Устройство оптико-электронного преобразования флюорограмм Иванников В.П., Клишин С.В., Платунов А., Степанов В.А., Устюжанин А.А., ИжГТУ Ижевск

На современном этапе Всемирная организация здравоохранения(ВОЗ) считает, что туберкулез с множественной лекарственной устойчивостью микобактерий к антибиотикам очень опасен, так как не поддается лечению препаратами первого (основного) ряда, но особенно опасен туберкулез с широкой лекарственной устойчивостью. Его иногда называют супер-туберкулезом, поскольку он не реагирует ни на какие препараты. По оценкам ВОЗ, каждый год возникает от 25 до 30 тысяч новых случаев такой формы заболевания. Особенно быстро она распространяется в постсоветских странах. Таким образом, именно туберкулез с широкой лекарственной устойчивостью к антибиотикам представляет угрозу безопасности в области глобального здравоохранения

Лечение больных с этими и подобными формами туберкулёза возможно при очень раннем его обнаружении на самых ранних стадиях заболевания. В России диагностика туберкулёза на ранних стадиях заболевания, когда лечение наиболее эффективно, обеспечивается «поголовным» ежегодным исследованием с использованием флюорографов.

Схема получения видимого изображения на флюорографе 1 – источник рентгеновского излучения; 2 – экран-регистратор рентгеновского излучения; 3 – объектив; 4 – регистратор видимого излучения; 5 – объект контроля.

Технология получения флюорограмм представлена на рисунке Излучение источника 1 на экране 2 формирует теневое изображение легких. Рентгеновские лучи, взаимодействуя с люминофором, нанесенным на поверхность экрана 2, создают видимое изображение. Если бы можно было бы наблюдать изображение на экране 2, то, не смотря на ограничения человеческого зрения, врач смог бы различить на этом изображении детали размером 0,1 мм с 3-5% отличием по контрасту. Но наблюдать изображение на экране 2 невозможно, поэтому с помощью оптической системы 3, оно проецируется на регистратор в уменьшенном виде. Если изображение регистрируется пленкой – пленочная флюорография, если преобразуются в цифровую форму представления – цифровая флюорография

Когда врач-рентгенолог использует оптику флюороскопа для увеличения рентгеновского изображения в 2 раза и рассматривает изображения, полученные на плёнке, не происходит ухудшения восприятия контрастности. Флюороскоп «Флюмон»

ухудшение передачи контрастности мелких деталей, обусловленное низким по сравнению с плёнкой разрешением.Если же врач использует цифровое преобразование для увеличения изображения, полученного с помощью ПЗС - матрицы, и рассматривает его на экране дисплея в цифровом флюорографе, происходит ухудшение передачи контрастности мелких деталей, обусловленное низким по сравнению с плёнкой разрешением.

Если при анализе пленочных флюорограмм с помощью флюороскопа потери в разрешающей способности частично компенсируются (врач-рентгенолог при двукратном увеличении рассматривает, как бы, негатив размером 140х140 мм, с форматом 7000 линий), то при воспроизведении с ПЗС - матрицы, какого бы размера ни был экран дисплея, разрешение на изображении, определяется форматом 1000 линий..

Следовательно, особенность и отличие регистрации на пленку и ПЗС в том, что при регистрации на плёнку потери на этапе проецирования можно компенсировать, а потери при проецировании на ПЗС компенсировать невозможно

На ранних (доклинических) стадиях болезни изменения в контрастности рентгеновского изображения носит минимальный характер из- за небольшого количества накопленных патологических изменений в плотности ткани.* Следовательно, чем меньшие локальные изменения контрастности удастся различить на флюорограмме, тем раньше последует постановка правильного диагноза и плёночная флюорография обеспечивает здесь наилучшие возможности.

Это отношение может доходить до 1000, что соответствует контрастной чувствительности 0,1%. Но этот запас контрастности чувствительности не может быть полностью использован ни при наблюдении рентгеновского изображении на пленке, ни при наблюдении его на экране дисплея из-за ограниченной контрастной чувствительности человеческого зрения. Контрастность цифрового изображения можно повысить до требуемого уровня с помощью компьютера.

Изображение на рентгеновской плёнке перед этим нужно преобразовать в цифровую форму. Это преобразование не должно существенно уменьшать разрешение (формат 7000 линий), чтобы не допустить снижение контрастности мелких деталей

Оцифровка необходима также для устранения недостатков плёночной флюорографии, таких как сложности архивации и повторного обращения, потери информации при хранении, невозможность передачи информации с пленки по существующим каналам связи, невозможность разделения процессов получения изображения на отдельные этапы, которые по отдельности могут быть оптимизированы.

Для того чтобы использовать лучшее, что есть у обоих методов регистрации, предлагается проводить флюорографию непосредственно на пленку с дальнейшим преобразованием в цифровую форму представления

Наиболее оптимальными преобразователями информации с флюорограммы могут быть, например, диссекторные устройства в связи с малой инерционностью воспринимающего элемента и, следовательно, высоким быстродействием, хорошей разрешающей способностью, высокой чувствительностью и точностью измерений, линейной характеристикой преобразования сигнала

Разрешающая способность диссектора определяется с помощью простого соотношения где: l – длина строки растра; – размер вырезывающего отверстия; m – коэффициент модуляции в %; N 0 – число разрешаемых линий в пределах рабочей зоны при заданном коэффициенте модуляции.

Например, если использовать в качестве ЭОП диссектор ЛИ 620 c диаметром вырезающего отверстия 20 мкм, длинной строки растра l = 20 мм, а коэффициент модуляции определить по критерию Релея на уровне 30%, то оценка числа разрешаемых линий растра, вычисляемая по формуле, даёт значение N0 = 3000 линий.

Применение диссекторных систем наряду с существующими и работающими рентгенустановками существенно расширит их возможности, позволяя использовать преимущества пленочного способа регистрации информации (рентгенограмм) в сочетании с возможностями компьютеров для решения задач ранней диагностики заболеваний методами распознавания образов.