Інші типи спеціалізованих систем

Тут ми обмежимося розглядом систем для рентгенологічних досліджень, магниторезонансної томографії, радіонуклідних досліджень і тепловизионных досліджень. Можна сказати, що перераховані системи відносяться до медичних систем візуалізації. Тоді головне призначення комп'ютерної частини таких систем — візуалізація медичних зображень для аналізу і подальшої інтерпретації лікарем, що аналізує зображення, отримані при рентгено-, радіологічних, магніторезонансних і інших дослідженнях.

Методи обробки і аналізу медичних зображень. Програмне забезпечення медичних систем візуалізації повинне представляти користувачеві широкий набір алгоритмів обробки і аналізу зображень, що полегшують їх інтерпретацію; забезпечувати мінімальний час відповіді (відповідь в реальному часі користувача); мати «дружний» інтерфейс користувача, що забезпечує комфорт як фахівцеві в області цифрової обробки зображень, так і некваліфікованому користувачеві; забезпечувати накопичення технологій обробки зображень для вирішення конкретних діагностичних завдань; мати низьку вартість.

Всі види комп'ютерних операцій над зображеннями можна розділити на чотири основні групи: обробка зображенні, їх аналіз, реставрація і реконструкція.

Обробка зображень — це така операція над зображеннями, при якій в результаті їх змін виходять нові зображення, в чомусь краще, ніж оригінал. Зазвичай цей метод використовується, щоб виділити деталі, що цікавлять дослідника.

Аналіз зображень — це процес витягання з них кількісної або якісної інформації.

Реставрація зображень — це відновлення поганих або пошкоджених зображень.

Реконструкція зображень — це процес створення двовимірних зображень по даним, отриманим в якому-небудь іншому вигляді. Це основний метод створення зображень, використовуваний в томографії.

У тому або іншому ступені всі ці методи використовуються в даних системах. Для їх реалізації застосовують наступні процедури:

— алгебра зображень, зокрема складання і віднімання кадрів, контрастування, відсічення зверху і знизу;

— точне визначення меж органів;

— цифрова фільтрація, зокрема пре- і реконструктивна для поста;

— параметрична візуалізація;

— автоматична класифікація зображень на основі різних методів теорії розпізнавання образів;

— сумісний аналіз зображень, отриманих різними методами променевої діагностики.

Загальним недоліком медичних систем візуалізації є те, що зазвичай немає медичних верифицированных рекомендацій про те, яка з комп'ютерних операцій над зображеннями може забезпечити рішення конкретної діагностичної задачі.

Оскільки методи обробки і аналізу зображень є загальними для цілого ряду медичних систем, в даний час разом із спеціалізованими МПКС випускаються системи комп'ютерної обробки медичних зображень (фірмами «General Electric», «Філіпс», «Сименс» і ін.). Ці системи є комп'ютерними інтегрованими системами, призначеними для зберігання, передачі і обробки всього комплексу медичних зображень, що включають рентгенівські дослідження, томографію, ультразвукові дослідження і інші методики. З вітчизняних систем до їх числа можуть бути віднесені мультимодальная робоча станція «Multivox 2D/3D», АРМ лікаря-рентгенолога «АКОРД» і, з деякою натяжкою, програмне забезпечення MRI.

Мультимодальная робоча станція «Multivox 2D/3D» здійснює обробку, аналіз і візуалізацію двомірних і тривимірних медичних зображень, що отримуються різними методами:

рентгенівська комп'ютерна томографія, ангиография, магнито-резонансна томографія, радіонуклідні методи, ультразвукові дослідження, мамографія, ендоскопія, мікроскопія і ін. Виконує функції АРМ лікаря-радіолога.

АРМ лікаря-рентгенолога «АКОРД» може застосовуватися для автоматизованої обробки і аналізу будь-яких видів кольорових медичних зображень, перетворених в цифрову форму.

Програмне забезпечення MRI призначене для одночасної візуалізації результатів дослідження томографії мозку (ЯМР або КТ) і ЭЭГ дослідження.

МПКС для рентгенівських досліджень.

Перетворення традиційної рентгенограми в цифровий масив з подальшою можливістю обробки рентгенограм методами обчислювальної техніки стало поширеним процесом.

До МПКС для рентгенівських досліджень можуть бути віднесені:

цифрові підсилювачі яскравості рентгенівських зображень, цифрові рентгенівські системи, комп'ютерні рентгенівські системи томографій.

Цифрова рентгенографія володіє поряд істотних переваг:

— цифрові зображення зменшують час променевого навантаження в порівнянні з скануючими в 50-100 разів;

— збільшується динамічний діапазон — число градацій яскравості до 4000;

— відпадає необхідність у фотохімічному процесі. Цифрові рентгенівські системи розрізняються методами отримання зображення: з іонографіченими приймачами (наприклад, з лінійками Ксенону); з твердотільними приймачами і з люмінофорами з пам'яттю і вимушеною люмінесценцією. Зазвичай для отримання зображення застосовують метод сканування з відрядковою реєстрацією зображення (скануюча проекційна рентгенографія). Отримані відеосигнали після аналого-цифрового перетворення за допомогою відповідного інтерфейсу вводяться в ЕОМ, де рентгенівські зображення обробляються і аналізуються.

У комп'ютерних томографічних рентгенівських системах, що з'явилися в 1972 р., рентгенівська трубка обертається навколо пацієнта. Рентгенівські промені проходять через різні тканини, по-різному затухаючи, і потрапляють на чутливі детектори. Комп'ютер порівнює знімки, отримані пошарово і під різними кутами, і будує по ним зображення поперечного перетину органу. Рентгенівська томографія забезпечує високоякісне, контрастне і незатінене іншими органами зображення перетинів (зрізів) органів.

В даний час випускаються рентгенівський скануючий цифровий комплекс «Діаскан», система для цифрової рентгенографії «ЦП-1М», малодозова цифрова рентгенографічна установка, а також цифрова рентгенографічна система. Як приклад розглянемо програмно-апаратний комплекс САРІ (Система автоматизації рентгенівських досліджень, Якому, Санкт-Петербург), призначений для модернізації існуючих вітчизняних і зарубіжних рентгенівських апаратів, забезпечуючи їх перехід в клас цифрових (дигитальных) апаратів при мінімальних фінансових витратах.

Комплекс САРІ при проведенні рентгеноскопічних обстежень, при лінійних томографіях і при рентгенографічних обстеженнях забезпечує миттєве відображення знімків на екрані монітора і здійснює при необхідності роздрук на папері. Крім того, проводиться введення і документування (архівація) знімків без використання рентгенівської плівки в комп'ютерному архіві.

Формат зображень, що вводяться завдяки периферійним пристроям, — 18х24 див. Повний час перетворення зображення в системі не більше 40 мс, тобто введення кадрів з максимальною швидкістю 25 кадров/с. Кількість елементів зображення — 768х576, кількість градацій яскравості не менше 255, просторовий дозвіл не гірше 350 твл. Об'єм основного архіву — не менше 20 000 зображень, об'єм зовнішнього архіву — не обмежений.

Підвищення якості рентгенологічної діагностики в системі досягається за рахунок обробки зображень програмними засобами з метою виявлення деталей, недостатньо чітко помітних лікарем на початковому зображенні. Обробка зображень дозволяє здійснювати лінійні, кутові, планіметричні, денситометричні і фотометричні вимірювання комп'ютерними засобами, що збільшує об'єктивність вимірювань, що проводяться.

Використання САРІ дає можливість:

— понизити витрати на придбання дорогої рентгенівської плівки, хімічних реактивів і проявочне устаткування, проводити обстеження без використання рентгенівської плівки в критичних ситуаціях;

— збільшити оперативність і якість роботи з архівними матеріалами за рахунок створення комп'ютерних архівів (баз) даних пацієнтів і їх знімків, в яких можливе оперативне зберігання не менше 20 000 знімків. Кількість архівних знімків, що зберігаються, на дискетах архіватора не обмежена;

— зменшити променеве навантаження на пацієнта в 1,5-2 рази в порівнянні із звичайними методами Проведення рентгеноскопічних обстежень і зйомкою діагностичних зображень на рентгенівську плівку;

— стандартизувати підготовку протоколів досліджень, що значно скоротить об'єм рутинної роботи лікаря-рентгенолога і отримувати копії діагностичних знімків з текстом протоколу досліджень поліграфічної якості на звичайному папері в будь-якій кількості.

Система функціонує під управлінням операційної системи Windows 98.

Виробництво рентгенівських томографів і цифрових підсилювачів яскравості в наший країні поки відсутній.

МПКС для магнітно-резонансних досліджень. Метод магнітно-резонансних досліджень заснований на реєстрації випромінювань ядер водню (а також фосфору або натрію) при поверненні їх із збуреного стану у впорядковане під дією сильного магнітного поля. Комп'ютер, аналізуючи зареєстроване випромінювання, будує об'ємну картину інтенсивності випромінювання. Оскільки реєструються сигнали ядер водню, що входить до складу води, то комп'ютер фактично визначає вміст води в тій або іншій точці органу, сигналізуючи про його зміни.

Гідність магнітно-резонансної (МР) томографії в забезпеченні високого дозволу і високої контрастності зображення тканин без дії рентгенівського випромінювання, без ін'єкцій потенційно токсичних контрастних речовин, можливість візуалізації труднодоступних областей людського тіла, спостерігати які неінвазивними методами до впровадження МР-томографів взагалі не удавалося.

Системи для МР-досліджень можуть бути призначені для:

МР-томографії, МР-ангиографії і МР-спектроскопії.

Вітчизняними фірмами випускаються наступні діагностичні системи ядерного магнітного резонансу: «Образ-3», ТОРОСС, «Інтом», «Ікона-6400».

МПКС для радіонуклідних досліджень. Рентгенівська комп'ютерна томографія, магніторезонансна томографія, ультразвукові дослідження, цифрова рентгенографія перевершують радіонуклідну діагностику (РИД) за якістю отримуваних медичних зображень, особливо по просторовому дозволу. Але не можуть конкурувати з РНД по можливостях виявлення тих поразок, які поки що не мають свого структурно-анатомічного виразу, тобто коли відсутні патоанатомічні зміни.

Серед найбільш досконалих сучасних систем для радіонуклідних дослідженні можна виділити: системи для планарної сцинтографії, системи однофотоній емісійної комп'ютерної томографії і системи позитронної емісійної томографії. У всіх цих системах основним інструментом є сцинтилля-циона гамма-камера.

Як приклад розглянемо принцип роботи позитронно-емісійного томографа. У кров пацієнта вводять речовину з радіоізотопом, що поглинається мозком. Випромінювання реєструється кільцем детекторів, що оточують голову пацієнта. На комп'ютері розраховується положення джерела радіації і будується зображення. Більш активно працюючі ділянки головного мозку споживають більше кисню і, відповідно, показують велику радіоактивність.

Вітчизняними фірмами випускається система для планарной сцинтиграфії «Оптима-250» (Москва, АТ Вніїмп-віта) і спеціалізований багатодетекторний однофотонный емісійний комп'ютерний томограф «Тестаськан».

МПКС для тепловизіонних досліджень. Вітчизняними фірмами випускаються радіотермографи і радіотермоскопи для дослідження глибинних теплових полів людини (Москва, ПО «Жовтень» і КБ «Екологічна і медична апаратура»). Випускається також оригінальна система динамічного тепловедения.