СПОСОБ РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЕГКИХ Российский патент 1999 года по МПК A61B6/00 

Изобретение относится к медицине, а именно к рентгенологическим методам исследования, и может быть использовано для диагностики заболеваний легких.

Известен способ рентгенологического исследования с применением для оценки рентгенограмм тест-объекта (авторское свидетельство СССР N 1436995, кл. A 61 B 6/00, 1988). Недостатком известного способа является получение изображения тест-объекта отдельно от диагностического изображения. Следовательно, тест-объект нельзя использовать в качестве реперной зоны, поскольку оптические характеристики эталонного изображения и анализируемой рентгенограммы будут иметь различия, обусловленные отклонениями физико-технических условий съемки, фотопроцесса и свойствами разных образцов рентгеновской пленки. Эти различия могут привести к неправильной трактовке результатов исследования и диагностической ошибке.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков и получаемому результату является "Способ рентгенографического исследования биологического объекта" (авторское свидетельство Российской Федерации N 2007120 C1, кл. A 61 B 6/00, 1994).

Сущность способа-прототипа заключается в том, что рентгенографию биологического объекта выполняют одновременно с тест-объектом, который размещают вне проекции биологического объекта по углам крышки рентгеновской кассеты, а при проведении аппаратной обработки в качестве реперной зоны используют изображение тест-объекта. В результате изучаемое изображение и эталон получаются на одной пленке, что создает оптимальные условия для аппаратной (компьютерной) обработки.

Однако известный способ имеет существенный недостаток: при выполнении рентгенографии легких в прямой проекции оптические характеристики тест-объекта часто искажаются за счет проекционного наложения на него тени тела пациента. Это происходит потому, что у большинства взрослых пациентов (до 80% обследуемых) изображение "биологического объекта" (легкие, мягкие ткани, костный скелет) занимает целиком всю площадь стандартной рентгеновской пленки, имеющей максимальный поперечный размер из применяемых в медицине (формат 30 х 40 см). В результате резко снижается точность получаемых данных, так как тест-объект является эталоном для настройки системы цифровой обработки рентгенограмм.

Проведенный нами анализ случайной выборки из 200 рентгенограмм органов грудной клетки (возраст обследуемых от 18 до 62 лет) показал, что у 164 пациентов (82%) невозможно расположить тест-объекты вне проекции верхней половины тела на рентгеновскую пленку. Таким образом, при рентгенографии легких существенное отличие прототипа, заключающееся в том, что тест-объект" размещают вне проекции биологического объекта" неосуществимо у большинства взрослых пациентов.

Следует подчеркнуть, что на стандартном медицинском оборудовании нельзя получить рентгенограмму с размером одной из сторон более 40 см, так как ей соответствуют конструкции рентгеновских штативов, кассет, усиливающих экранов и прочих принадлежностей.

В полном объеме способ-прототип можно применять для рентгенологического исследования легких только в педиатрии, а также для рентгенографии объектов, которые заведомо занимают относительно небольшую площадь рентгенограммы (кости черепа, конечности).

Кроме того, углы изображения, где располагается тест-объект в известном способе, являются самой критичной зоной на рентгенограмме, где качество изображения могут ухудшить ряд факторов: 1) геометрические искажения тест-объекта за счет удаленности от центрального луча рентгеновской трубки; 2) краевая засветка рентгеновской пленки при технических погрешностях; 3) повреждение изображения зажимами рамок для ручного проявления, которые фиксируют пленку за углы. Любой из перечисленных факторов может исказить изображение эталона даже в том случае, если размеры грудной клетки пациента невелики и тест-объект удалось разместить вне проекции исследуемой области.

Таким образом, анализ известных технических решений показывает, что корректный аппаратный анализ рентгенограмм возможен только с использованием эталона (тест-объекта). В данном случае желаемым результатом является сохранение эталонных свойств тест-объекта при выполнении диагностического исследования. Под сохранением эталонных свойств имеется ввиду, во-первых, отсутствие искажений тест-объекта и, во-вторых, максимальное совпадение условий формирования эталонного и диагностического изображений.

При использовании аналога препятствует получению желаемого результата то, что невозможно обеспечить идентичность всех составляющих технологии получения рентгенограммы, если тест-объект регистрируется отдельно от диагностического изображения.

Препятствует получению требуемого результата путем использования прототипа высокая вероятность искажения тест-объектов тенью биологического объекта при рентгенографии легких и возможность повреждения изображения тест-объектов за счет того, что они располагаются по углам пленки.

Цель изобретения - повышение точности аппаратной обработки рентгенограмм легких путем исключения возможности искажения изображения тест-объекта.

Для достижения поставленной цели при проведении рентгенологического исследования легких в прямой проекции предварительно выполняют рентгенографию тест-объекта, который размещают в такой области рентгенограммы легких, которая не содержит диагностической информации, а именно в проекции нижней половины средостения при условии экранирования от рентгеновских лучей всей рентгеновской кассеты кроме тест-объекта, затем удаляют тест-объект, экранируют только зону его проекции на пленку и производят рентгенографию тест-объекта и рентгенографию легких проводят последовательно на одной рентгеновскую пленку при неизменных физико-технических условиях.

Совпадают с существенными признаками изобретения такие признаки прототипа как применение при рентгенологическом исследовании тест-объекта и использование его изображения в качестве реперной зоны при проведении аппаратной обработки.

Расположение тест-объекта относится к существенным признакам, отличительным от прототипа, и неразрывно связано с достижением цели изобретения. В заявляемом способе тест-объект располагается в проекции биологического объекта, а именно в зоне средостения. Однородная интенсивная тень средостения находится между легочными полями и образована суммацией теней позвоночника, пищевода, сердца, магистральных сосудов. В нижней половине структура этой тени не содержит полезной диагностической информации. В предлагаемом способе тест-объект располагается по срединной линии и занимает не более 5% площади средостения. Поэтому он не мешает целостной оценке врачом рентгенологической картины, в частности контуров и положения сердечной тени, легочных полей, мягких тканей и костного скелета. Положительный эффект этого существенного признака заключается в оптимальном расположении тест-объекта.

Необходимым условием осуществления изобретения является последовательное экранирование участков рентгеновской кассеты, которое также относится к существенным признакам изобретения. Во время снимка тест-объекта экранируется вся остальная поверхность рентгеновской пленки, а во время снимка легких от рентгеновских лучей защищается участок пленки, где уже возникло скрытое эталонное изображение. Таким образом, тест-объект заведомо располагается в проекции исследуемой области, но его оптические свойства не искажаются несмотря на то, что оба изображения формируются на одной пленке.

Следующим условием осуществления изобретения является то, что рентгенографию тест-объекта и легких выполняют непосредственно друг за другом последовательно в одинаковых физико-технических условиях, причем эти условия задают исходя из задач конкретного диагностического исследования.

Совокупность существенных признаков обеспечивает достижение цели изобретения за счет устранения возможности искажения изображения тест-объекта при соблюдении технологической идентичности формирования эталонного и диагностического изображения на всех этапах рентгенологического исследования.

Способ осуществляют следующим образом.

Штатив и излучатель рентгеновского аппарата устанавливают как при выполнении обзорной прямой рентгенографии легких. На поверхности штатива, обращенной к излучателю, размещают экран из свинцового листа толщиной не менее 3 мм с прямоугольной прорезью, в которой закреплен тест-объект. В качестве тест-объекта используется стандартный денситометрический клин. Экран устанавливают таким образом, чтобы тест-объект располагался по средней линии штатива. Для облегчения выбора вертикального уровня размещения тест-объекта можно использовать проекцию на штатив мечевидного отростка грудины обследуемого пациента. На этом уровне должна располагаться нижняя граница тест-объекта. После установки экрана с тест-объектом производят рентгенографию тест-объекта в том режиме, который будет использован для исследования пациента. Затем экран с тест объектом убирают, экранируют свинцовой пластиной только тот участок поверхности штатива, куда проецировался тест-объект, и производят рентгенографию легких обследуемому пациенту. Нужно подчеркнуть, что оба рентгеновских снимка (тест-объекта и пациента) проводятся непосредственно друг за другом при неизменных физико-технических условиях, а кассета с пленкой от начала исследования до его завершения из штатива не извлекают и не смещают. Полученную рентгенограмму обрабатывают в рекомендуемых для данного типа пленки режимах фотопроцесса. На чертеже представлена схема рентгенограммы, получаемой предложенным способом.

Для аппаратной обработки полученную рентгенограмму вводят в память компьютера с помощью планшетного или барабанного сканера, имеющего необходимое разрешение, либо путем телевизионного ввода. На этапах предварительной и аналитической цифровой обработки рентгенограммы с помощью соответствующих программных средств в качестве реперной зоны для получения опорных характеристик изображения используется тест-объект.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами клинического использования.

Пример 1. Больной У. , 37 лет. Находился на обследовании и лечении с диагнозом: острая правосторонняя нижнедолевая пневмония. Применение способа-прототипа невозможно из-за размеров грудной клетки пациента, поэтому рентгенологическое исследование в динамике проведено предложенным способом. До начала лечения на рентгенограмме определяются признаки инфильтрации легочной ткани в виде заметного усиление легочного рисунка в нижнем отделе правого легкого. При компьютерной количественной обработке установлено, что среднее значение оптической плотности пораженного участка легкого находится на уровне 40,5 условных единиц (усл. ед.) эталонной шкалы тест-объекта. Контрольное исследование предложенным способом проведено через 3 недели. Рентгенологическое заключение на основании визуального анализа свидетельствует об исчезновении патологических проявлений в легком. Для подтверждения этого заключения проведена аппаратная обработка рентгенограммы, которая показала, что в проекции пневмонического очага сохраняется инфильтрация легочной ткани, так как интегральное значение плотности патологического участка легочной ткани соответствует 29 усл.ед. при показателе здоровой ткани, равном 22 усл. ед. С учетом индивидуальных особенностей течения заболевания лечение продолжено со сменой антибиотика, применением физиотерапевтических процедур и общеукрепляющей терапии. Через 2 недели аппаратная обработка контрольной рентгенограммы позволила констатировать выравнивание показателей оптической плотности пораженной и здоровой ткани, что соответствовало данными лабораторного и физикального исследования. Таким образом, предлагаемый способ обеспечил правильную оценку динамики патологических изменений и позволил избежать преждевременного прекращения лечения, что могло привести к хронизации процесса.

Пример 2. Больной Б., 47 лет. Направлен на обследование с подозрением на профессиональное пылевое заболеваний легких. В течение 11 лет работал в контакте с пылью, содержащей свободную двуокись кремния в концентрациях, превышающих предельно допустимые в 1,5 - 3,0 раза. Предъявляет жалобы на одышку при умеренной физической нагрузке и сухой кашель. Размеры грудной клетки пациента исключают проведение рентгенологического исследования способом-прототипом. Проведено исследование предложенным способом. При визуальном анализе изображения экспертами установлено умеренное количество узелковых теней диаметром от 2,0 до 3,0 мм, которые располагаются преимущественно в средних и нижних отделах легочных полей. На основе визуального анализа рентгенограммы установлен диагноз I стадии силикоза (2q). При количественном компьютерном анализе определено, что оптическая плотность патологических образований, трактуемых экспертами как несомненные узелковые образования составляет от 29,3 до 45,0 условных единиц эталонной шкалы тест-объекта. Этот дополнительный признак использован для уточнения диагноза. Исходя из полученных данных компьютерная обработка заключалась в выделении на изображении образований, относящихся к данному диапазону плотности. Этот прием позволил выделить дополнительно определенное количество патологических образований. В результате общее количество узелков в соответствии с классификацией характеризуется как "большое со значительным распространением". С учетом этого обстоятельства рентгенологическим стадия заболевания была установлена более точно: Силикоз, II стадия, узелковая форма (3q).

Таким образом, клинические испытания подтвердили, что предложенный способ позволяет повысить точность диагностики.

Основные преимущества предлагаемого способа можно сформулировать следующим образом:
1) конституциональные особенности и масса тела пациента не влияют на возможность выполнения и качество аппаратной обработки рентгенограмм легких с изображением тест-объекта;
2) исключено влияние износа технических средств на правильность обработки, так как изображения тест-объекта и объекта исследования получают на одном аппарате с интервалом в 1-2 минуты;
3) эталонное и диагностическое изображения формируются на одной пленке, одновременно и в условиях единого фотопроцесса;
4) геометрические искажения и вероятность повреждения изображения тест-объекта при технических погрешностях сведены к минимуму, так как он находится в непосредственной близости от центрального луча рентгеновской трубки.

Способ может быть использован в медицине, а именно в рентгенологии для диагностики заболеваний легких. При проведении рентгенологического исследования легких в прямой проекции предварительно выполняют рентгенографию тест-объекта, который размещают в области рентгенограммы легких, не содержащей диагностической информации, а именно в проекции нижней половины средостения при условии экранирования от рентгеновских лучей всей рентгеновской кассеты, кроме тест-объекта, затем удаляют тест-объект, экранируют только зону его проекции на пленку и производят рентгенографию легких, причем рентгенографию тест-объекта и рентгенографию легких проводят последовательно на одну рентгеновскую пленку при неизменных физико-технических условиях. Способ повышает точность аппаратной обработки рентгенограмм легких, которая достигается путем исключения возможности искажения изображения тест-объекта за счет его особого расположения. 1 ил.

Способ рентгенологического исследования легких с применением тест-объекта и его использованием в качестве реперной зоны при аппаратной обработке изображения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа, предварительно выполняют рентгенографию тест-объекта, размещенного в области проекции на пленку нижней половины средостения, при условии экранирования от рентгеновских лучей всей поверхности рентгеновской кассеты за исключением места проекции тест-объекта, затем убирают тест-объект, экранируют только тот участок рентгеновской кассеты, где проецировался тест-объект, и производят рентгенографию легких, причем оба снимка выполняют последовательно на одной пленке при одинаковых физико-технических условиях.