Содержание к диссертации
Введение
1 Рентгенодиагностика в маммологии 8
1.1 Проблемы современной маммологии 8
1.2 Методы диагностики в маммологии 14
1.3 Рентгеновская маммография 27
2 Физические основы микрофокусной маммографии 43
2.1 Особенности формирования изображения в микрофокусной рентгенографии 43
2.2 Резкость и контрастность в микрофокусной маммографии 52
2.3 Псевдообъемное изображение в маммографии 67
3 Технические аспекты микрофокусной маммографии 79
3.1 Двухэтапная микрофокусная маммография 79
3.2 Аппаратура для микрофокусной маммографии 94
3.3 Радиационная нагрузка в микрофокусной маммографии 106
Заключение 120
Список использованной литературы
- Методы диагностики в маммологии
- Рентгеновская маммография
- Резкость и контрастность в микрофокусной маммографии
- Аппаратура для микрофокусной маммографии
Введение к работе
Актуальность работы определяется тем, что, согласно данным Всемирной организации здравоохранения за 2014 год, из социально значимых заболеваний среди злокачественных опухолей у женщин на первом месте находится рак молочной железы (РМЖ), при этом число ошибок в его диагностике достигает 38%, а на первой стадии он выявляется лишь в 13% случаев. Очевидно, что ценность раннего выявления онкологических заболеваний заключается в том, что становится возможным обнаружить рак на первой стадии, когда он может быть эффективно излечен. В связи с этим чрезвычайно важно развитие как организационных мер (скрининговых обследований), направленных на обнаружение РМЖ на ранних стадиях, так и совершенствование диагностической аппаратуры.
Из применяемых в настоящее время методов диагностики РМЖ наиболее эффективным является рентгеновская маммография, однако существующая аппаратура не вполне удовлетворяет требованиям обнаружения признаков заболеваний молочной железы на самых ранних стадиях, поскольку на традиционных маммографах мелкие структуры молочной железы (например, микрокаль-цинаты и иные объекты с размерами в десятки микрон) не обнаруживаются.
Исследования ведущих российских ученых – Н. Н. Блинова (ст.), Л. В. Владимирова, Н. А. Карловой, Б. И. Леонова, Г. И. Прохватилова, Н. А. Рабухиной, Р. В. Ставицкого, М. Л. Таубина, Г. Е. Труфанова, А. Н. Черния и других заложили основу развития современной отечественной рентгенодиагностики, а работы Н. Н. Блинова (мл.), А. Ю. Васильева, А. И. Мазурова, Н. Н. Потрахова показали, что микрофокусная рентгенодиагностика позволяет принципиально повысить качество и информативность рентгеновских изображений. Поэтому проведение широкого круга исследований с целью создания метода цифровой микрофокусной маммографии представляется весьма актуальным.
Необходимость комплексного анализа факторов (рентгенооптических схем съемки, конструктивных особенностей и режимов работы аппаратов, а также радиационной нагрузки на пациентку), возникающих при переходе от традиционной маммографии к микрофокусной определила цель работы – исследование и разработку метода микрофокусной маммографии с прямым многократным увеличением изображения, позволяющего повысить информативность рентгенологических исследований молочной железы.
Для достижения поставленной цели были решены следующие теоретические и практические задачи:
создана модель, позволяющая комплексно описать процесс формирования изображения молочной железы при реализации метода микрофокусной съемки с прямым многократным увеличением изображения;
проведен сравнительный анализ метода традиционной контактной маммографии и метода получения рентгеновских изображений молочной железы микрофокусной съемкой с прямым увеличением изображения;
проведена оценка резкости и контрастности микрофокусных рентгеновских снимков молочной железы;
дано описание эффекта псевдообъемного изображения в микрофокусной маммографии с прямым многократным увеличением изображения и показаны оптимальные для его проявления параметры съемки;
разработан метод двухэтапной микрофокусной маммографии, включающий на первом этапе получение общего обзорного снимка молочной железы, а на втором – увеличенного в 5-7 раз снимок отдельного участка («области интереса») молочной железы с большей детализацией;
проведены дозиметрические исследования с целью сравнения радиационной нагрузки на пациентку при традиционной маммографии и при использовании метода двухэтапной микрофокусной маммографии;
разработаны технические требования к аппаратуре для двухэтапной маммографии с прямым многократным увеличением изображения.
Объект исследования – современные рентгенодиагностические системы для маммографии.
Предмет исследования – методическое, инструментальное и программно-аппаратное обеспечение средств микрофокусной маммографии.
Методы исследования, применявшиеся для решения поставленных задач: комплексный анализ данных по современной рентгенодиагностической маммографической аппаратуре, создание физических и математических моделей для описания процессов рентгенографии в маммологии, проведение экспериментов на серийно выпускаемой и специально разработанной уникальной рентгенодиагно-стической аппаратуре. Для проведения теоретических исследований применялись современные методы математического анализа и моделирования, для проведения экспериментальных исследований использовались образцы аппаратуры, созданной в СПбГЭТУ в процессе выполнения работы при непосредственном участии автора. Полученные в ходе проведения исследований данные согласуются с теоретическими и экспертными, что подтверждает достоверность результатов работы.
В процессе работы были получены новые научные результаты:
математическая модель, описывающая влияние режимов микрофокусной съемки с прямым многократным увеличением изображения на качество рентгеновского маммографического изображения;
данные сравнительного анализа результатов традиционной и микрофокусной маммографии, при этом для каждого метода определены наиболее важные факторы, влияющие на качество получаемого изображения;
- математическое описание эффекта псевдообъемного изображения в мик
рофокусной маммографии с прямым многократным увеличением изображения;
метод микрофокусной рентгенографии молочной железы, включающий получение обзорного (контактного) снимка с последующим дополнительным исследованием отдельных участков железы с прямым многократным увеличением изображения;
данные по радиационной нагрузке на пациентку при реализации метода микрофокусной маммографии с прямым увеличением изображения;
комплекс требований к микрофокусным маммографам, позволяющим реализовать метод съемки с прямым многократным увеличением изображения.
Практическая значимость работы подтверждается тем, что:
разработан метод двухэтапной микрофокусной маммографии и требования к аппаратуре для его реализации, что, при условии его внедрения в клиническую практику, позволит повысить информативность маммографических исследований в масштабах страны;
научные результаты, полученные в процессе работы – метод двухэтап-ной маммографии, совокупность требований к аппаратуре, комплекс мер по обеспечению радиационной безопасности – стали основой ряда НИР и ОКР, проводимых в СПбГЭТУ.
В результате проведенных исследований на защиту выносятся следующие научные положения:
метод двухэтапной микрофокусной маммографии, включающий в себя получение первичного обзорного снимка и увеличенных в 5-7 раз изображений отдельных участков молочной железы, позволяет визуализировать структуры в 1,5-2 раза меньших размера и контраста, чем в традиционной маммографии и, тем самым, повысить выявляемость признаков патологий молочной железы;
для получения псевдообъемного изображения, наиболее полно отражающего форму, размер и взаиморасположение структур просвечиваемого объекта необходимо, чтобы он располагался на расстоянии от фокусного пятна, близком к среднему значению размера объекта в направлении просвечивания;
- диагностика с помощью метода двухэтапной микрофокусной маммографии в сравнении с традиционной контактной маммографией не приводит к повышению радиационной нагрузки на пациентку.
Испытания метода двухэтапной микрофокусной маммографии и экспериментальных образцов аппаратуры для его реализации осуществлялись при непосредственном участии автора.
Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс подготовки специалистов в области рентгенотехники на кафедре электронных приборов и устройств СПбГЭТУ и врачей-рентгенологов на кафедре рентгенологии и радиологии ВМедА.
Апробация работы проводилась на международных, всероссийских и региональных конференциях, съездах и научных форумах, среди которых VIII-XI Российско-Германские конференции по биомедицинской инженерии (2012-2015), Межрегиональные научно-производственные конференции «Лучевая диагностика в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии» (Москва, 2012-2015), Международный конгресс «Невский радиологический форум» (Санкт-Петербург, 2014), ХIII-ХVI Международные научно-технические конференции «Медико-технические технологии на страже здоровья» (Москва, 2011-2015), 64-70 научно-технические конференции, посвященные Дню радио (Санкт-Петербург, 2009-2015), Научно-практическая конференция «От традиций к инновациям. Лучевая диагностика. Перезагрузка» (Смоленск, 2014) и другие.
При участии автора разработаны микрофокусные рентгенодиагностиче-ские комплексы для различных областей медицины, которые демонстрировались на международных и всероссийских выставках, в том числе «Здравоохранение» (Москва, 2010-2012) и «Российский промышленник» (Санкт-Петербург, 2010-2014).
По теме диссертации опубликовано 27 печатных работ (из них 10 в рецензируемых научных изданиях), получены 4 патента на полезную модель и 4 свидетельства о регистрации программы для ЭВМ.
Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы (87 наименований) и 5 приложений. Основная часть работы изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 65 рисунков и 12 таблиц.
Методы диагностики в маммологии
Одним из основных признаков, позволяющих судить о возникновении патологических процессов в молочной железе, является появление в ней микрокальцинатов. Микрокальцинатами называют отложения кальция в тканях различных органов - таких, как молочные железы, почки, щитовидная железа и других. Обычно микрокальцинаты не прощупываются в толще молочной железы, однако легко распознаются при маммографии. В зависимости от того, как эти микрокальцинаты взаиморасположены, их формы, размеров и числа, врач может выбрать дополнительные методы исследования. Большие размеры микрокальцинатов обычно не характеризуют вероятность возникновения РМЖ, в то время как скопление мелких микрокальцинатов может говорить о чрезмерной активности клеток ткани железы. В большинстве случаев это связано с неопухолевыми процессами, но иногда может говорить и о наличии ранних стадий рака.
Форма, размер, количество и характер распределения микрокальцинатов при различных заболеваниях молочной железы отличаются большим своеобразием. По локализации в ткани молочной железы различают дольковые, протоковые и стромальные. При анализе обызвествлений оценивается их форма, размер, количество и характер распределения. По характеру распределения выделяют следующие микрокальцинаты: – сгруппированные (при объеме менее 2 куб. см); – линейные (микрокальцинаты формируют линию); – сегментарные (распределены в пределах одной дольки); – регионарные (распределены в пределах одной доли); – диффузные (распределены беспорядочно по всей ткани).
Микрокальцинаты при доброкачественных процессах характеризуются диффузным расположением, всегда более однородны и однообразны. Злокачественные новообразования характеризуются хаотичным расположением микрокальцинатов, малыми размерами (десятки микрометров), имеют различную форму (мелкоточечные, червеобразные, по типу «битого камня», «комочков ваты», «змеиной кожи» и т.д.). Зачастую, при раке молочной железы микрокальцинаты напоминают «пудру» [6]. Микрокальцинаты в молочной железе следует считать признаком РМЖ, но не абсолютно характерным для этого заболевания.
Тем не менее, именно наличие микрокальцинатов является одним из факторов, способствующих выявлению рака на ранних стадиях при проведении массовых периодических обследований, в частности, методами рентгеновской диагностики. Оценка эффективности скрининговых программ рентгенодиагностики в маммологии показывает, что смертность от рака молочной железы среди женщин, принимавших участие в скрининге, оказалась на 30%-50% ниже по сравнению с группами женщин, с которыми профилактика не проводилась [7, 8].
Снижением смертности от рака молочной железы характеризуются страны, проводящие в течение многих лет на государственном уровне общенациональные программы скрининга, включающего, наряду с рентгеновской маммографией, обучение женщин приемам самообследования, а также врачебное обследование молочных желез (осмотр, пальпация). Из-за недостаточного охвата населения современными профилактическими обследованиями в большинстве регионов Российской Федерации продолжается рост как заболеваемости, так и смертности от РМЖ.
Массовое проведение скрининговых обследований осуществимо лишь в странах, обладающих достаточно обеспеченной системой здравоохранения [9]. Для эффективного скрининга необходимы квалифицированные сотрудники маммографических кабинетов, способные должным образом оценивать неизбежные (в 4-12% случаев) рентгенонегативные опухоли молочных желез, а также опухоли «интервальные», выявляемые (в 15-25% случаев) в интервалах между обследованиями скрининга [10]. Ложноположительные и ложноотрицательные результаты маммографии составляют 5-25% и 10-25% соответственно. Проведение скрининговых обследований предполагает решение многих организационных задач – например, обеспечение финансирования, активного и добровольного участия в скрининге женской половины населения. Необходимо отметить существенные различия в психологии обследуемых в странах Западной Европы и Северной Америки и в Российской Федерации. В отличие от прагматичного отношения к своему здоровью на Западе, в России обследуемые зачастую не уделяют должного внимания состоянию здоровья, не осознают важности, значимости своевременной диагностики и лечения (в том числе и по стоимости затрат на обеспечение здоровья). Сохранение собственной жизни и здоровья – это важнейшая мотивация активного и добровольного участия в профилактических обследованиях и она не укрепляется в сознании средствами массовой информации (телевидение, радио и др.).
В настоящее время в России (кроме Москвы) отсутствует система маммографического скрининга. Причинами этого являются отсутствие необходимого для скрининга количества маммографов и недостаточное финансирование здравоохранения. Расчетное число маммографов составляет 12,0 на 1 млн. населения; фактическое – лишь 3,7. Стоимость маммографа соответствует 1-2 миллионам рублей, а расходуемых при маммографическом скрининге материалов – сотням тысяч рублей [9].
Рентгеновская маммография
В случае съемки с увеличением требования к источнику излучения определяются значением коэффициента увеличения и нерезкостью изображения, которая, в первом приближении, должна быть меньше размеров минимальной характерной детали изображения. Для медицинской диагностики, при анализе костной структуры с характерным размером детали 0.2 - 0.3 мм коэффициент увеличения изображения не превышает пяти раз. Следовательно, размер фокусного пятна должен составлять не более 0.1 мм или 100 мкм. В соответствии с действующим стандартом [49] рентгеновская трубка с размером фокусного пятна менее 100 мкм относится к классу микрофокусных трубок. Поэтому в современной медицинской рентгенодиагностике принято более полное определение способа съемки с увеличением изображения - микрофокусная рентгенография [50].
Широкие перспективы применения микрофокусной рентгенографии определяются несколькими факторами: снимки с увеличением изображения гораздо лучше передают мелкие детали изображения, микрофокусный источник излучения обеспечивает большую глубину резкости в процессе съемки, возможно повышение чувствительности приемника за счет использования элементов (пикселей) большего размера.
Следует отметить, что традиционная съемка принципиально также позволяет получить информацию о деталях объекта очень малого размера. Однако, для достижения высокой резкости рентгеновских изображений собственная разрешающая способность приемника изображения должна быть выше, чем минимальный размер детали, а искажения изображения должны быть исключены путем максимально возможного уменьшения расстояния «объект – приемник изображения» и увеличения расстояния «источник излучения – объект», что приводит к необходимости использования все более мощных источников излучения [51].
Исследования 80-х – 90-х годов прошлого века показали перспективность метода съемки с прямым увеличением изображения [52], однако несовершенство технологии не позволяло получать фокусное пятно малого размера, необходимое для достижения высокого разрешения на снимках при достаточной мощности трубки. Поэтому дальнейшее развитие рентгенографии пошло по пути совершенствования способа контактной съемки, то есть наращивания мощности рентгеновских трубок с целью обеспечения удовлетворительной резкости снимков за счет съемки с больших расстояний.
Для развития метода контактной съемки в маммографии, во-первых, необходимо использовать цифровые приемники с чрезвычайно малым размером пикселя, что неизбежно ведет к повышению радиационной нагрузки на пациентку, а, во-вторых – минимизировать влияние размеров молочной железы, что дополнительно подтверждает необходимость сильной компрессии при проведении исследований.
При этом необходимо учитывать, что увеличение мощности аппарата влечет за собой повышение тока рентгеновской трубки и, соответственно, размеров фокусного пятна, что необходимо для исключения перегрева анода. Повышение размеров фокусного пятна обуславливает дальнейшее увеличение фокусного расстояния и так далее.
При реализации метода микрофокусной рентгенодиагностики малое фокусное пятно источника излучения позволяет без потери резкости рентгеновского изображения уменьшить фокусное расстояние при съемке, что дает возможность снизить мощность источника излучения и размер фокусного пятна, одновременно повысив размер пикселя приемника. В результате общая чувствительность приемника изображения, используемого в схеме микрофокусной съемки, может быть повышена, а мощность источника излучения – дополнительно снижена.
Существенным недостатком микрофокусных источников является низкая интенсивность генерируемого излучения, обусловленная ограничениями мощности, поэтому в ряде областей медицины микрофокусная рентгенодиагностическая аппаратура пока не используется. Однако, благодаря проводимым в настоящее время в нашей стране разработкам оригинальных методик рентгенографии, указанный недостаток успешно преодолевается в стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, травматологии и некоторых других областях. Развитие микрофокусной рентгенографии с прямым многократным увеличением изображения в нашей стране началось с работ [37, 43, 47, 48, 52] и показало возможность применения данного метода в рентгенографии при травмах, для оценки костной структуры при метаболических заболеваниях скелета, в стоматологии, судебной экспертизе, педиатрии и т.д.
Долгое время возможность применения микрофокусной рентгенодиагностики в маммографии не рассматривалась ввиду традиционно специфических требований к маммографическим аппаратам, и, в первую очередь – к необходимости использования низкоэнергетичного спектра излучения. Как известно [52], микрофокусные источники излучения характеризуются малой интенсивностью рентгеновского излучения. Возможный путь ее увеличения при сохранении микронных размеров фокусного пятна – повышение напряжения на рентгеновской трубке и «ужесточение» спектра излучения. Таким образом, переход к микрофокусным источникам при этом приводит к снижению контраста изображения. Однако широкое внедрение цифровых систем регистрации рентгеновского излучения предоставляет большие возможности для обработки полученного изображения и позволяет преодолеть ограничения, накладываемые на микрофокусную рентгенодиагностику вследствие малой мощности микрофокусных аппаратов.
При этом малая потребляемая микрофокусными рентгеновскими аппаратами мощность тоже является их немаловажным преимуществом и проявляется в том, что для проведения рентгенодиагностических исследований в целом ряде областей медицины могут быть использованы рентгеновские аппараты, мощность которых на порядок ниже, чем аппаратов, используемых в стандартной рентгенографии.
Возможность снижения мощности обусловлена тем фактом, что критерием требуемой мощности рентгеновского аппарата является доза в плоскости приемника, необходимая для формирования качественного изображения.
Поскольку микрофокусная съемка не требует для обеспечения резкости большого расстояния между источником излучения и приемником, это расстояние может быть существенно снижено (снижение расстояния в три раза позволяет понизить мощность источника практически на порядок). Особенно ярко этот эффект проявляется при съемке относительно небольших объектов, содержащих мелкие детали строения – например, костную структуру в травматологии или микрокальцинаты при проведении маммографического исследования. При съемке таких малоконтрастных и небольших по размерам объектов выявляется еще одна особенность микрофокусной рентгенографии, которая также может быть использована в целях повышения информативности маммографических изображений – эффект фазового контраста.
Резкость и контрастность в микрофокусной маммографии
Работы, ведущиеся во многих странах на протяжении последних десятилетий в области создания маммографической аппаратуры, позволили сформулировать ряд требований к техническим и эксплуатационным характеристикам современных маммографов, которые на сегодняшний день должны обладать следующими параметрами: - наличие цифровой системы регистрации изображения; - применение автоматического контроля экспозиции с системой контроля качества снимка; - наличие возможности фильтрации первичного излучения различными фильтрами (Mo, Rh, Al) для обеспечения оптимального режима съемки и повышения качества регистрируемого изображения; - наличие автоматической системы компрессии молочной железы, с гарантированным автоматическим снятием компрессии и освобождением молочной железы при неисправности электропитания; - наличие источника излучения с мощностью в сотни и более ватт для снижения времени экспозиции; - диапазон регулируемых напряжений – от 20 до 40 кВ при этом в системе управления должен быть предусмотрен полный автоматический выбор параметров съемки (напряжение, ток и время экспозиции в зависимости от физиологических особенностей пациентки); - возможность плавной (или с малым шагом дискретизации) регулировки уставок напряжения и тока рентгеновской трубки; - малый размер фокусного пятна – не более 300 мкм для контактной съемки и порядка 50 мкм для съемки с увеличением; - наличие возможности подсоединения системы автоматической стереотаксической биопсии. С точки зрения микрофокусной маммографии необходимо предъявлять особенные требования к штативным устройствам. Штативные устройства для снимков молочной железы необходимо отнести к специализированным штативам.
В настоящее время имеется две системы маммографических штативов: для получения снимков в различных проекциях и для взятия биопсии на основании стереорентгенографических снимков.
На рисунке 3.12 приведена конструкция штатива для маммографии типа «Маммомаcт» фирмы «Siemens» (Германия), которая позволяет проводить снимки молочной железы под разными углами. Излучатель вместе с подставкой для пленки может перемешаться вертикально и поступательно, а также вращаться вокруг оси штанги. Кроме того, излучатель может перемешаться относительно приемника излучения.
Расстояние источник – приемник может быть фиксированным или изменяемым (для изменения параметров рентгенооптической схемы съемки). Вышеизложенные соображения позволяют сформулировать требования к трем основным составляющим разрабатываемого микрофокусного маммографа с возможностью прямого многократного увеличения изображения – микрофокусному источнику рентгеновского излучения, цифровому приемнику излучения и штативному устройству. Как известно, все современные источники излучения строятся по кабельным или моноблочным схемам [55]. В кабельной схеме источник содержит, по меньшей мере, три функционально отдельных высоковольтных узла – генераторное устройство, кабель, излучатель с трубкой и разъемы, обеспечивающие высоковольтную изоляцию межблочных соединений друг с другом. Указанный недостаток может быть устранен использованием моноблочного принципа построения источника. С этой целью высоковольтный узел генераторного устройства размещается внутри корпуса моноблока вместе с рентгеновской трубкой. При этом количество высоковольтной изоляции и обеспечивающих ее конструктивных элементов уменьшается втрое, а необходимость в высоковольтных разъемах исчезает принципиально. В целом конструкция источника упрощается и значительно снижаются его общие габариты и вес.
Однако основной вклад в массогабаритные характеристики современного источника независимо от того, какая схема построения источника используется, вносит высоковольтная изоляция и конструктивно-технологические решения по ее обеспечению. Поскольку мощность источников, используемых в современных маломощных микрофокусных аппаратах, составляет не более нескольких десятков ватт, сконструированы компактные «твердотельные» излучатели. Твердотельная изоляция при этом выполняет роль поддерживающих или фиксирующих конструктивных элементов генераторных устройств источников излучения. Для выбора и установки режимов работы рентгеновской трубки, а также их индикации используется специализированное микропроцессорное устройство. Многолетние исследования, проводимые авторским коллективом СПбГЭТУ, позволили добиться больших результатов в области создания малогабаритных микрофокусных источников излучения [73, 74]. На основе описанных конструкторских и технологических решений в СПбГЭТУ разработано семейство рентгеновских аппаратов РАП, предназначеных для решения задач промышленного просвечивания и специального контроля, медицинской диагностики и научных исследований. В состав аппарата входит источник рентгеновского излучения и пульт управления на основе микропроцессорного устройства. С помощью пульта управления
Микрофокусный рентгеновский аппарат серии Р осуществляется включение и выключение аппарата, выбор, установка и индикация режимов работы, вывод результатов самодиагностики. Также возможно управление работой аппарата от внешнего компьютера.
Аппаратура для микрофокусной маммографии
При этом время экспозиции (количество электричества мАс) выбирается так, чтобы статистическая погрешность измеренной величины не превышала 10%. Если время однократной экспозиции недостаточно (например, используются термолюминесцентные дозиметры), ее повторяют необходимое количество раз, фиксируя суммарное время экспозиции (суммарное количество электричества мАс). Если при проведении измерений на аппарате установлена величина анодного тока трубки, необходимо измерять мощность дозы рентгеновского излучения при работе аппарата в заданном режиме, а если установлена величина количества электричества (мАс), необходимо измерять дозу рентгеновского излучения за экспозицию.
Для получения радиационного выхода рентгеновского излучателя R по результатам проведенных измерений мощности поглощенной дозы D при анодном токе рентгеновской трубки I [мА] на расстоянии r [м] от ее фокуса следует использовать выражение:
На основании определенного радиационного выхода производится расчет дозы облучения пациентов при проведении медицинских рентгенологических исследований. На первом этапе определения эффективной дозы облучения пациентов необходимо рассчитать дозу Dnoe на поверхности молочной железы; где L - расстояние от фокуса трубки до поверхности съемочного столика, м; / - толщина молочной железы в состоянии компрессии, м; / - ток рентгеновской трубки, мА; t - время проведения исследования, мин.
Для определения эквивалентной дозы необходимо учесть коэффициент перехода кж от значения входной дозы на поверхности молочной железы к средней дозе в молочной железе и фактор «вредности» излучения (OR = 1 Зв/Гр. НЭКв=кж-соК-Впов[мЗв]. (3.6) Для оценки вклада в эффективную эквивалентную дозу облучения молочной железы необходимо значение средней эквивалентной дозы в молочной железе Нэкв умножить на взвешивающий фактор юг = 0,05. При оценке значения эффективной эквивалентной дозы Е для молочной железы облучения других органов от рассеянного излучения пренебрегают:
Учитывая вышеизложенное, можно определить дозу облучения пациентов при микрофокусной маммографии и сравнить ее с классическим способом съемки.
Тогда, с учетом приведенных выше данных эффективная доза облучения пациента за 1 снимок составит в случае микрофокусной маммографии – 1.7 мкЗв (что хорошо коррелирует с данными, полученными с использованием спектральной методики), а в классической маммографии – 6.3 мкЗв [86]. Таким образом, использование микрофокусной маммографии позволяет снизить эффективную дозу облучения пациентов при проведении исследований более чем в 3 раза.
Результаты, представленные в третьей главе позволяют утверждать, что метод микрофокусной рентгенографии молочной железы, включающий в себя получение обзорного (контактного) снимка с последующим дополнительным исследованием отдельных участков железы с прямым многократным увеличением изображения позволяет повысить информативность рентгенодиагностических исследований в маммологии.
Представленные снимки показывают, что метод двухэтапной микрофокусной маммографии, включающий в себя получение обзорного снимка и увеличенных в 5-7 раз изображений отдельных участков молочной железы позволяет повысить выявляемость признаков патологий.
Расчетные и экспериментальные данные по радиационной нагрузке на пациентку при реализации метода микрофокусной маммографии с прямым увеличением изображения показали, что реализация предлагаемой методики не ведет к повышению радиационной нагрузки на пациентку. Даже при реализации двухэтапной маммографии суммарная доза облучения пациентки за два снимка не превысит получаемой при традиционной съемке.
Кроме того, использование программного обеспечения для обработки снимков выявило еще один путь для снижения радиационной нагрузки на пациентку при проведении исследований – использование биннинга, то есть объединения информации с нескольких пикселей, что без потери разрешающей способности системы в целом возможно только при использовании микрофокусной съемки с увеличением.