Современные возможности и перспективы использования

Современные возможности и перспективы использования
отечественных цифровых рентгенографических установок
в лечебно-профилактических учреждениях
И.Б. Белова, В.М. Китаев*
Медицинский институт Орловского государственного университета, *Институт повышения
квалификации врачей ФУ "Медбиоэкстрем" МЗ РФ, Москва
Modern Possibilities and Prospects of Application of Domestic Digital X-Ray Equipment in
Hospitals and Dispensaries I.B. Belova and V.M. Kitaev The article presented the experience of
application of low-doze digital roentgenography. The results of the control examination of 73 848
patients of the tuberculosis risk group and the results of diagnostic investigations of 2988 patients of
hospitals, city polyclinics and the Central Hospital of Orlov Region were analyzed. It was
demonstrated that a small-dosed digital roentgenography could be applied as a screening
fluorographic examination and, besides, be used as an original diagnostic method, in the first place,
for lung diseases. The problems of organization of the work of X-ray room, provided with the digital
eguipment, were discussed.
Неблагоприятная эпидемиологическая ситуация по туберкулезу в России за последние
годы оценивается как "угроза эпидемии" с возрастающей ролью экзогенной суперинфекции.
Все основные показатели сохраняют тенденцию к увеличению [4]. Согласно прогнозу,
показатель заболеваемости, составивший в 2000 г. 97,5 на 100000 населения, к 2010 г. может
увеличиться до 191,0. Угрожающий характер принимает эпидемиологическая ситуация,
связанная с туберкулезом в учреждениях уголовно-исполнительной системы. Столь же
неутешительную картину представляет статистика другого грозного заболевания - рака
легкого. В структуре заболеваемости населения России злокачественными заболеваниями рак
легкого занимает первое место и составляет 14,7%.
Резкое ухудшение своевременного выявления туберкулеза и рака легкого происходит на
фоне значительного сокращения в последние годы проверочных флюорографических
осмотров, главным образом, по причине устаревшего парка рентгеновских флюорографов. В
этой связи создание отечественных рентгенографических установок для исследования легких,
работающих при низких дозовых нагрузках и обладающих новыми диагностическими
возможностями, становится задачей государственной важности.
Отечественное приборостроение на сегодня создало несколько разновидностей
рентгеновских установок, которые по техническим и дозовым характеристикам значительно
превосходят пленочные флюорографы. Это цифровые рентгеновские аппараты, в основу
которых положен принцип регистрации изображения не на рентгеновскую пленку, а на
матрицу высокочувствительных детекторов с последующей компьютерной обработкой
изображения. Каждый из предлагаемых сегодня цифровых аппаратов имеет свои достоинства
и недостатки, но для всех характерно снижение лучевой нагрузки, улучшение
диагностических возможностей, оптимизация хранения, архивирования и передачи
изображений [1].
Рентгенологические исследования с применением цифровой аппаратуры завоевывают все
более прочные позиции в практическом здравоохранении. Вместе с тем, перспектива
широкого использования цифровых систем для исследования легких ставит перед
рентгенологами ряд вопросов.
Во-первых, не изучено их практическое использование. Отсутствует широкий анализ
возможностей метода в проведении проверочных осмотров населения, и не изучена его
эффективность в выявлении различных заболеваний легких при проверочных осмотрах.
Цифровая рентгенография - новое направление в рентгенологии, поэтому чрезвычайно важно
изучение методических особенностей организации проверочных осмотров в стационарных и в
передвижных условиях. Ответы на эти вопросы необходимы для принятия решения о темпах и
масштабах замены пленочных флюорографов на цифровые рентгенографические установки.
Во-вторых, цифровое изображение имеет ряд присущих только ему качеств. Это
дискретность, большой динамический диапазон и высокое разрешение по контрастности.
Перечисленные свойства, безусловно, накладывают определенные особенности на
рентгенологическую семиотику заболеваний легких, которые необходимо изучить и
учитывать при анализе цифровых изображений. Требуют уточнения данные о
пространственном разрешении метода, лучевой нагрузке на пациента при исследовании.
Весьма интересно сравнение фактических возможностей обычной пленочной рентгенографии,
флюорографии и цифровой рентгенографии легких. Противоречивы взгляды на
диагностическую эффективность математической обработки цифрового изображения.
В-третьих, совершенно не определен круг применения цифровых рентгенографических
установок в лечебных учреждениях. В связи с неудовлетворительным состоянием в стране
парка рентгенодиагностических аппаратов представляется заманчивым использовать
малодозовые цифровые рентгенографические установки (МЦРУ) не только для проверочных
осмотров, но и для диагностических исследований в поликлиниках и стационарах. Требуется
разработка практических рекомендаций о наиболее рациональном использовании цифровой
рентгенографии.
Таблица 1. Дизайн научного исследования, количественный состав изученных групп.
Цель исследования
Изучение возможностей МЦРУ Сибирь-Н при
проведении проверочных осмотров в
стационарных условиях
Изучение возможностей МЦРУ Сибирь-Н при
проведении проверочных осмотров в условиях
работы передвижного кабинета
Сравнение возможностей МЦРУ Сибирь-Н и
флюорографа 12Ф7
Изучение особенностей цифрового изображения
и возможностей МЦРУ Сибирь-Н в диагностике
неспецифических воспалительных заболеваний
Изучение особенностей цифрового изображения
и возможностей МЦРУ Сибирь-Н в диагностике
различных форм туберкулеза органов дыхания
Изучение особенностей цифрового изображения
и возможностей МЦРУ Сибирь-Н в диагностике
рака легкого и других образований
Изучение возможностей МЦРУ Сибирь-Н в
наблюдении за динамикой патологических
процессов
Изучение возможностей МЦРУ Сибирь-Н в
диагностике заболеваний внелегочной патологии
Методика и материал научного
исследования
Проверочные осмотры МЦРУ Сибирь-Н
групп риска по заболеванию
туберкулезом, проведенные в ООПТД
Проверочные осмотры передвижной
цифровой установкой КП7-РЦ групп
риска по заболеванию туберкулезом
Анализ результатов проверочных
осмотров флюорографом 12Ф7 групп
риска по заболеванию туберкулезом
Больные поликлиник и ООПТД
Количество
обследованных
73848
1500
9320
1901
Больные ООПТД
462
Больные ООПТД и ОООД
199
Больные ООПТД
472
Больные стационаров и поликлиник
области
261
Таблица 2. Частота выявления заболеваний при проверочных осмотрах МЦРУ СИБИРЬ-Н в
ЛПУ Орловской области.
Всего
осмотрено лиц
Год
1999 30939
2000 42909
Всего 73848
Взято
на контроль
Выявлено заболеваний
рак
туберкулез
прочие*
Ложноположительные
абс.
%
абс.
%
абс.
%
абс.
%
абс.
%
611
966
1577
2,0
2,3
2,1
9
35
44
0,03
0,09
0,06
36
111
147
0,12
0,26
0,19
190 (+185)
227 (+357)
417 (+532)
0,61
0,53
0,56 (0,7)
191
236
427
0,62
0,55
0,57
* В скобках указано количество рентгеноположительных результатов.
Таблица 3. Сопоставление результатов проверочных осмотров населения цифровым
флюорографом и пленочным флюорографом 12Ф7.
Тип
Всего
аппара обследовано,
та
абс.
Впервые выявлено заболеваний легких
Рентгенопол
ожительные, Брак абс.
абс.
(%)
Взято на
контроль
абс.
%
всего
абс.
%
туберкулез
абс.
%
рак
абс.
%
ИП
ЛП
МЦРУ
9000
278
3,1
81
0,9
59
0,70
2
0,02
126
72
-
12Ф7
9320
1050 11,3
122
1,3
34
0,36
14
0,15
46
91
811 (8,7%)
Обозначения: ЛП - ложноположительные, ИП - истинноположительные.
Изучение данных проблем составило основу деятельности Научно-практического центра,
созданного в 1998 г. на базе Орловского областного противотуберкулезного диспансера при
участии практических врачей ЛПУ и медицинского института Орловского государственного
университета. Мы изучили опыт эксплуатации малодозовых цифровых рентгенографических
установок сканирующего типа в 11 лечебно-профилактических учреждениях Орловской
области. Только за последние два года в ЛПУ Орловской области выполнено 103001 цифровое
исследование, из них: органов грудной полости - 94124 (диагностических - 20240,
профилактических - 73884). Сведения об обследованных нами группах больных и их
количестве представлены в табл. 1.
Изучение особенностей плановых проверочных осмотров цифровой установкой и их
эффективности проводили на основе анализа обследований 73848 лиц, составляющих группы
риска по заболеванию туберкулезом (табл. 2).
При этом использовался сравнительный метод и метод экспертного анализа возможностей
цифровой рентгенографии и пленочных рентгенографии и флюорографии в отображении
нормальных и патологических структур грудной полости. Проводилось изучение
эффективности цифровой рентгенографической установки посредством вычисления точности,
чувствительности и специфичности. Эффективность проверочных осмотров цифровой
установкой в условиях передвижного кабинета изучалась при обследовании 1500 лиц
контингента женской исправительной колонии.
Анализ проведенных 73848 проверочных исследований показал, что за 2 года было
обнаружено 147 различных форм туберкулеза, 44 случая рака легкого, 417 пневмоний и
прочей патологии. В 532 случаях изменения на изображениях грудной полости были
обусловлены остаточными изменениями перенесенных заболеваний легких, отображением
консолидированных переломов ребер, аномалиями; в 427 - различными вариантами строения
легких и грудной стенки.
Сопоставление результатов проверочных осмотров на цифровой рентгенографической
установке с результатами флюорографии, проводимой на флюорографе 12Ф7, показало
значительное преимущество цифрового метода (табл. 3). Так, при примерно равном
количестве обследованных при осмотре цифровой установкой на контроль взято 278 лиц
(3,1%), а на флюорографе - 1050 (11,3%). Этот факт объяснялся следующими
обстоятельствами.
Во-первых, технический брак при обследовании на цифровой рентгенографической
установке практически полностью отсутствовал, в то время как при пленочной флюорографии
он встречался в 8,7%.
Во-вторых, ни у одного из обследованных на флюорографе тучных пациентов или у лиц с
астенической конституцией не удавалось получить изображения удовлетворительного
качества. Все это неизбежно приводило к необходимости повтора рентгеновского
обследования или к пропускам возможной патологии.
Изучение особенностей эксплуатации МЦРУ СИБИРЬ-Н показало, что ни в одном из
цифровых кабинетов области объем выполненных проверочных исследований не приближался
к рассчитанной нами теоретической пропускной способности установки. Это позволяет
утверждать, что интенсивность поступления обследуемых лиц ни в одном случае не
превышала потенциальную пропускную способность аппарата, а возможности ЛПУ по
проведению проверочных осмотров в несколько раз превышают фактическую загрузку
кабинетов. Оценивая пропускную способность кабинета, очень важно учитывать возможность
организации работы с выдачей заключений непосредственно после выполнения снимка. Такая
организация позволяла экстренно принимать решения по каждому случаю выявления
патологии и сразу же приступать к их реализации.
Возможность выполнения дополнительных исследований сразу же после первичного
осмотра давала существенную экономию трудовых затрат и высвобождала рентгенолаборанта
для выполнения работы по обследованию других больных, а также способствовала экономии
времени пациента.
Таким образом, с учетом времени получения окончательного результата обследования,
преимущество цифровой рентгенографии перед пленочной флюорографией по пропускной
способности неоспоримо, как и по целому ряду других организационных моментов.
Сравнение организационных особенностей проведения пленочной и цифровой флюорографии
проведено ниже:
Пленочный флюорограф
Цифровая рентгеновская установка
Необходимость наличия флюорографической Нет
пленки и кассет
Выбор неправильных данных экспозиции, Неправильный первоначальный рабочий алгоритм может
ошибки в обработке пленки ведут к браку и быть исправлен постпроцессорной обработкой, отсутствие
повторениям исследований
брака
Затраты на ручной труд
Отсутствие ручного труда
Распознавание изображений после экспозиции Сведения о пациенте вводятся через рабочий список, или
требует приспособлений для маркировки штрих-код, или с клавиатуры один раз и после этого
кадров, пленки
являются составной частью цифрового изображения (базы
данных)
Для получения флюорографического изоб- Изображение появляется на мониторе для просмотра через
ражения в среднем требуется несколько часов
несколько секунд
Дообследования
проводятся
в
течение Можно приступать к дообследованию сразу после получе-
последующих дней
Необходима фотолаборатория
Доставка пленки рентгенологу для чтения и
консультации требует времени
Для хранения пленки нужен централизованный или локальный архив, занимающий
много пространства
Хранение пленки требует интенсивной работы
по доставке и откладыванию пленок
рентгенологами, возвращению в архив, при
этом изображения часто теряются
ния изображения
Нет
Передача изображений может выполняться электронным
путем или программным обеспечением
Цифровые изображения могут храниться компактно в
комнате, где находится аппарат
Цифровые
изображения
могут
дублироваться
и
обеспечивают быстрый и удобный доступ через рабочие
станции одновременно нескольким врачам, потеря
снимков больше не является проблемой
Сравнение возможностей цифровых изображений, пленочных рентгенограмм и
флюорограмм в выявлении нормальных анатомических структур и патологических
рентгенологических симптомов, проведенное методом экспертного анализа, показало, что
изображение, получаемое МЦРУ СИБИРЬ-Н, несмотря на невысокое пространственное
разрешение, имеет преимущество, которое проявляется в превосходном разрешении по
контрастности в широком динамическом диапазоне. Данные литературы и наши исследования
убедительно показывают, что при исследовании легких эта особенность успешно
компенсирует малое пространственное разрешение некоторых цифровых систем и позволяет
выявлять изменения, недоступные обычным рентгенологическим методам [2, 3].
Возможности цифровой рентгенографической установки в диагностических исследованиях
определяли при обследовании 2988 больных стационаров, городских поликлиник и ЦРБ.
Изучали особенности цифрового изображения неспецифических воспалительных заболеваний
легких, туберкулеза, опухолей и другой патологии. При этом проводили сравнительную
оценку диагностических возможностей цифровых изображений и пленочных рентгенограмм,
выполненную методом экспертной оценки с использованием критерия Х2.
В табл. 4 представлены результаты проводимого нами сравнения возможностей цифрового
исследования и обзорной полноформатной рентгенографии на примере выявления очаговых
изменений в легких. В данном случае при условии 95% надежности критическое значение
критерия Х2 при сравнении двух методов по одному признаку составляло 3,841, а по
совокупности признаков - 19,675. Суммарный критерий Х2 (по совокупности признаков)
показал значительные различия между обзорной рентгенограммой и цифровым изображением.
В первую очередь это касалось превалирования на цифровых изображениях четкого контура
очаговых теней малой интенсивности. Кроме того, на цифровых изображениях надежнее
выявлялось количество очаговых теней, их распространенность.
Лучше выявлялись изменения со стороны легочного рисунка и реактивные плевральные
изменения. Указанные преимущества объясняются особенностями цифрового изображения на
МЦРУ СИБИРЬ-Н, к которым относятся высокая контрастная чувствительность (не более
1%) и большой динамический диапазон (более 480). В наших наблюдениях это позволяло
различать на цифровых изображениях (рис. 1): малоинтенсивные плохоочерченные очаги на
фоне усиленного легочного рисунка в местах, типичных для локализации начальных
проявлений туберкулеза, определять плохоочерченные очаги в зонах динамической
нерезкости, далеко не всегда обнаруживаемые на обзорных рентгенограммах.
В диагностике туберкулеза внутригрудных лимфатических узлов такое же сравнение
показало, что по совокупности различных признаков критерий Х2 определил равнозначность
обзорной рентгенограммы и цифрового изображения (значение Х2 не превысило
критическое). В то же время уверенное обнаружение мелких петрификатов во внутригрудных
лимфатических узлах являлось важным преимуществом цифрового изображения.
Сравнение возможностей двух методов в выявлении инфильтративных изменений
показало существенные различия: суммарное значение критерия Х2 значительно превысило
критическое значение данного показателя для 11 степеней свободы. На цифровых
рентгенограммах более надежно выявлялась неоднородность затемнения, более уверенно
обнаруживались полости распада в инфильтрате (рис. 2), большее количество очагов отсевов,
как в окружающей легочной ткани, так и в противоположном легком.
В диагностике шаровидных теней на примере туберкулемы критерий Х2 также выявил
значительные различия между обзорной рентгенограммой и цифровым изображением. Это
проявлялось в более точном измерении на цифровых рентгенограммах размеров туберкуломы.
Более надежно выявлялись обызвествления и распады в ней (рис. 3), а также очаги отсевов
вокруг и в противоположном легком.
Сопоставление рентгенологических признаков периферического рака легкого на
рентгенограммах и цифровых изображениях показало, что, не смотря на относительно малое
пространственное разрешение МЦРУ СИБИРЬ-Н (1,8 пар линий/мм), ожидаемое
уменьшение выявления на цифровых изображениях признака лучистости по контуру
образования (симптом "заходящего солнца") статистически значимо не подтверждалось.
Таблица 4. Частота обнаружения рентгенологических признаков очагового туберкулеза на
пленочных рентгенограммах (ПР) и цифровых изображениях (ЦИ).
Частота обнаружения
(в абсолютных
числах) п = 38
Рентгенологические признаки
Критерий Х2
(критическое
значение 3,841)
Распространенность очагов (количество сегментов) один
ПР
16
ЦИ
13
0,31
два и более
Контуры очагов четкие
размытые
Интенсивность малая
средняя
высокая
Легочный рисунок усиление,
19
9
23
25
11
2
28
25
38
25
11
2
28
0,82
17,89
23,00
0,00
0,00
0,00
0,00
обогащение деформация
10
10
0,00
Плевральные изменения отсутствуют
29
14
5,23
14
3,20
50,455
6
выражены
Критерий Х2 по совокупности признаков (критическое значение 19,675)
Рис. 1. Очаговый туберкулез легких. Справа в верхней доле определяются мелкие и
средних размеров малоинтенсивные очаги на фоне усиленного и обогащенного легочного
рисунка.
Рис. 2. Пневмония. Слева в язычковых сегментах определяется неоднородная
инфильтрация легочной ткани, отчетливо различимы множественные мелкие деструкции;
левый корень расширен, в то же время структура его дифференцируется.
Пространственное разрешение МЦРУ СИБИРЬ-Н в сочетании с высокой контрастной
чувствительностью не препятствует отчетливой визуализации нежных линейных теней
лимфангоита (рис. 4). Благодаря широкому динамическому диапазону и высокой контрастной
чувствительности на цифровом изображении с большим постоянством выявлялась
неоднородность в структуре тени опухоли, эктазированные бронхи, признаки
многоузловатости и мультицентричного роста, множественные мелкие, плотные включения.
В диагностике центрального рака легкого широкий динамический диапазон цифрового
изображения позволял легче обнаруживать участки легкого с повышенной прозрачностью (что
характерно для вентильной эмфиземы) или пониженной прозрачности (для гиповентиляции).
Отчетливо выявлялась тень раковой опухоли на фоне ателектаза (рис. 5). В некоторых случаях
имелась возможность без томограммы визуализировать пораженный опухолью долевой бронх,
дифференцировать структуру корней легких, состояние просветов крупных бронхов.
Большой динамический диапазон всегда позволял сквозь цирротическую или
ателектазированную ткань различать деструкции и каверны или структуру содержимого в
плевральной полости (рис. 6). Эта же особенность помогала выявлять и изменения в легких, и
увеличенные внутригрудные лимфатические узлы и петрификаты в них, особенно
парааортальной и бифуркационной групп, что важно в детской практике, а также
обнаруживать патологические образования средостения.
Важно подчеркнуть, что достоинства цифрового изображения проявляются только при
анализе его на мониторе. "Твердая копия" не может передать весь объем информации,
содержащейся в цифровой матрице, и служит лишь документальным подтверждением
выводов, сделанных рентгенологом при анализе "живого" изображения.
Рис. 3. Туберкуломы. Слева в S1-2 верхней доли определяются две туберкуломы;
отчетливо видна неоднородность в их структуре за счет распада и множественных мелких
обызвествлений.
Рис. 4. Периферический рак. Справа в верхней доле определяется периферическая
опухоль; пространственное разрешение МЦРУ СИБИРЬ-Н (1,8 пар линий/мм) в сочетании с
высокой контрастной чувствительностью не препятствует отчетливой визуализации нежных
линейных теней лимфангоита.
При наблюдении за динамикой патологических процессов в легких показано, что низкие
дозовые нагрузки при цифровой рентгенографии позволяли выполнять контрольные
исследования через 3-5 дней после начала, например, антибактериальной терапии при
пневмонии.
Не менее убедительными оказались результаты контрольных исследований при
различных формах туберкулеза легких. При динамическом наблюдении, например, за
инфильтративными формами при положительных результатах лечения на цифровых
изображениях мы наблюдали отчетливое уменьшение размеров инфильтрата, фрагментацию
его на очаги и их дальнейшее уплотнение, происходящее на фоне склеротической деформации
легочного рисунка, или формирование на месте инфильтрата туберкуломы.
Во всех наблюдениях изменения, определяемые на цифровых изображениях, не
требовали дополнительного выполнения контрольных пленочных рентгенограмм, а в ряде
случаев - и томограмм. Диагностические возможности цифровой рентгенографии и
минимальные дозовые нагрузки допускали проведение контрольных исследований с короткой
периодичностью, что, в свою очередь, помогало уверенно наблюдать динамику течения
заболеваний, позволяло распознавать ранние послеоперационные осложнения, избежать во
многих случаях радиационно емкой рентгеноскопии и своевременно вносить коррекцию в
лечение.
Изучая возможность применения МЦРУ СИБИРЬ-Н для диагностики патологии других
анатомических областей, мы не ставили задачу решения всего спектра вопросов данной
проблемы - она, безусловно, выходит за рамки одного научного исследования. Мы
ограничились изучением только принципиальной возможности использования МЦРУ
СИБИРЬ-Н в выявлении другой, внелегочной патологии. С этой целью мы изучали
возможности цифровой рентгенографии лишь тех областей, в которых, на наш взгляд,
преимущества изображения могут проявляться наиболее ярко, а недостатки не должны
существенно влиять на результат.
Проведенный анализ показал, что в круг возможных исследований, помимо грудной
полости, могут быть включены другие анатомические области, например функциональные
исследования позвоночного столба. Показания к исследованию этих анатомических областей в
каждом конкретном случае должны определяться врачом-рентгенологом с учетом
диагностических возможностей метода и поставленной перед каждым конкретным
исследованием цели.
Рис. 5. Центральный рак левого верхнедолевого бронха. На фоне ателектаза определяется
тень раковой опухоли, перекрывающая просвет пораженного опухолью долевого бронха.
Рис. 6. Правосторонний гидропневмоторакс. Справа определяется коллабированное
легкое (стрелки) с наличием воздуха и множественных горизонтальных уровней жидкости в
плевральной полости за счет частичного осумкования.
Таким образом, в системе комплексного лучевого исследования малодозовая цифровая
рентгенография должна принять на себя скрининговое флюорографическое обследование и,
кроме того, использоваться как самостоятельный метод диагностики, в первую очередь, при
заболеваниях легких. МЦРУ СИБИРЬ-Н может успешно функционировать в
поликлиническом звене и в стационарах при существующем штате рентгеновских кабинетов и
отделений. Однако переход на работу с цифровым изображением сопряжен с перестройкой
мышления, освоением новых профессиональных навыков и повышением компьютерной
грамотности медицинского персонала. Для полной реализации преимуществ цифровой
рентгенографии
необходима
соответствующая
техническая
оснащенность
рентгенологического кабинета.
Список литературы:
1. Блинов Н.Н., Варшавский Ю.В., Зеликман М.И. Цифровые преобразователи изображения для медицинской
радиологии // Компьютерные технологии в медицине. 1997. №3. С. 19-23.
2. Портной Л.М., Вяткина Е.И., Петухова Н.Ю. Место цифровой рентгенографии в улучшении диагностики
туберкулеза, рака легкого и патологии средостения // Вестник рентгенологии и радиологии. 1999. № 3. С. 1825.
3. Шурыгин В.П., Дергилев А.П., Черданцев А.Е. и др. Возможности цифровой рентгенографии в оценке
вентиляционной способности легких с помощью цифровой рентгенографии. Экспериментальная физиология,
гигиена и средства индивидуальной защиты // III Всесоюзн. конфер. М., 1990. С. 583.
4. Шилова М.В., Сон И.М. Эпидемиология туберкулеза в России //Туберкулез и экология. 1995. № 3. С. 8-10.