Розшифровка та аналіз показань томографа
Експертна система з розшифровки та аналізу показань томографа
У наші часи повсюдно все з великим темпом у всі сфери діяльності людства входять комп'ютерні технології. Лідируючі галузі з упровадження комп'ютерних технологій у побут людини є бухгалтерія, різні складсько-облікові програми. Темпи впровадження комп'ютерних технологій у нас у країні досить високі (за 1999 рік Україна посіла 1-е місце у світі за швидкістю впровадження комп'ютерних технологій), цьому є просте пояснення в нашій країні дуже багато кваліфікованих фахівців з комп'ютерних технологій, і поки не спостерігається нестача цих фахівців (як це спостерігається у розвинених країнах, наприклад, у США). Але не дивлячись на все сказане вище, медицина дуже відстає за впровадженням навіть найпростіших удосконалень, наприклад вся облікова інформація ведеться на папері (не кажучи про розробку та впровадження будь-яких експертних систем). Причини цього зрозумілі, практично вся медицина фінансується державою і буває лікарням не вистачає коштів на найнеобхідніші ліки, не кажучи вже і про впровадження комп'ютерних систем з обліку та аналізу, практично все медичне обладнання та програмне забезпечення до нього до нас надходить з-за кордону якість гуманітарної допомоги. А деякі приватні лікарні та поліклініки якщо і купують якесь програмне забезпечення, то купують його за кордоном, що коштує набагато дорожче, ніж коштувала б розробка у вітчизняних виробників, але й швидше ніж розробка у вітчизняних виробників. Я сподіваюся, що незабаром і медицину торкнеться комп'ютерного прогресу, тим більше що в багатьох медичних дослідженнях просто неможливо обійтися без комп'ютера і спеціального.програмного забезпечення щодо нього. У цій роботі я спробую запропонувати таку експертну систему, яка значно полегшила б і покращила роботу лікарів, яким доводиться працювати зі знімками з томографа.
Предметною областю в даному курсовому проекті є розшифровка та аналіз знімків отриманим томографом, а також розробка нових методів
розшифровки та діагностики знімків.
Історія відкриття та розвиток методу комп'ютерної томографії.
Становлення та розвитку рентгенівської комп'ютерної томографії (КТ) пов'язані з фундаментальними дослідженнями з математичної реконструкції об'єкта з набору множинних проекцій.
У 1962 році E.Kuhl і P.Edwards, використавши як джерело випромінювання радіоактивний 131I, зробили математичну реконструкцію для отримання трансаксіального зображення черепа. Результати цих досліджень надалі лягли основою розробки апаратів для емісійної комп'ютерної томографії.
У 1963 році А. Кормак в університеті Тафта (США) розробив математичний метод реконструкції головного мозку за допомогою рентгенівського випромінювання.
Аналогічні дослідження, незалежно від А. Кормака, проводилися G.N> Housnsfild (1967 -1971) у лабораторії фірми “EMI”. На підставі цих розробок у 1970 році було сконструйовано перший рентгенівський комп'ютерний томограф для дослідження головного мозку. Клінічні випробування комп'ютерного томографа, проведені в госпіталі Aktinson Motley спільно з нейрорентгологом J.A Ambrose (1961), показали можливість не лише отримання зображення головного мозку, але й визначення пухлинного вогнища та його взаємини з навколишніми ділянками мозку.
Перші результати експериментальних досліджень із застосування комп'ютера для дослідженняголовного мозку в 1972 р. було доповідано доктором J.A Ambrose на щорічному конгресі британських радіологів. І вже наступного року комп'ютерний томограф став функціонувати у клініці Меуо (США). Переконливі результати, отримані під час використання КТ у діагностиці уражень мозку, послужили стимулом до створення КТ на дослідження всього тіла. За два роки R.S. Lidley (1974) у національному біомедичному науковому центрі Джортаунівського університету розробив новий варіант комп'ютерного томографа для дослідження всього тіла. Ця установка, названа АСТА-сканер (Automatic Computerized Transverse Aksilar Scanner), почала серійно випускатися фірмою “Phizer medical system” (США). Клінічні випробування апарату, проведені в медичному шпиталі університету Міннесота (1975), показали широкі можливості КТ у виявленні уражень головного мозку та різних паренхіматозних органів людини. Створення комп'ютерних томографів стало великим досягненням науки і техніки, свідченням чого є присудження Нобелівської премії 1979 р. з медицини та біології вченим Cormak A. (США) та Hanusfild G. (Великобританія) за розробку та конструювання рентгенівського комп'ютерного томографа.
Успіхи, досягнуті за допомогою КТ у діагностиці різних захворювань, сприяли швидкому технічному вдосконаленню апаратів та значному збільшенню їх моделей. У 1980 р. лише США було зареєстровано 2030 томографів, кількість в розвинених країн (США, Японія, ФРН, Швеція та інших. ) становить від 18 до 22 апаратів на 1 млн. населення.
У нашій країні перший КТ для вивчення голови було розроблено в НДІ кабельної промисловості Мінелектротехпрому СРСР (1985) разом із НДІ неврології АМН СРСР.
Швидке технічне вдосконалення КТзначно підвищило ефективність та роздільну здатність методу в діагностиці різних захворювань та скоротило час сканування пацієнтів. Протягом 4-6 років великими фірмами США, Франції, Англії, ФРН, Японії були створені та надійшли в серійне виробництво три покоління рентгенівських комп'ютерних томографів. Якщо комп'ютерні томографи 1 покоління мали лише один детектор і час сканування одного зрізу товщиною 20-30 мм становило 5-6 хв, то томографи покоління були оснащені 16-60 детекторами і час сканування одного зрізу скоротилося до 2-3 хв.
Якісний стрибок зазнали комп'ютерів 3 та 4 поколінь. За наявності від 512 до 1400 детекторів та ЕОМ великої ємності час сканування одного зрізу (2-8 мм) зменшився до 2-5 с, що практично дозволило дослідити всі органи та тканини організму.
Новим досягненням у конструкції комп'ютерних томографів стало створення “спіральної” КТ, що дозволяє на основі безперервної ротації рентгенівської трубки та руху столу домогтися збільшення швидкості дослідження, підвищення роздільної здатності та покращення якості зображення.
Нині великі фірми США (“Picker”, “General Electric”) і Німеччини (“Siemens” і “Philips Medical Systems”) розпочали серійне виробництво спіральних КТ. Комп'ютери цього класу дозволяють проводити безперервне об'ємне сканування в межах 30-40 см анатомічного простору при затримці дихання, що забезпечує чітке диференціювання мінімального патологічного вогнища (пухлини метастази та ін), визначення стану печінкових проток з оптимальним використанням контрастної речовини.
Проведення за допомогою спірального КТ ангіографії із внутрішньовенним введенням контрастної речовини та можливість отримання тривимірного зображення судинвідкривають широкі можливості вивчення патології судинної системи (аневризми аорти, стеноз ниркових артерій, судинні анастомози, наявність внутрішньосудинних бляшок та стану кровообігу головного мозку).
Пристрій та загальні принципи роботи комп'ютерного томографа.
Сучасні рентгенівські комп'ютерні томографи виробництва різних фірм конструктивно мало відрізняються один від одного і складаються з 4 основних частин: 1) скануючої системи; 2) рентгенівська система; 3) пульта управління; 4) спеціалізованої ЕОМ.
Скануюча система включає рентгенівську трубку та детекторну систему. В апаратах 3 покоління рентгенівська трубка та детектори розташовані на одній рамі. Детекторна система складається з 256-512 напівпровідникових елементів чи ксенонових детекторів.
При скануванні пацієнта комплекс "Рентгенівська трубка - детектори" обертає навколо пацієнта на 360, 1, 0,5 і 0,25 градусів дає імпульсне випромінювання у вигляді віялоподібного пучка, що проходить через об'єкт, при цьому здійснюється реєстрація ослабленого випромінювання детекторної систем.
Усередині скануючої системи є отвір діаметром 50-70 см, в дорозі якого пацієнт під час сканування рухається транспортером столу.
Скануюча система за потреби може нахилятися вперед або назад на 20-25 градусів.
У комп'ютерних томографах 4 покоління детекторна система має від 1400 до 4800 детекторів, які розташовані на кільці на рамі. Під час сканування обертається довкола пацієнта лише рентгенівська трубка.
Стіл томографа складається з основи та рухомої частини, на якій кріпиться ложе-транспортер для укладання пацієнта. Горизонтальне переміщення пацієнта при скануванні здійснюється з пульта управління автоматичнорежимі. Підняття та опускання з переміщенням столу під час укладання пацієнта здійснюється від системи управління столу.
Рентгенівська система складається з трубки та генератора. Рентгенівська трубка потужністю 30-50 кВт працює в імпульсному режимі із частотою імпульсів 50 Гц при напрузі 100-130 кВт, силі струму 150-200 мА. Трубка має подвійне охолодження, сама трубка охолоджується олією, олія своєю чергою може охолоджуватися водою чи вентилятором. Крім того, анод трубки, що обертається, для захисту від перегріву зі зворотного боку покритий графітом. Поглинання м'якого компонента рентгенівського випромінювання здійснюється фільтрацією, трубці є коліматор для обмеження потоку випромінювання.
Високовольтний генератор - джерело живлення - працює в імпульсному режимі, забезпечує рентгенівську трубку напругою до 100-140 кВ і силою струму до 150-200 мА.