Исследование и разработка цифровых рентгенопреобразующих систем для исследования легких

  • автор:
  • специальность ВАК РФ: 05.11.10
  • научная степень: Кандидатская
  • год, место защиты: 1998, Москва
  • количество страниц: 112 с. : ил.
  • автореферат: нет
  • стоимость: 240,00 руб.
  • нашли дешевле: сделаем скидку
  • формат: PDF + TXT (текстовый слой)
pdftxt

действует скидка от количества
2 диссертации по 223 руб.
3, 4 диссертации по 216 руб.
5, 6 диссертаций по 204 руб.
7 и более диссертаций по 192 руб.
Титульный лист Исследование и разработка цифровых рентгенопреобразующих систем для исследования легких
Оглавление Исследование и разработка цифровых рентгенопреобразующих систем для исследования легких
Содержание Исследование и разработка цифровых рентгенопреобразующих систем для исследования легких
Вы всегда можете написать нам и мы предоставим оригиналы страниц диссертации для ознакомления
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Анализ существующих методов и средств преобразования цифровых рентгеновских изображений в медицинской диагностике и постановка задачи исследования.
1.1 Анализ состояния отечественного парка рентгенодиагностической аппаратуры и постановка задач работы.
1.2 Классификация систем детектирования цифровых рентгеновских изображений.
1.3 Камеры на ПЗС-матрицах и ПЗС-линейках, пригодные для рентгенографии.
1.4 Дефекты в ПЗС-структурах для рентгенологии.
Выводы к главе I.
ГЛАВА П. Исследование параметров цифровых рентгеновских изображений.
2.1 Классификация параметров рентгеновских изображений.
2.2 Энергетические характеристики.
2.3 Пространственные характеристики.
2.4 Градационные характеристики.
2.5 Временные характеристики.
2.6 Параметры цифровых изображений ренггенопреобразующих систем.
Выводы к главе П.
ГЛАВА Ш. Исследование методов снижения лучевых нагрузок при цифровых рентгенодиагностических исследованиях.
3.1 Зависимость дозы в плоскости приемника от требуемых параметров медицинского изображения.
3.2 Исследование дозовых нагрузок при сканирующей рентгенографии
3.3 Рекомендации по построению сканирующих цифровых рентгенографических систем.
3.4 Экспериментальное исследование дозовых нагрузок при использовании цифровых флюорографов.
3.5 Исследование методов снижения влияния рассеянного излучения на контраст.
Выводы к главе Ш.
ГЛАВА IV. Разработка цифровых рентгенографических аппаратов для исследования легких.
4.1 Внедрение результатов работы.
4.2 Флюорограф малодозовый цифровой ФМЦ-Хе-125.
4.3 Флюорограф малодозовый полупроводниковый ФМПЦ- Si -125.
4.4 Аппарат-приставка для цифровой флюорографии АПЦФ-01-”Амико”.
4.5 Рентгеновское среднечастотное питающее устройство для флюорографа УРП-СЧ-30.
4.6 Автоматизированное рабочее место рентгенолога “Аккорд”.
Выводы к главе IV.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Список литературы.
Приложение.
Введение.
Рентгенодиагностическая техника, в настоящее время, как и прежде, является доминирующей в диагностике заболевний человеческого организма. Несмотря на бурное развитие новых видов интроскопии (KPT, МРТ, УЗ, ИК -диагностика, эндоскопия) до сих пор более 60% диагнозов, устанавливается или подтверждается с помощью рентгенологических исследований. При этом более 80% надфоновой генетически значимой дозы облучения человечества приходится на рентгенодиагностические исследования.
Основной задачей развития современной медицинской рентгенотехники остается проблема максимально возможного снижения дозы облучения при сохранении, а по возможности и при увеличении диагностически существенной информации.
К моменту начала настоящей работы в этой области техники все традиционные методы снижения лучевой нагрузки были практически исчерпаны: во всех методах диагностики (исключая флюорографию) был почти достигнут принципиальный физический предел снижения дозы, определяемый квантовыми флюктуациями рентгеновского излучения.
Новый подход, заключающийся в переходе от аналоговых к дискретным компьютерным средствам формирования рентгеновских изображений, позволяет в ряде случаев преодолеть, или точнее отодвинуть этот предел при существенном повышении диагностических возможностей. А при замене пленочной флюорографии при профилактических исследованиях легких на цифровую появляется возможность приблизиться к физическому пределу.
В восьмидесятых годах в нашей стране были сделаны попытки построить первые цифровые рентгенодиагностические системы [1,2,3], которые, однако, не выходили за рамки компьютерных автоматизированных рабочих мест, обеспечивающих апостериорную цифровую обработку или запоминание рентгеновских изображений [4], полученных в аналоговой форме на обычных рентгеновских аппаратах. Единственной законченной разработкой, выполненной специально для цифровой рентгенографии, являлась сканирующая рентгеновская установка для цифровой рентгенографии МЦРУ “Сибирь”, созданная ИЯФ им. Будкера в Сибирском филиале АН СССР, с оригинальной линейкой ксеноновых детекторов [5]. При значительном снижении дозы и расширении динамического диапазона эта система в принципе не способна бьща обеспечить пространственного разрешения выше 0,9 мм 4 и обеспечивала лишь ограниченное применение.
За рубежом были созданы цифровые системы для субтракционной ангиографии, для цифровой рентгенографии с использованием “стимулированных” люминофоров и селеновых барабанов [6], для импульсного “цифрового” просвечивания. К этому же времени, или несколько раньше Нудельманом (США) были разработаны некоторые общие теоретические аспекты перехода к цифровым системам формирования медицинских

изображений [7,8,9]. Принципы, разработанные Нудельманом, были основаны на использовании все тех же традиционных УРИ и стандартных телевизионных систем с видиконами и изоконами в качестве телевизионных трубок.
Между тем, в последние годы бурно развиваются новые типы одно и двумерных детекторов излучения, основанных на использовании т.н. приборов с зарядовой связью - ПЗС-линеек и ПЗС-матриц, обладающих рядом принципиальных особенностей.
Наиболее актуальной для России в настоящее время является замена малоинформативной высокодозной пленочной флюорографии легких на малодозовые цифровые исследования. Эта задача особенно важна в связи с угрожающим ростом туберкулеза. В свете этого требуют нового осмысления методы измерения характеристик цифровых изображений, дозовых и радиационных параметров РДА.
Для создания отечественных флюорографических рентгеновских аппаратов с цифровой регистрацией изображения необходимо решить следующие задачи:
- провести анализ возможностей современных средств цифрового детектирования рентгеновских изображений и сформулировать требования к детекторам для получения медицинских изображений в цифровой форме для профилактических исследований грудной клетки;
- исследовать градационные, динамические и пространственные характеристики цифровых медицинских изображений с целью определения необходимых характеристик рентгеновских аппаратов для цифровой рентгенографии ;
- исследовать количественные характеристики рассеянного рентгеновского излучения от различных медицинских объектов и разработать компьютерные программы для компенсации его вредного влияния;
- исследовать зависимость минимальной необходимой дозы облучения от заданных параметров цифрового рентгеновского изображения;
- разработать принципы построения рентгенодиагностических комплексов для цифровой рентгенографии;
- провести медицинские исследования разработанных комплексов и разработать рекомендации по их применению.
Научно-практическая значимость работы заключается в том, что ее результаты нашли применение в разработанных НПЦ МР совместно с ЗАО “Амико” двух малодозовых цифровых флюорографах “ФМЦ-Хе-125” и “ФМПЦ-81-125”, в созданном ЗАО “Амико” и филиалом электротехнического института (г.Истра) среднечастотного рентгеновского питающего устройства УРП-СЧ -.“Амико”, а также в разработке ЗАО “Амико” аппарата - приставки для цифровой флюорографии АПЦФ-01 -“Амико”.
Работа состоит из четырех глав, введения, заключения, библиографии и приложений с актами внедрения. По работе опубликовано 8 статей. Результаты доложены на трех Всейроссийских симпозиумах, разработанные в рамках работы изделия демонстрировались на семи международных выставках: в Дюссельдорфе, 1997,1998 годах, в Софии в 1998г, в Москве (Здравоохранение-98, Медтехника-98, Медицина для Вас, 1997), в С.Петербурге (Больница-98).

Источником шума в медицинских рентгенопреобразующих системах, помимо аппаратных шумов детекторов и последующей электроники, важную роль играет квантовый шум излучения, поскольку задача минимизации дозы облучения является доминирующей. Как известно, шум обратно пропорционален корню квадратному от числа квантов. Соответственно, входной шум пиксела 'И вх. ш.:

вх. ш. = V N вх.,' (2.13.)
N вх. - число входных квантов на пиксел за время экспозиции.
Общий шум системы есть корень квадратный из суммы квадратов отдельных составляющих шума.
£ Ч> = вх 2Ш + Т27” + ЧТш (2.14.)
где Tim, ЧЧщ, Ч'пш - шумы элементов системы преобразования.
Если необходимо с достаточно высокой вероятностью обнаружить требуемое количество квантов в заданном динамическом диапазоне (при суммарном шуме системы 'Кеш), необходимое количество квантов составит:

N = ЧСШ - аш (2.15.)
где Ч'аш - аппаратный шум (для ПЗС-матрицы шум считывания в электронах).
В соответствии с уравнением (2.15.), чем более высокого контрастного разрешения требуется достигнуть, тем менее существенным становится вклад аппаратного шума, но общее требуемое количество квантов возрастает в квадратичной зависимости. Количество фотонов на пиксел в ПЗС-матрице определяется глубиной потенциальной ямы в матрице и тем больше, чем больше размер пиксела, достигающий (см. гл.1) 27 мкм. Динамический диапазон в таких системах может составить до 16 бит., что соответствует отношению сигналов в 65000, и с избытком обеспечивает все медицинские требования современной рентгенодиагностики. Указанные значения не учитывают снижение динамического диапазона входными и оптическими узлами системы из-за рассеяния фотонов и рентгеновских квантов, переотражения в оптических средах.
В современных ПЗС-матрицах динамический диапазон обеспечивается с линейностью на уровне 1 %.
Вы всегда можете написать нам и мы предоставим оригиналы страниц диссертации для ознакомления

Рекомендуемые диссертации данного раздела