автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.10, диссертация на тему:Исследование и разработка аппаратно-программных средств контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик рентгеновских компьютерных томографов

Iу

На правах рукописи

КРУЧИНИН СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ ОСНОВНЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК РЕНТГЕНОВСКИХ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТОМОГРАФОВ

Специальность 05.11.10. Приборы и методы для измерения ионизирующих излучений и рентгеновские приборы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2009

003472993

Работа выполнена в ФГУ «Всероссийский научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники» Росздравнадзора и Научно-практическом центре медицинской радиологии Департамента здравоохранения г. Москвы.

Научный руководитель: доктор технических наук Зеликман М.И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук Черний А.Н.

доктор технических наук, профессор Таубин М. Л.

Ведущая организация: НИИ Интроскопии МНПО «Спектр»

Защита состоится июня 2009 г. в <с/0» часов на заседании

диссертационного совета Д 208.001.01 при ФГУ «Всероссийский научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники» Росздравнадзора по адресу: 129301, Москва, ул. Касаткина, д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУ ВНИИИМТ Росздравнадзора.

Автореферат разослан «¿2» мая 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Метод рентгеновской компьютерной томографии является одним из самых информативных и востребованных среди различных направлений лучевой диагностики. В настоящее время в России эксплуатируется более 1000 рентгеновских компьютерных томографов (РКТ) различных конструкций, в частности, только в Москве в системе Департамента здравоохранения функционирует более 60 РКТ, а в ЛПУ, находящихся в подчинении различных ведомств, еще около 100 аппаратов. Помимо этого, постоянно идет переоснащение соответствующих отделений (кабинетов) путем замены старых аппаратов, выпущенных до 1998 года (в учреждениях департамента здравоохранения Москвы доля таких РКТ составляет примерно 45%), новыми многосрезовыми спиральными компьютерными томографами, что привело к новому направлению скрининга с помощью РКТ - томографии всего тела.

Рассматриваемое оборудование является достаточно сложным, потенциально представляет радиационную и электрическую опасность как для пациента так и для персонала кабинета РКТ, и поэтому для поддержания его в работоспособном состоянии необходимо предусматривать специальные меры, связанные с периодическим контролем соответствующих параметров и характеристик.

К настоящему времени не существует отечественных промышленных образцов РКТ, также не существует единого аппаратно-программного комплекса для контроля РКТ различных конструкций, выпущенных зарубежными производителями. Поставляемые же совместно с РКТ тест-объекты не предназначены для комплексной оценки аппарата (они используются лишь для его настройки и периодической калибровки), а функции контроля отдельных параметров и характеристик РКТ возложены на отдельные сервисные модули штатного программного обеспечения (ПО).

з

Таким образом, разработка отечественного аппаратно-программного обеспечения для контроля РКТ, которое позволило бы осуществлять эксплуатационный контроль оборудования с использованием единых методов и средств и, таким образом, обеспечивать радиационную безопасность пациентов и персонала, а также высокое диагностическое качество исследований, является актуальной задачей.

Теоретической и методической базой данной работы послужили труды ведущих ученых и специалистов - H.H. Блинова, Э.И. Вайнберга, Ю.В. Варшавского, JI.B. Владимирова, М.И. Зеликмана, В.В. Клюева, Б.И. Леонова, Р.В. Ставицкого и ряда других.

Цель и основные задачи исследований. Основная цель диссертационной работы заключается в исследовании, разработке и внедрении в клиническую практику аппаратно-программных средств для обеспечения технического контроля РКТ с момента инсталляции в ЛПУ и на протяжении всего времени его эксплуатации.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные научно-технические задачи:

1. Провести анализ и обосновать набор основных параметров и характеристик РКТ, подлежащих контролю с момента инсталляции оборудования в ЛПУ и на протяжении всего времени его эксплуатации.

2. Разработать математическую модель элементов тест-объектов и исследовать влияние их конструктивных особенностей на искажение оценок эксплуатационных параметров и характеристик РКТ.

3. Разработать аппаратные средства контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, определяющих качество формирования изображения, а также показателя дозы РКТ.

4. Разработать специализированное программное обеспечение для контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, а также для автоматизированной подготовки протокола испытаний.

5. Апробировать разработанные аппаратно-программные средства контроля на различных моделях РКТ в ЛПУ.

6. Провести сравнительный анализ методов оценки эффективных доз пациентов при использовании РКТ.

Методы исследований. При выполнении настоящей работы были использованы следующие методы теоретических и экспериментальных исследований: методы математического анализа; теории функций комплексного переменного; теории вероятностей и математической статистики; численные методы; методы математического и физического моделирования процессов реконструкции изображений в РКТ.

Научная новизна.

1. Разработана математическая модель элементов тест-объектов для контроля функции передачи модуляции (MTF), а также для контроля высококонтрастного пространственного разрешения и толщины выделяемого слоя. На основании данной модели аналитически и с использованием численных методов исследовано влияние конструктивных особенностей тест-объектов на величину искажений оценок этих параметров и характеристик.

2. Разработан комплект средств контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, определяющих качество формирования изображения, а также индекса дозы РКТ, состоящий из четырех отдельных тест-объектов. Данный комплект позволяет провести весь комплекс проверок для режимов сканирования «голова» и «тело». Конструкция тест-объектов защищена Патентом РФ на изобретение и Патентом на полезную модель.

3. Разработан специализированный программный комплекс для оценки эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, а также автоматизированной подготовки протокола испытаний. На программное обеспечение получено Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ.

4. Выполнен сравнительный анализ оценок эффективных доз пациента при проведении РКТ-исследований органов грудной клетки на основе двух методик: с использованием специального тканеэквивалентного фантома тела человека, в котором размещаются термолюминесцентные датчики, и при использовании оценки индекса дозы РКТ (СТОГ). По результатам анализа сформулированы предложения по корректировке действующих методических рекомендаций.

Практическая значимость. Результаты выполненных исследований и найденные технические решения легли в основу создания следующих аппаратно-программных средств контроля и методических разработок.

1. Комплекта тест-объектов для контроля РКТ - «ТОКТ», в состав которого входят:

• универсальный тест-объект для контроля среднего числа КТ единиц, уровня шума, однородности поля (область сканирования «голова»), толщины выделяемого слоя, высококонтрастного пространственного разрешения и функции передачи модуляции (области сканирования «голова» и «тело») -ТОКТ-1,

• тест-объект для контроля среднего числа КТ единиц, уровня шума, однородности поля (область сканирования «тело») - ТОКТ-2,

• тест-объект для контроля показателя дозы компьютерного томографа (область сканирования «голова») - ТОКТ-3,

• тест-объект для контроля показателя дозы компьютерного томографа (область сканирования «тело») - ТОКТ-4.

В настоящее время освоено серийное производство данного комплекта тест-объектов.

2. Специализированного программного обеспечения для оценки эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, а также автоматизированной подготовки протокола испытаний.

3. Методики контроля параметров и характеристик РКТ в условиях эксплуатации, утвержденной Руководителем Департамента здравоохранения г. Москвы, которая используется специалистами НПЦ медицинской радиологии при проведении периодического технического контроля кабинетов РКТ.

4. Рекомендаций по корректировке соответствующих методических указаний по контролю эффективных доз пациентов при проведении РКТ-исследований.

На защиту выносятся:

1. Обоснованный комплекс основных параметров и характеристик РКТ, подлежащих контролю с момента инсталляции оборудования в ЛПУ и на протяжении всего времени его эксплуатации.

2. Исследование влияния конструктивных особенностей элементов тест-объектов для контроля функции передачи модуляции (MTF), а также для контроля высококонтрастного пространственного разрешения и толщины выделяемого слоя, на искажение оценок этих параметров и характеристик.

3. Конструкция аппаратных средств контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, обеспечивающих качество получаемых томографических изображений, а также показателя дозы РКТ.

4. Специализированное программное обеспечение для контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, а также для автоматизированной подготовки протокола испытаний.

5. Результаты сравнительного анализа оценок эффективных доз при проведении РКТ-исследований органов грудной клетки на основе двух методик оценки: с использованием специального тканеэквивалентного фантома тела человека, в котором размещаются термолюминесцентные датчики, и при использовании оценки показателя дозы РКТ {СТОГ}.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертационной работы были представлены и обсуждались па 5 Всероссийских научных конгрессах и конференциях.

Результаты исследований отражены в 11 открытых публикациях в российской и зарубежной научной литературе, из них 4 публикации в изданиях, включенных в перечень ВАК.

Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы, включающего 87 источников.

Общий объем работы составляет 134 листа текста, набранного на персональном компьютере, в том числе 36 рисунков и 9 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности решаемой научно-технической задачи. В нем сформулированы цель работы и основные задачи исследования, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены сведения об апробации работы и публикациях по теме диссертации.

Глава 1. Обзор литературы. В данной главе рассмотрены особенности конструкции современных РКТ, показано, что для поддержания РКТ в работоспособном состоянии, оптимальной является система контроля, включающая в себя установочные (инсталляционные), периодические испытания, а также испытания на постоянство параметров. Анализируются вопросы, связанные с оценкой дозовых нагрузок на пациента при проведении

РКТ исследований. На основании проведенного анализа литературы формулируются основные задачи исследования.

Глава 2. Обеспечение контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ. В данном разделе диссертации проводится анализ и обосновывается набор основных параметров и характеристик РКТ, подлежащих контролю с момента инсталляции оборудования в ЛПУ и на протяжении всего времени его эксплуатации.

Так, при установочных и периодических испытаниях необходимо контролировать следующий набор параметров и характеристик:

1. Качество излучения.

2. Точность установки анодного напряжения.

3. Линейность дозы излучения при заданном анодном напряжении в зависимости от значения количества электричества.

4. Форму кривой и величину пульсаций анодного напряжения.

5. Показатель дозы РКТ.

6. Точность положения стола пациента.

7. Среднее число компьютерных томографических (KT) единиц.

8. Уровень шума.

9. Однородность поля.

Ю.Высококонтрастное пространственное разрешение и функцию передачи

модуляции (MTF). 11 .Толщину выделяемого слоя.

В промежутках между установочными и периодическими испытаниями (а после продления технического паспорта на кабинет РКТ — в промежутках между периодическими испытаниями) проводятся испытания на постоянство параметров. При этом контролируются параметры и характеристики с номерами с 5 по 11 в приведенном выше списке. Данный набор характеристик необходимо определять при двух различных наборах

параметров съемки, которые соответствуют клиническим режимам сканирования головы и тела.

Глава 3. Исследование влияния конструктивных особенностей тест-объектов на искажение оценок параметров и характеристик.

Конструкция тест-объектов оказывает заметное влияние на параметры и характеристики, которые контролируют с их помощью. Поэтому при разработке тест-объектов, например, при определении формы, геометрических размеров основных блоков, а также материалов, из которых они должны быть изготовлены, возникает необходимость в оценке влияния этих факторов на контролируемые параметры и характеристики. Отметим, что в существующих зарубежных аналогах особенности конструкции многих элементов тест-объектов держатся в секрете, в связи с этим, при разработке отечественных тест-объектов возникает необходимость проведения соответствующих исследований.

Контроль функции передачи модуляции (МТР), высококонтрастного пространственного разрешения и толщины выделяемого слоя можно проводить различными способами. Чаще всего для контроля МТР используется проволока, которая должна эмитировать 5 — функцию, для контроля толщины выделяемого слоя используют наклонные пластины, а для контроля высококонтрастного пространственного разрешения различные периодические структуры (отверстия, прямоугольные параллелепипеды и т.д.). Целесообразно изготавливать не отдельные тест-объекты для контроля каждого параметра или характеристики, а универсальный тест-объект, содержащий отдельные блоки для контроля определенных характеристик. Остановимся для анализа на следующих моделях блоков тест-объекта. Один блок представляет собой проволоку, запаянную в некотором материале, и предназначен для контроля МТР, а второй представляет собой металлическую пластину определенной толщины, в которой выполнено несколько групп отверстий различного диаметра и предназначен для

контроля высококонтрастного пространственного разрешения и толщины выделяемого слоя.

Таким образом, для оптимизации конструкции этих блоков необходимо разработать их математические модели и исследовать влияние отдельных элементов конструкции на контролируемые параметры и характеристики.

При реконструкции изображений в современных РКТ применяют метод суммирования фильтрованных обратных проекций. Для этого на первом этапе необходимо получить проекции под разными углами (математически каждая проекция представляет собой преобразование Радона указанной двухмерной функции). Данное преобразование иллюстрируется рис. 1. На этом рисунке показана проекция Щз.у) для двухмерной функции Дх.у), полученная для одного угла <р, при изменении расстояния 5 от начала координат до прямой Ь, вдоль которой выполняется операция интегрирования функции/(х,у).

На втором этапе необходимо выполнить процедуру свертки каждой проекции и фильтрующей функции (спектр которой представляет собой р -фильтр) и на последнем этапе повернуть полученные фильтрованные

и

проекции на требуемый угол и выполнить процедуру обратного проецирования и суммирования всех проекций.

Рассмотрим следующую математическую модель, соответствующую конструкции тест-объекта, предназначенного для оценки функции передачи модуляции (МТР).

Рис. 2. Математическая модель тест-объекта для контроля МТР

На рис. 2 введены следующие обозначения: И - диаметр внешнего полого цилиндра, А - толщина стенки цилиндра, Г)ц - диаметр цилиндра, в который вплавлена проволока диаметром Оп- Оба цилиндра выполнены из материала с лилейным коэффициентом ослабления а проволока выполнена из материала с линейным коэффициентом ослабления Ць

Аналитически для модели, изображенной на рис. 2, было получено преобразование Радона (ослабление в воздухе считаем нулевым). Поскольку модель неизменна относительно произвольного угла поворота (она симметрична относительно любой оси, проходящей через центр), то преобразование Радона К не будет зависеть от угла <р, а будет определяться лишь координатой я:

О, если s<-R

/у2-У/?2-Десли s'i-R и s<-(R-h)

^^R'-s'-^R-hf-s2]

если s>-(R~h) и s<-Ru

.2-JP* -s2 -2-{Jr2-s1 -J(R-h)1 -s2 )

если s > -Ru и s < ~Rn

H-î-tâ1

+/у 2-J(R-h)1 -7¡если : .. p,-2-p2-s2 +M2.2-^R1-s1 -J(R-h)1 -s2)

если s 2: -R„ и s<Rn

(1)

если sZRn и s <RU Мг-2 .(^2-î2-V(*-A)2-s2) если s>Ru и s<R-h

s ,если s>R-h и s<R О,если s'è.R

где R, R[j, Rn - радиусы внешнего полого цилиндра, внутреннего цилиндра и проволоки соответственно.

На рис. 3 представлен график полученного сечения R(s).

-100 -75

100

Рис. 3. График сечения R(s)

После того, как аналитически были получены проекции, дальнейшие действия, в виду их громоздкости (свертка этих проекций с фильтрующей

функцией, поворот полученных фильтрованных проекций на заданный угол, обратное проецирование и суммирование всех проекций), выполнялись с использованием численных методов на базе пакета математических программ МаЛСас! 14.

Таким образом, было получено реконструированное изображение, по которому оценивали МТР, для следующих геометрических параметров тест-объекта: Б = 200 мм, к = 4 мм, Бц = 90 мм и эффективной энергии фотонов -60 кэВ (рабочий диапазон напряжений для РКТ в клинической практике, как правило, составляет 100 - 130 кВ, при этом суммарная фильтрация эквивалентна 10 мм А1).

Влияние материала проволоки на форму МТЕ. На рис. 4 приводится семейство кривых МТР, полученных для исходной модели и заданного качества излучения, при различных соотношениях линейных коэффициентов ослабления материала проволоки (щ) и материала внутреннего цилиндра

0ч).

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12 13

Пространственная частота [пары лпшга/о!]

Рве. 4. Влияние на форму МТР соотношения линейных коэффициентов ослабления проволоки (Д|) и материала внутреннего цилиндра (дг)

14

Из представленного рисунка видно, что при соотношении коэффициентов линейного ослабления, равном 3, на МТБ наблюдаются выраженные искажения, как в области низких, так и в области высоких пространственных частот. Как правило, основным материалом для конструкции тест-объектов для контроля РКТ является оргстекло, линейный коэффициент ослабления которого для указанной энергии составляет 0,23 см"1. Следовательно, соотношению линейных коэффициентов ослабления, равному 3, удовлетворяет материал, линейный коэффициент ослабления которого близок к 0,69 см"1. Таким материалом, например, является алюминий, линейный коэффициент ослабления которого равен 0,75 см"1. Таким образом, применение данного материала в конструкции тест-объекта недопустимо.

При соотношении, больше либо равном 30, мы наблюдаем близкую к идеальной, при прочих равных условиях, форму МП7. Данному критерию удовлетворяют материалы, линейные коэффициенты ослабления которых больше 6,9 см"1. Например, это может быть медь (линейный коэффициент ослабления 14,3 см'1), либо материал с еще большим коэффициентом ослабления - вольфрам (71,7 см"1).

Влияние соотношения диаметра проволоки и размера элемента изображения на форму МТР. Помимо линейного коэффициента ослабления материала проволоки, сильное влияние на форму МТР оказывает соотношение ее диаметра и размера элемента изображения (пикселя). На рис. 5 представлено семейство кривых МТИ, полученных для описанной выше модели, при различных соотношениях диаметра проволоки (Рп) и размера пикселя (Д).

Из представленного рисунка видно, что при диаметре проволоки меньшем, либо равном размеру пикселя, форма кривой МТР сильно отличается от классической формы главного лепестка функции $т{х)/х.

О 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Пространственная частота [пары линий/см]

Рис. 5. Влияние на форму МТР соотношения диаметра проволоки (Од) и размера

пикселя (Л)

В случае, когда диаметр проволоки больше размера пикселя, но меньше либо равен удвоенному размеру пикселя, мы имеем форму МТР, близкую к идеальной, то есть форму главного лепестка функции зт(х)/х С увеличением диаметра проволоки по отношению к диаметру пикселя граница главного лепестка будет сдвигаться в сторону меньших пространственных частот, а значит МТБ будет все более и более отличаться от идеальной. Таким образом, для того, чтобы диаметр проволоки оказывал как можно меньшее влияние на форму МТБ, необходимо выполнение следующего условия:

1< —<2 А

(2)

то есть, необходимо чтобы диаметр проволоки был больше размера пикселя, но меньше либо равен удвоенному размеру пикселя.

Влияние толщины и угла наклона пластины на оценку

высококонтрастного пространственного разрешения и толщины

выделяемого слоя. В качестве модели тест-объекта для контроля

16

высококонтрастного пространственного разрешения и толщины выделяемого слоя рассмотрим одну тонкую металлическую пластину с группами отверстий различного диаметра. Заметим, что такое конструктивное решение сильно отличается от конструкций множества фантомов, в которых используются отдельные тест-объекты для контроля пространственного разрешения (как правило, группа прямоугольных параллелепипедов) и толщины выделяемого слоя (как правило, наклонные пластины). Предложенная нами конструкция значительно проще и позволяет оценить пространственное разрешение и толщину выде.'1емого слоя за одно сканирование. На рис. 6 представлена модель для определения толщины выделяемого слоя и высококонтрастного пространственного разрешения.

Рис. 6. Модель тест-объекта для определения толщины выделяемого слоя и

На этом рисунке введены следующие обозначения: й - толщина выделяемого слоя, 5 - ширина профиля среза на рентгеновском томографическом изображении, I - толщина наклонной пластины, а - угол наклона пластины относительно горизонтальной плоскости, с/ - диаметр отверстия, выполненного в пластине, В - ось эллипса (вследствие искажения

высококонтрастного пространственного разрешения

окружности), Н — ширина видимой области (вследствие искажения окружности).

Толщина выделяемого слоя Л определяется следующим соотношением:

соб (а)

«(а)

(3)

Заметим, что для оценки толщины выделяемого слоя многосрезовых систем необходимо при заданных геометрических размерах пластины иметь небольшой угол наклона а, чтобы обеспечить одновременный контроль всех срезов.

Поскольку пластина располагается под углом к горизонтальной плоскости и оси отверстий перпендикулярны плоскости пластины (выполнение отверстий так, чтобы их оси составляли определенный угол с плоскостью пластины, представляет собой сложную технологическую задачу — особенно для отверстий малого диаметра), то толщина и угол наклона пластины будут влиять на искажения изображения окружностей.

Вследствие усреднения числа КТ единиц по толщине выделяемого слоя, изначально круглое отверстие диаметром <1 будет искажено и превратится в эллипс с осями й и 25 (см. Рис. 6). Причем, за счет толщины и наклона пластины верхние и нижние участки эллипса (на рис. 6 эти области заштрихованы) будут светлее чем средняя часть эллипса шириной Я.

Искажения окружности, возникающие на изображении вследствие толщины и наклона пластины, оцениваются по следующим выражениям:

И = б. • зт(а) + Ь ■ соз(а),

(4)

Я = с? • зт(йг) - Ь • соз(ог).

(5)

Таким образом, для уменьшения искажения окружности необходимо иметь пластину как можно тоньше и угол наклона должен быть как можно больше. Однако, уменьшая толщину пластины, мы уменьшаем контраст детали, который в соответствии с нормативными документами не должен быть меньше 100 КТ единиц. Что касается угла, то с большим углом наклона пластины мы можем не обеспечить контроль толщины выделяемого слоя для многосрезовых систем.

Расчеты показали: для того чтобы искажения минимального отверстия в пластине (с! = 0,5 мм) не превышали допустимые, а контраст детали превышал 100 КТ единиц (пластина может быть выполнена, например, из алюминия), а также для того, чтобы обеспечивался контроль толщины выделяемого слоя как минимум 64-срезового РКТ, при заданных геометрических размерах пластины ее толщина должна быть равна 1 мм, а угол наклона - 70°.

Глава 4. Разработка аппаратно-программных средств контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ. На

основаши результатов исследования, представленных в предыдущих разделах диссертации, была разработана конструкция комплекта тест-объектов «ТОКТ», предназначенных для контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ (рис. 7). В состав комплекта входят следующие изделия:

1. Универсальный тест-объект для контроля среднего числа КТ единиц, уровня шума, однородности поля (область сканирования «Голова»), толщины выделяемого слоя, высококонтрастного пространственного разрешения и функции передачи модуляции (области сканирования «голова» и «тело») - ТОКТ-1 (рис. 7а);

2. Тест-объект для контроля среднего числа КТ единиц, уровня шума, однородности поля (область сканирования «тело») - ТОКТ-2 (рис. 76);

3. Тест-объект для контроля показателя дозы компьютерного томографа (область сканирования «голова») - ТОКТ-3 (рис. 7в);

4. Тест-объект для контроля показателя дозы компьютерного томографа (область сканирования «тело») - ТОКТ-4 (рис. 7г).

в г

Рис. 7. Комплект тест-объектов «ТОКТ»

Для контроля показателя дозы РКТ совместно с тест-объектами ТОКТ-3 и ТОКТ-4 используется также детектор излучения с чувствительной длиной не менее 100 мм, регистрирующий интегральное значение дозы на всем протяжении длины детектора.

Конструкция тест-объектов защищена Патентом РФ на изобретение и Патентом на полезную модель. В настоящее время налажено их серийное производство.

Для оценки основных параметров и характеристик РКТ одних аппаратных средств (тест-объектов) недостаточно. Необходимо также иметь специализированное программное обеспечение, позволяющее по полученным с помощью тест-объектов изображениям, рассчитать указанные

параметры и характеристики. На рис. 8 показана функциональная схема разработанного ПО «Test CT», который состоит из трех основных модулей. В первом модуле реализованы процедуры работы с изображениями, сохраненными в формате DICOM 3.0 (модальность CT), а также все математические алгоритмы для расчета параметров и характеристик PKT. Второй модуль представляет собой базу данных, которая содержит всю необходимую информацию о ЛПУ, в котором установлен РКТ, о самом аппарате, а также обо всех рассчитанных значениях параметров и характеристик, сохраненных в процессе проведен'« испытаний. Третий модуль предназначен для автоматизированной подготовки протокола испытаний по результатам периодического контроля параметров и характеристик РКТ.

1-ый модуль 2-ой модуль 3-ий модуль

Рис. 8. Функциональная схема программы «Test СТ»

Программа разработана с использованием профессиональной среды разработки ПО - Microsoft Visual Studio 2005. В качестве языка программирования был выбран С++.

Особенность программы заключаются в том, что она содержит русскоязычный интерфейс; с ее помощью можно в автоматизированном режиме подготовить протокол испытаний; ПО может быть установлено не только на рабочую станцию из состава оборудования РКТ, но и на любой персональный компьютер, работающий в среде MS Windows.

21

На рис. 9 для примера показано окно программы, которое предназначено для оценки среднего числа КТ единиц, уровня шума, однородности поля и положения стола пациента.

На разработанное программное обеспечение получено свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Рис. 9. Окно программы для оценки среднего числа КТ единиц, уровня шума, однородности поля и положения стола пациента

Разработанный аппаратно-программный комплекс успешно апробирован в целом ряде ЛПУ Москвы и Екатеринбурга в ходе проведения испытаний компьютерных томографов производства различных компаний. Испытания подтвердили высокую функциональность и простоту использования комплекта тест-объектов «ТОКТ», а также эффективность разработанного программного обеспечения «Test СТ» и удобство его интерфейса.

В настоящее время комплект тест-объектов «ТОКТ» и программное обеспечение «Test СТ» используются специалистами НПЦ медицинской

радиологии ДЗ г. Москвы при проведении испытаний РКТ в процессе эксплуатации.

Для практического использования разработанных в процессе диссертационного исследования аппаратно-программных средств, была подготовлена «Методика контроля параметров и характеристик рентгеновских компьютерных томографов в условиях эксплуатации», которая к настоящему времени одобрена Ученым медицинским советом Департамента здравоохранения г. Москвы и утверждена Руководителем Департамента.

Глава 5. Сравнительный анализ различных методов оценки эффективных доз при использовании рентгеновских компьютерных томографов. С использованием разработанного тест-объекта для контроля показателя дозы РКТ ТОКТ-4, а также математических выражений для оценки показателя дозы (CTD1) и произведения дозы на длину сканирования (DLP) были рассчитаны эффективные дозы при проведении РКТ-исследований органов грудной клетки. Полученные значения сравнивались с оценками, полученными с использованием тканеэквивалентного фантома тела человека, в органах которого размещались термолюминисцентные дозиметры. Перечень органов определялся НРБ-99. После выполнения сканирования в каждом органе оценивалась средняя эквивалентная доза и с учетом взвешивающих коэффициентов производился расчет эффективной дозы.

Исследования проводились для одно-, шестнадцати- и шестидесяти четырех срезовых РКТ. В таблице 1 представлены результаты исследования. Здесь помимо двух рассмотренных методов, также приводится оценка эффективной дозы по значению DLP, отображаемому на дисплее РКТ и рассчитанному в самом томографе с использованием калибровочных данных для заданных параметров сканирования.

Табл. 1. Оценки эффективной дозы при использовании различных методик

Тип РКТ Оценка эффективной дозы при использовании тканеэквивалентного фантома, мЗв Оценка эффективной дозы ПО измеренному значению ОЬР, мЗв Оценка эффективной дозы по отображаемому на дисплее РКТ значению йЬР, мЗв

АциШоп 64 14,8 8,5 9,8

АяиШоп 16 10,7 6,9 6,6

Бреес! УСТ 9,3 6,4 6,2

8ошаЮш АЯ-БТАЯ 7,8 7,7 -

Для оценки эффективной дозы по параметру йЬР использовался дозовый индекс еОЬР для груди взрослого человека, равный 0,017 мЗв/(мГр-см). Это значение представлено в ряде литературных источников.

Видно, что различие в оценках эффективной дозы для вычисленных значений йЬР и значений И1Р, отображаемых на дисплее РКТ, практически не превышает 15% для всех типов аппаратов. При этом для многосрезовых спиральных РКТ значения эффективных доз, оцененные при использовании фантома АТОМ, приблизительно в 1,5 - 1,7 раза превышают оценки по параметру В1Р. Для односрезового аппарата БотаЮт АЯ-БТАЯ оценки эффективных доз, полученные двумя рассмотренными методами, практически совпадают (отсутствие данных в последнем столбце в этом случае определяется тем, что на дисплее односрезового аппарата не отображается значение ВЬР).

Расхождение же оценок (в 1,5 - 1,7 раза), полученных при использовании различных методик, для многосрезовых аппаратов может быть объяснено тем, что представленные в литературе дозовые индексы

были рассчитаны с использованием алгоритмов, в которых не учитывается конструкция РКТ (спиральные многосрезовые).

По результатам анализа были сформулированы предложения по корректировке действующих методических рекомендаций.

Выводы

1. В ходе проведенных в рамках диссертационной работы исследований решена задача, имеющая важное социальное шачение, а именно -разработаны и внедрены в клиническую практику аппаратно-программные средства контроля РКТ в условиях эксплуатации, которые позволят обеспечить радиационную безопасность пациентов и персонала, а также высокое диагностическое качество проводимых исследований.

2. На основании проведенного анализа обоснован набор основных параметров и характеристик РКТ, подлежащих контролю с момента инсталляции оборудования в ЛПУ и на протяжении всего времени его эксплуатации.

3. При использовании разработанной математической модели аналитически и численными методами исследовано влияние конструктивных особенностей элементов тест-объектов на искажение оценок эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, а именно: влияние материала проволоки и соотношения ее диаметра и размера элемента разрешения РКТ на форму MTF, а также влияние толщины и угла наклона пластины на оценку высококонтрастного пространственного разрешения и толщины выделяемого слоя. Результаты исследования послужили базой при конструировании соответствующих тест-объектов.

4. Разработаны аппаратные средства контроля основных эксплуатационных

параметров и характеристик РКТ, определяющих качество формирования

изображения, а также индекса дозы РКТ. В настоящее время налажено их

25

серийное производство. Конструкция тест-объектов защищена Патентом РФ на изобретение и Патентом на полезную модель.

5. Разработано специализированное программное обеспечение для оценки основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, а также для автоматизированной подготовки протокола испытаний. На разработанное программное обеспечение получено свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ.

6. Разработанные в ходе диссертационных исследований аппаратно-программные средства контроля успешно апробированы на различных конструкциях РКТ в целом ряде ЛПУ и в настоящее время используются специалистами НПЦ медицинской радиологии ДЗ г. Москвы при проведении испытаний РКТ в процессе эксплуатации. Для практического использования разработанных аппаратно-программных средств, была подготовлена «Методика контроля параметров и характеристик рентгеновских компьютерных томографов в условиях эксплуатации», которая к настоящему времени одобрена Ученым медицинским советом Департамента здравоохранения г. Москвы и утверждена Руководителем Департамента.

7. Выполнен сравнительный анализ оценок эффективных доз пациента при проведении РКТ-исследований органов грудной клетки на основе двух методик, который показал, что для многосрезовых спиральных РКТ значения эффективных доз, оцененные при использовании тканеэквивалентного фантома тела человека, приблизительно в 1,5 - 1,7 раза превышают соответствующие оценки по параметру СТО!. По результатам анализа сформулированы предложения по корректировке действующих методических рекомендаций.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кручинин С.А., Резвых C.B., Шенгелия H.A. О систематизации технических испытаний рентгенодиагностической аппаратуры в условиях ЛПУ//Медицинская техника. - 2005. - № 5. - С.22 - 24.

2. Блинов H.H., Зеликман М.И., Кручинин С.А., Резвых C.B., Шенгелия H.A. Аппаратно-программный комплекс для контроля эксплуатационных параметров рентгенодиагностической аппаратуры II Медицинская техника. - 2006. - № 6. - С.37 - 39.

3. Блинов H.H., Зеликман М.И., Кручинин С.А. аппаратно-программный комплекс для контроля параметров и характеристик РКТ в условиях эксплуатации // Медицинская техника. - 2007. - № 5. - С.28 -31.

4. Кручинин С.А. Разработка программного обеспечения для контроля параметров и характеристик РКТ // Медицинская техника. - 2008. -№ 5.-С.29-31.

5. Кручинин С.А., Резвых C.B., Шенгелия H.A. Об автоматизации технических испытаний рентгенодиагностической аппаратуры в условиях эксплуатации И Материалы 2-го Евразийского конгресса по медицинской физике и инженерии. - М., 2005. - С.110.

6. Кручинин С.А., Блинов H.H., Зеликман М.И. Аппаратно-программное обеспечение контроля постоянства параметров и характеристик рентгеновских компьютерных томографов в условиях эксплуатации // Матер. Всероссийского конгресса лучевых диагностов. - М., 2007. -С.193.

7. Кручинин С.А. Особенности программного обесчпечения для контроля параметров и характеристик РКТ // Матер. 2-го Всероссийского национального конгресса по лучевой диагностике и терапии. - М., 2008. - С. 145.

8. Кручинин С.А., Зеликман М.И. Особенности технического контроля рентгеновских компьютерных томографов в условиях эксплуатации //

Сборник научных работ. Невский радиологический форум. - СПб., 2009.-С.290-291.

9. Варшавский Ю.В., Зеликман М.И., Кручиной С.А. Методика контроля параметров и характеристик рентгеновских компьютерных томографов в условиях эксплуатации. Методические рекомендации №17, Департамент здравоохранения г. Москвы. -М., 2009.

Ю.Блинов H.H., Зеликман М.И., Кручинин С.А. Тест-объект для контроля эксплуатационных параметров и характеристик рентгеновских компьютерных томографов: Патент РФ на изобретение № 2330611. -2007.

11.Зеликман М.И., Кручинин С.А. Универсальный тест-объект для контроля параметров и характеристик рентгеновских компьютерных томографов: Патент на полезную модель № 74475. - 2008.

Подписано в печать: 20.05.2009 .

Заказ № 2111 Тираж -100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Особенности конструкции РКТ.

1.2. Система контроля качества.

1.3. Основные задачи исследования.

Глава 2. Обеспечение контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ.

2.1. Набор основных параметров и характеристик РКТ, подлежащих контролю с момента инсталляции в ЛПУ и на протяжении всего времени его эксплуатации.

2.2. Контроль основных параметров и характеристик РКТ.

2.2.1. Среднее число компьютерных томографических единиц, уровень шума и однородность поля.

2.2.2. Точность положения стола пациента.

2.2.3. Высококонтрастное пространственное разрешение и функция передачи модуляции (MTF).

2.2.4. Толщина выделяемого слоя.

2.2.5. Показатель дозы РКТ.

Выводы к Главе 2:.

Глава 3. Исследование влияния конструктивных особенностей тест-объектов на искажение оценок параметров и характеристик.

3.1. Реконструкция изображений в РКТ.

3.2. Разработка математической модели элементов конструкции тест-объекта для контроля MTF и решение задачи реконструкции изображений на ее основе.

3.2.1. Влияние материала проволоки на форму функции передачи модуляции.

3.2.2. Влияние соотношения диаметра проволоки и размера элемента изображения на форму функции передачи модуляции.

3.3. Влияние толщины и угла наклона пластины на оценку высококонтрастного пространственного разрешения и толщины выделяемого слоя.

Выводы к Главе 3.

Глава 4. Разработка средств контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ.

4.1. Аппаратные средства контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ.

4.1.1. Конструкция тест-объекта ТОКТ-1.

4.1.2. Конструкция тест-объекта ТОКТ-2.

4.1.3. Конструкция тест-объекта ТОКТ-3.

4.1.4. Конструкция тест-объекта ТОКТ-4.

4.2. Общая структура программного обеспечения.

4.2.1. Информационная структура модальности СТ Международного стандарта Dicom 3.0.

4.2.2. Оценка основных эксплуатационных параметров РКТ с помощью программы «Test СТ».

4.3. Методика контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ.

Выводы к Главе 4.

Глава 5. Сравнительный анализ различных методов оценки эффективных доз при использовании рентгеновских компьютерных томографов.

5.1. Метод оценки эффективной дозы при проведении РКТ-исследований органов грудной клетки с использованием специального тканеэквивалентного фантома тела человека, в котором размещались термолюминесцентные датчики.

5.2. Метод оценки эффективной дозы при проведении РКТ-исследований органов грудной клетки, основанный на измерении показателя дозы компьютерного томографа.

5.3. Сравнительный анализ дозовых нагрузок на пациентов в процессе исследований органов грудной клетки при использовании различных моделей рентгеновских компьютерных томографов.

5.4. Анализ дозовых нагрузок на пациентов в процессе кардиоваскулярных исследований при использовании цифровых ангиографических комплексов.

Выводы к Главе 5.

ВЫВОДЫ.

Метод рентгеновской компьютерной томографии является одним из самых информативных и востребованных среди различных направлений лучевой диагностики. В настоящее время в России эксплуатируется более 1000 рентгеновских компьютерных томографов (РКТ) различных конструкций, в частности, только в Москве в системе Департамента здравоохранения функционирует более 60 РКТ, а в лечебно-профилактических учреждениях (ЛПУ), находящихся в подчинении различных ведомств, еще около 100 аппаратов. Помимо этого, постоянно идет переоснащение соответствующих отделений (кабинетов) путем замены старых аппаратов, выпущенных до 1998 года (в учреждениях департамента здравоохранения Москвы доля таких РКТ составляет примерно 45%), новыми многосрезовыми спиральными компьютерными томографами, что привело к новому направлению скрининга с помощью РКТ - томографии всего тела [38].

Рассматриваемое оборудование является достаточно сложным, потенциально представляет радиационную и электрическую опасность как для пациента, так и для персонала кабинета РКТ, и поэтому для поддержания его в работоспособном состоянии необходимо предусматривать специальные меры, связанные с периодическим контролем соответствующих параметров и характеристик.

На сегодняшний день в России действует лишь один стандарт, действие которого распространяется исключительно на РКТ - ГОСТ Р МЭК 61223-2-6-2001 [22]. Этот стандарт регламентирует процедуру проведения испытаний на постоянство параметров и включает параметры и характеристики, обеспечивающие качество формируемых изображений, а также показатель дозы РКТ. Второй нормативный документ - санитарные правила и нормативы СанПиН 2.6.1.1192-03 [25] распространяется на все рентгенодиагностические аппараты, в том числе и на РКТ. Данный документ содержит перечень параметров и характеристик, которые должны контролироваться для получения санитарно-эпидемиологического заключения на новые и модернизированные виды медицинского рентгеновского оборудования, а также при проведении периодического контроля. Здесь приводятся радиационные и электрические характеристики, но отсутствуют параметры качества формирования изображений применительно к РКТ.

Таким образом, нет единого документа, который содержал бы весь набор контролируемых параметров и характеристик РКТ с момента инсталляции в ЛПУ и на протяжении всего времени его эксплуатации, в связи с этим, отсутствует и единый подход к организации и проведению контроля РКТ.

К настоящему времени не существует отечественных промышленных образцов РКТ, также не существует единого аппаратно-программного комплекса для контроля РКТ различных конструкций, выпущенных зарубежными производителями.

Отметим, что многие компании-производители РКТ поставляют некоторые тест-объекты совместно со своими аппаратами. Однако эти тест-объекты чаще всего не предназначены для комплексной оценки аппарата, а используются лишь для его настройки и периодической калибровки. Что касается программного обеспечения, то функции контроля отдельных параметров и характеристик РКТ возложены на отдельные сервисные модули штатного программного обеспечения (ПО) РКТ. Как правило, эти программы мало пригодны при испытаниях на постоянство параметров, где для расчета какого-либо параметра необходимо каждый раз выбирать одну и ту же область интереса, что практически невозможно без специальных автоматизированных средств.

Таким образом, разработка отечественного аппаратно-программного обеспечения для контроля РКТ, которое позволило бы осуществлять эксплуатационный контроль оборудования с использованием единых методов и средств и, таким образом, обеспечивать радиационную безопасность пациентов и персонала, а также высокое диагностическое качество исследований, является актуальной задачей.

Теоретической и методической базой данной работы послужили труды ведущих ученых и специалистов — Н.Н. Блинова, Э.И. Вайнберга, Ю.В. Варшавского, JI.B. Владимирова, М.И. Зеликмана, В.В. Клюева, Б.И. Леонова, Р.В. Ставицкого и ряда других.

В соответствии с вышеизложенным, основная цель диссертационной работы заключается в исследовании, разработке и внедрении в клиническую практику аппаратно-программных средств для обеспечения технического контроля РКТ с момента инсталляции в ЛПУ и на протяжении всего времени его эксплуатации.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные научно-технические задачи:

1. Провести анализ и обосновать набор основных параметров и характеристик РКТ, подлежащих контролю с момента инсталляции в ЛПУ и на протяжении всего времени его эксплуатации.

2. Разработать математическую модель элементов тест-объектов и исследовать влияние их конструктивных особенностей на искажение оценок эксплуатационных параметров и характеристик РКТ.

3. Разработать аппаратные средства контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, определяющих качество формирования изображения, а также показателя дозы РКТ.

4. Разработать специализированное программное обеспечение для контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, а также для автоматизированной подготовки протокола испытаний.

5. Апробировать разработанные аппаратно-программные средства контроля на различных моделях РКТ в ЛПУ.

6. Провести сравнительный анализ методов оценки эффективных доз пациентов при использовании РКТ.

При выполнении настоящей работы были использованы следующие методы теоретических и экспериментальных исследований: методы математического анализа; теории функций комплексного переменного; теории вероятностей и математической статистики; численные методы; методы математического и физического моделирования процессов реконструкции изображений в РКТ.

Научная новизна полученных результатов сводится к следующему:

1. Разработана математическая модель элементов тест-объектов для контроля функции передачи модуляции (MTF), а также для контроля высококонтрастного пространственного разрешения и толщины выделяемого слоя. На основании данной модели аналитически и с использованием численных методов исследовано влияние конструктивных особенностей тест-объектов на величину искажений оценок этих параметров и характеристик.

2. Разработан комплект средств контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, определяющих качество формирования изображения, а также индекса дозы РКТ, состоящий из четырех отдельных тест-объектов. Данный комплект позволяет провести весь комплекс проверок для режимов сканирования «голова» и «тело». Конструкция тест-объектов защищена Патентом РФ на изобретение и Патентом на полезную модель.

3. Разработан специализированный программный комплекс для оценки эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, а также автоматизированной подготовки протокола испытаний. На программное обеспечение получено Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ.

4. Выполнен сравнительный анализ оценок эффективных доз пациента при проведении РКТ-исследований органов грудной клетки на основе двух методик: с использованием специального тканеэквивалентного фантома тела человека, в котором размещаются термолюминесцентные датчики, и при использовании оценки индекса дозы РКТ (CTDI). По результатам анализа сформулированы предложения по корректировке действующих методических рекомендаций.

Практическая значимость работы подтверждается тем, что результаты выполненных исследований и найденные технические решения легли в основу создания следующих аппаратно-программных средств контроля и методических разработок.

1. Комплекта тест-объектов для контроля РКТ — «ТОКТ», в состав которого входят:

• универсальный тест-объект для контроля среднего числа КТ единиц, уровня шума, однородности поля (область сканирования «голова»), толщины выделяемого слоя, высококонтрастного пространственного разрешения и функции передачи модуляции (области сканирования «голова» и «тело») -ТОКТ-1,

• тест-объект для контроля среднего числа КТ единиц, уровня шума, однородности поля (область сканирования «тело») - ТОКТ-2,

• тест-объект для контроля показателя дозы компьютерного томографа (область сканирования «голова») — ТОКТ-3,

• тест-объект для контроля показателя дозы компьютерного томографа (область сканирования «тело») - ТОКТ-4.

В настоящее время освоено серийное производство данного комплекта тест-объектов.

2. Специализированного программного обеспечения для оценки эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, а также автоматизированной подготовки протокола испытаний.

3. Методики контроля параметров и характеристик РКТ в условиях эксплуатации, утвержденной Руководителем Департамента здравоохранения г. Москвы, которая используется специалистами НПЦ медицинской радиологии при проведении периодического технического контроля кабинетов РКТ.

4. Рекомендаций по корректировке соответствующих методических указаний по контролю эффективных доз пациентов при проведении РКТ-исследований.

На защиту выносятся:

1. Обоснованный комплекс основных параметров и характеристик РКТ, подлежащих контролю с момента инсталляции оборудования в ЛПУ и на протяжении всего времени его эксплуатации.

2. Результаты исследования влияния конструктивных особенностей элементов тест-объектов для контроля функции передачи модуляции (MTF), а также для контроля высококонтрастного пространственного разрешения и толщины выделяемого слоя, на искажение оценок этих параметров и характеристик.

3. Конструкция аппаратных средств контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, обеспечивающих качество получаемых томографических изображений, а также показателя дозы РКТ.

4. Специализированное программное обеспечение для контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, а также для автоматизированной подготовки протокола испытаний.

5. Результаты сравнительного анализа оценок эффективных доз при проведении РКТ-исследований органов грудной клетки на основе двух методик оценки: с использованием специального тканеэквивалентного фантома тела человека, в котором размещаются термолюминесцентные датчики, и при использовании оценки показателя дозы РКТ (CTDI).

Материалы диссертационной работы были представлены и обсуждались на 5 Всероссийских научных конгрессах и конференциях.

Результаты исследований отражены в 11 открытых публикациях в российской и зарубежной научной литературе, из них 4 публикации в изданиях, включенных в перечень ВАК.

выводы

1. В ходе проведенных в рамках диссертационной работы исследований решена задача, имеющая важное социальное значение, а именно -разработаны и внедрены в клиническую практику аппаратно-программные средства контроля РКТ в условиях эксплуатации, которые позволят обеспечить радиационную безопасность пациентов и персонала, а также высокое диагностическое качество проводимых исследований.

2. На основании проведенного анализа обоснован набор основных параметров и характеристик РКТ, подлежащих контролю с момента инсталляции оборудования в ЛПУ и на протяжении всего времени его эксплуатации.

3. При использовании разработанной математической модели аналитически и численными методами исследовано влияние конструктивных особенностей элементов тест-объектов на искажение оценок эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, а именно: влияние материала проволоки и соотношения ее диаметра и размера элемента разрешения РКТ на форму MTF, а также влияние толщины и угла наклона пластины на оценку высококонтрастного пространственного разрешения и толщины выделяемого слоя. Результаты исследования послужили базой при конструировании соответствующих тест-объектов.

4. Разработаны аппаратные средства контроля основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, определяющих качество формирования изображения, а также индекса дозы РКТ. В настоящее время налажено их серийное производство. Конструкция

124 тест-объектов защищена Патентом РФ на изобретение и Патентом на полезную модель.

5. Разработано специализированное программное обеспечение для оценки основных эксплуатационных параметров и характеристик РКТ, а также для автоматизированной подготовки протокола испытаний. На разработанное программное обеспечение получено свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ.

6. Разработанные в ходе диссертационных исследований аппаратно-программные средства контроля успешно апробированы на различных конструкциях РКТ в целом ряде ЛПУ и в настоящее время используются специалистами НПЦ медицинской радиологии ДЗ г. Москвы при проведении испытаний РКТ в процессе эксплуатации. Для практического использования разработанных аппаратно-программных средств, была подготовлена «Методика контроля параметров и характеристик рентгеновских компьютерных томографов в условиях эксплуатации», которая к настоящему времени одобрена Ученым медицинским советом Департамента здравоохранения г. Москвы и утверждена Руководителем Департамента.

7. Выполнен сравнительный анализ оценок эффективных доз пациента при проведении РКТ-исследований органов грудной клетки на основе двух методик, который показал, что для многосрезовых спиральных РКТ значения эффективных доз, оцененные при использовании тканеэквивалентного фантома тела человека, приблизительно в 1,5 - 1,7 раза превышают соответствующие оценки по параметру CTDI. По результатам анализа сформулированы предложения по корректировке действующих методических рекомендаций.

1. Аниконов Д.С., Ковтанюк А.Е., Кольев Н.В. и др. База данных радиационных характеристик веществ, представляющих интерес в рентгенодиагностике. Проект РФФИ 05-07-90055-в.

2. Бахвалов Н. С. Численные методы. Т. 1.— М.: Наука, 1975.

3. Блинов Н.Н. Основы рентгенодиагностической техники: Учебное пособие. М.: Медицина, 2002. - 392 с.

4. Блинов Н.Н., Зеликман М.И., Кручинин С.А. Аппаратно-программный комплекс для контроля параметров и характеристик РКТ в условиях эксплуатации // Медицинская техника. — 2007. — № 5.-С.28-31.

5. Блинов Н.Н., Зеликман М.И., Кручинин С.А. Тест-объект для контроля эксплуатационных параметров и характеристик рентгеновских компьютерных томографов: Патент РФ на изобретение № 2330611. 2007.

6. Блинов Н.Н., Зеликман М.И., Кручинин С.А., Резвых С.В., Шенгелия Н.А. Аппаратно-программный комплекс для контроля эксплуатационных параметров рентгенодиагностической аппаратуры // Медицинская техника. 2006. — № 6. - С.37 — 39.

7. Блинов Н.Н., Костылев В.А., Наркевич Б.Я. Физические основы рентгенодиагностики: Учебное пособие. — М.: АМФ-Пресс, 2002. — 74.

8. Васильев В.Н., Лебедев JI.A., Сидорин В.П., Ставицкий Р.В. Спектры излучения рентгеновских установок: Справочник. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 144 С.

9. Владимиров В. С. Обобщенные функции. М.: Наука, 1975.

10. Дмоховский В.В. Основы рентгенотехники. — М.: МЕДГИЗ, I960 — 352 С.

11. Варшавский Ю.В., Зеликман М.И., Кручинин С.А. Методика контроля параметров и характеристик рентгеновских компьютерных томографов в условиях эксплуатации. Методические рекомендации №17, Департамент здравоохранения г. Москвы. М., 2009.

12. Википедия. Свободная энциклопедия. http://ru.wikipedia.org.

13. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. — М.: Техносфера, 2005. — 1072 с.

14. ГОСТ 26140-84. Аппараты рентгеновские медицинские. Общие технические условия. М.: Издательство стандартов, 1984. - 53 С.

15. ГОСТ 26141-84. Усилители рентгеновского изображения медицинских рентгеновских аппаратов. Общие технические требования, методы испытаний. — М.: Издательство стандартов, 1984.-30 С.

16. ГОСТ Р 50267.0.3-99 (МЭК 60601-1-3-94). Изделия медицинские электрические. Часть 1. Общие требования безопасности. 3.Общие требования к защите от излучения в диагностических рентгеновских аппаратах. М.: Издательство стандартов, 2000. — 42 С.

17. ГОСТ Р 50267.28-95 (МЭК 601-2-28-93). Изделия медицинские электрические. Часть 2. Частные требования безопасности к диагностическим блокам источника рентгеновского излучения ирентгеновским излучателям. -М.: Издательство стандартов, 1995. -20 С.

18. ГОСТ Р 50267.32-99 (МЭК 60601-2-32-94). Изделия медицинские электрические. Часть 2. Частные требования безопасности к вспомогательному оборудованию рентгеновских аппаратов. — М.: Издательство стандартов, 2000. 16 С.

19. ГОСТ Р 50267.7-95 (МЭК 601-2-7-87). Изделия медицинские электрические. Часть 2. Частные требования безопасности к рентгеновским питающим устройствам диагностических рентгеновских генераторов. — М.: Издательство стандартов, 1995. — 74 С.

20. ГОСТ Р 51746-2001 (МЭК 61223-1-93). Оценка и контроль эксплуатационных параметров рентгеновской аппаратуры в отделениях (кабинетах) рентгенодиагностики. Часть 1. Общие требования.

21. ГОСТ Р МЭК 60613-99 (МЭК 60613-89). Характеристики электрические, тепловые и нагрузочные рентгеновских трубок с вращающимся анодом для медицинской диагностики. — М.: Издательство стандартов, 2000. -16 С.

22. ГОСТ Р МЭК 61223-2-6-2001. Оценка и контроль эксплуатационных параметров рентгеновской аппаратуры в отделениях (кабинетах) рентгенодиагностики. Часть 2-6. Испытания на постоянство параметров. Аппараты для рентгеновской компьютерной томографии.

23. Зеликман М.И. Цифровые системы в медицинской рентгенодиагностике. — М.: ОАО «Издательство «Медицина», 2007. 208 с.

24. Зеликман М.И., Кручинин С.А. Универсальный тест-объект для контроля параметров и характеристик рентгеновских компьютерных томографов: Патент на полезную модель № 74475. 2008.

25. Ионизирующее излучение, радиационная безопасность. Гигиенические требования к устройству и эксплуатации рентгеновских кабинетов, аппаратов и проведению рентгенологических исследований. Санитарные правила и нормативы СанПиН 2.6.1.1192-03.

26. Ионизирующее излучение, радиационная безопасность. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). СП 2.6.1.758 99.

27. Календер В. Компьютерная томография. Основы, техника, качество иображений и области клинического использования. — М.: Техносфера, 2006. 344 с.

28. Королюк B.C., Портенко Н.И., Скороход А.В., Турбин А.Ф. Справочник по теории вероятностей и математической статистике. — М.: Наука, 1985.-640 с.

29. Кручинин С.А. Разработка программного обеспечения для контроля параметров и характеристик РКТ // Медицинская техника. 2008. — № 5. -С.29 —31.

30. Кручинин С.А. Особенности программного обесчпечения для контроля параметров и характеристик РКТ // Матер. 2-го Всероссийского национального конгресса по лучевой диагностике и терапии. М., 2008.

31. Кручинин С.А., Зеликман М.И. Особенности технического контроля рентгеновских компьютерных томографов в условиях эксплуатации // Сборник научных работ. Невский радиологический форум. — СПб., 2009.

32. Кручинин С.А., Блинов Н.Н., Зеликман М.И. Аппаратно-программное обеспечение контроля постоянства параметров и характеристик рентгеновских компьютерных томографов в условиях эксплуатации // Матер. Всероссийского конгресса лучевых диагностов. М., 2007.

33. Кручинин С.А., Резвых С.В., Шенгелия Н.А. О систематизации технических испытаний рентгенодиагностической аппаратуры в условиях ЛПУ// Медицинская техника. 2005. - № 5. - С.22 — 24.

34. Кручинин С.А., Резвых С.В., Шенгелия Н.А. Об автоматизации технических испытаний рентгенодиагностической аппаратуры в условиях эксплуатации // Материалы 2-го Евразийского конгресса по медицинской физике и инженерии. — М., 2005.

35. Малаховский В.Н., Труфанов Г.Е., Рязанов В.В. Радиационная безопасность рентгенологических исследований. — СПб.: «ЭЛБИ-СПб», 2007.- 104 с.

36. Марусина М.Я., Казначеева А.О. Современные виды томографии. Учебное пособие. СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. - 132 с.

37. Материалы Всероссийского конгресса лучевых диагностов. — М.: «МЕДИ Экспо», 2007 485 с.

38. Материалы 2-го Всероссийского национального конгресса по лучевой диагностике и терапии. М.: «МЕДИ Экспо», 2008 - 344 с.

39. Материалы 2-го Евразийского конгресса по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика — 2005»: Сборник материалов. Москва, 2005.

40. Методические указания МУК 2.6.1.1797-03. Контроль эффективных доз облучения пациентов при медицинских рентгенологических исследованиях: Методические указания. М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. - 36 с.130

41. Невский радиологический форум 2009: материалы/Под ред. В.И. Амосова. СПб.: Издательство СПбГМУ, 2009. - 628 с.

42. Плотников А.В., Прилуцкий Д.А., Селищев С.В. Стандарт DICOM в компьютерных медицинских технологиях. Московский Институт Электронной Техники.

43. Поршнев С.В., Беленкова И.В. Численные методы на базе MathCad. Учебное пособие. Санкт-Петербург, 2005.

44. Прэтт У. Цифровая обработка изображений: Пер. с англ. Кн.1. -М.: Мир, 1982. - 312 С.

45. Прэтт У. Цифровая обработка изображений: Пер. с англ. — Кн.2. -М.: Мир, 1982.-480 С.

46. Рентгеновские диагностические аппараты. В 2-х т. Т.1 / Под ред. Н.Н. Блинова, Б.И.Леонова. - М.: ВНИИИМТ, НПО «Экран», 2001. - 220 с.

47. Рентгеновские диагностические аппараты. В 2-х т. — Т. 2 / Под ред. Н.Н. Блинова, Б.И.Леонова. М.: ВНИИИМТ, НПО «Экран», 2001. -208 с.

48. Рентгенотехника. Справочник. В 2-х кн. Кн. 1 / В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В. Аертс и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1992. — 480 е.: ил.

49. Рентгенотехника. Справочник. В 2-х кн. Кн. 2 / А.А. Алтухов, К.В. Анисович, X. Бергер и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 368 е.: ил.

50. Сизиков B.C. Математические методы обработки результатов измерений: Учебник для вузов. — СПб: Политехника, 2001. — 240 с.

51. Ставицкий Р.В., Блинов Н.Н., Рабкин И.Х., Лебедев Л.А. Радиационная защита в медицинской рентгенологии. — М.: Кабур, 1994.-272 с.

52. Технический паспорт на рентгеновский диагностический кабинет.

53. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я., Тимонов А.А. Математические задачи компьютерной томографии. М.: Наука, 1987. — 160 с.

54. Троицкий И.Н. Статистическая теория томографии. М.: Радио и связь, 1989.-240 с.

55. Хенкеманс Д., Ли М. Программирование на С++. Пер. с англ. — СПб: Символ-Плюс, 2004.- 416 с.

56. Чикирдин Э.Г. и др. «Техническая энциклопедия рентгенолога», М., «МНПИ», 1996.

57. Эксплуатация и ремонт рентгенодиагностических аппаратов / Под ред. Н.Н.Блинова. М.: Медицина, 1985. - 256 С.

58. А АРМ (American Association of Physicists in Medicine): Report №1. Phantoms for performance evaluation and quality assurance of CT scanners. Chicago 1977.

59. American College of Radiology. Accreditation program. Clinical Image Quality Guide. Accessed February 18, 2007.

60. American College of Radiology. Computed Tomography (CT) Accreditation Program. Phantom Testing Instructions. Accessed February 18, 2007.

61. American College of Radiology. Registration requirements and industry best practice for ionising radiation apparatus used in diagnostic imaging.

62. American College of Radiology. White paper on Radiation Dose in Medicine: deep impact on the practice of cardiovascular imaging. 2007, 5:37.

63. American College of Radiology. White Paper on Radiation Dose in Medicine, 2007;4; 272-284.

64. Brigham E.O. The Fast Fourier Transform and Its Applications. — NJ: Englewood Cliffs, 1988.- 448 P.132

65. CIRS tissue simulation and phantom technology http://www.cirsinc.c0m/610 ct xray.html.

66. DICOM V3.0 Digital Imaging and Communications in Medicine http://imsdd.meb.uni-bonn.de/standards/dicom.

67. European Commission's Study Group. European Guidelines on Quality Criteria for Computed Tomography, EUR 16262 EN, European Communities, Luxembourg (1999).

68. General Electric Medical Systems http://www.gehealthcare.com/usen/ct/products/lsproducts.html.

69. Health Physics Society http://hps.org.

70. International standard IEC 61223-3-5. Evaluation and routine testing in medical imaging departments —Part 3-5: Acceptance test — imaging performance of computed tomography X-ray equipment.

71. Kaiser C.P. Dose metrics lag behind advances in CT scanners / Diagnostic Imaging, the 1st of August, 2005: http://www.diagnosticimaging.eom/display/article/l 13619/1195472.

72. Kalender WA: Principles and performance of spiral CT. In: L. W. Goldman and J. B. Fowlkes (Hrsg): Medical CT and Ultrasound: Current Technology and Applications. Madison, Wisconsin: Advanced Medical Publishing; 1995: 379-410.

73. Kalender WA, Polacin A: Physical performance characteristics of spiral CT scanning. Med. Phys. 1991; 18: 910-915.

74. National Electrical Manufacturers Association http://medical.nema.org/dicom/2003.html.

75. Phantom Laboratory www.phantomlab.com.

76. Polacin A, Kalender WA, Marchal G: Evaluation of section sensitivity profiles and image noise in spiral CT. Radiology 1992; 185 (1): 29-35.

77. Radiation Information and Answers www.radiationanswers.org.

78. Radiation Protection in Interventional Radiology (Proc. ERPET Training Course, Madrid, 1997), Ref. XII-237-98, European Commission, Luxembourg.

79. Radiological Protection of Patients in Diagnostic and Interventional Radiology, Nuclear Medicine and Radiotherapy. Proceedings of an international conference held in Malaga, Spain, 26-30 March 2001.

80. Rossmann K: Point spread function, line spread function and modulation transfer function. Radiology 1969; 93: 257-272.

81. Siemens Medical Systems http://www.medical.siemens.com.

82. Sub C, Kalender WA, Coman JM: New low-contrast resolution phantoms for Computed Tomography. Med. Phys. 1999; 26 (2): 296-302.

83. Terry Peters. CT Image Reconstruction. Robarts Research Institute London Canada.

84. Toshiba Medical Systems http://www.toshiba.com

85. Unfors Xi and Unfors Mult-O-Meter http://www.unfors.com.

86. United Nations. Sources and Effects of Ionizing Radiation, 2000 Report to the General Assembly, Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR), UN, New York (2000).