгенівське зображення одержують за 2 допомогою прямокутного детектора розміром 8160×256 пікселів (розмір пікселя 27×27 мкм ), який послідовно опромінюється і переміщується по дузі радіусом 650 мм. У центрі дуги знаходиться фокусна пляма рентгенівської трубки 18 (діаметр плями 0,1 і 0,3 мм). Детектор 4 переміщається дискретно вздовж дуги 19, зупиняючись через кожні 6,91 мм або через 256 пікселів (256×0,027 мм = 6,91 мм). У момент зупинки детектор 4 опромінює рентгенівським випромінюванням, яке проходить через груди пацієнта 1 одну ділянку із заданою експозицією опромінення, яка становить 0,112 сек. Винос даних з детектора 4 в комп'ютер здійснюється під 3 UA 85815 U 5 10 15 20 час переміщення детектора 4. У момент руху детектора 4 опромінення не відбувається, що дозволяє знизити радіаційне навантаження на пацієнта при виконанні діагностичних знімків. Зшивання окремих фрагментів рентгенівського зображення здійснюється по розмиттю країв коліматора 7 на краях фрагментів, яке виникає через кінцівки розміру фокусної плями рентгенівської трубки. За допомогою комп'ютера 11 і спеціального математичного алгоритму результат експозиції обробляється і передається на дисплей 12. Спосіб і пристрій забезпечують отримання знімків з роздільною здатністю не менше 20 пар ліній / мм. При виконанні попереднього знімка детектор 4 рухається від одного крайнього положення до іншого, проходячи відстань приблизно 300 мм, дозволяючи таким чином визначити межі молочної залози і рівень сигналу під самою молочною залозою. Рівень сигналу під молочною залозою визначає значення анодної напруги та струму трубки. Край молочної залози визначає положення детектора 4 на дузі, з якого починається і закінчується рух детектора 4 при виконанні робочого знімка. По краю молочної залози коригується рух діафрагми таким чином, щоб випромінювання поза молочної залози не потрапляло на детектор 4. Можливість закінчувати опромінення суворо за межами молочної залози також зменшує радіаційне навантаження. Крім того, забезпечує захист детектора, оскільки виключає попадання рентгенівського випромінювання, що пройшло повз молочної залози безпосередньо на детектор, захищаючи його напівпровідники та люмінофори від опромінення, зменшує опромінення конструкційних елементів пристрою. Як видно з викладу сутності технічного рішення, що заявляють, і приклада його здійснення, воно дозволяє отримати робочі знімки молочної залози з більш ніж в 4 рази високою роздільною здатністю і з істотно меншим радіаційним навантаженням на пацієнта. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 Спосіб візуалізації молочної залози пацієнта рентгенівським випромінюванням у режимі томосинтезу або в мамографії, що включає комп'ютерну обробку інформації, отриманої при стисненні і фіксації молочної залози пацієнта компресійним пристроєм до положення, при якому одержують зображення, отримання цифрової інформації, яка описує одночасно товщину молочної залози і кратність ослаблення рентгенівського випромінювання молочною залозою, вибір технічних характеристик експозиції, що включають кВ і мАс для рентгенівського випромінювання, яким буде опромінюватися молочна залоза, показ на екрані монітора технічних характеристик, з якими буде опромінюватися молочна залоза, коректування параметрів, використовуючи більш ніж одне зображення, експозицію рентгенівського випромінювання в режимі томосинтезу або в режимі мамографії, автоматичне використання скоригованих технічних параметрів, який відрізняється тим, що залежно від параметрів молочної залози і бінірування детектора після вибору товщини додаткового фільтра і параметрів експозиції виконують дискретне опромінення при переміщенні детектора щодо молочної залози, зупиняючи його через певні відрізки шляху, опромінюючи кожну ділянку відповідно до вибраної експозиції, фіксують межі ділянок та молочної залози в цілому, визначають параметри робочих знімків за попереднім знімком і виконують робочі знімки, при цьому встановлюють детектор спільно з джерелом рентгенівського випромінювання таким чином, щоб забезпечити можливість багаторазового одержання рентгенівських знімків. 4 UA 85815 U 5 UA 85815 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6