Современные цифровые устройства для медицинской
advertisement
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики» Кафедра измерительных технологий и компьютерной томографии ОТЧЕТ ПО УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ ЗА 8 СЕМЕСТР Информационные технологии в современной медицине Студент: Каменев И.С. Гр.: 4662 Руководитель: Казначеева А.О. 2005 СОДЕРЖАНИЕ Введение ........................................................................................................................ 3 Современные цифровые устройства для медицинской диагностики ..................... 3 Медицинские цифровые устройства ....................................................................... 3 Направления развития медицинской диагностики ................................................ 5 Технологии хранения и обработки данных ............................................................... 7 Хранение и передача данных ................................................................................... 7 Развитие информационных технологий в медицине ................................................ 9 Заключение ................................................................................................................. 11 Список используемой литературы ........................................................................... 12 ВВЕДЕНИЕ Жизненный путь каждого человека в той или иной степени пересекается с областью медицины, но образ медицинского работника и медицины в целом в последнее время претерпевает сильные изменения, и происходит это во многом благодаря развитию информационных технологий (ИТ). Компьютер все чаще используется в различных областях здравоохранения, и порой не просто удобен, а необходим. Благодаря развитию информационных технологий медицина приобретает сегодня совершенно новые черты. Наиболее яркими и многочисленными представителями медицинской компьютеризированной техники являются различного рода установки лучевой диагностики, производством которых занимаются довольно известные в мире ИТ-компании: General Electric, HewlettPackard, Olympus, Philips, Siemens, Toshiba, LG и другие. Накопление и систематизация данных исследований, точная настройка параметров (глубины окна, ширины и пр.) исследуемой области, расчет в реальном времени различных параметров участка тела (линейные размеры, объем, плотность) и сравнение их с нормальными показателями – эти возможности программного обеспечения сразу избавляют врача от значительного объема рутинной работы. Цифровая медицинская техника позволяет получить лишь серию срезов изображений участков тела на определенной глубине, что дает представление об объекте в целом, но не обладает достаточной наглядностью. Вместе с тем, алгоритмы постобработки современной диагностической установки позволяет легко получить изображение исследуемого участка тела в нужном масштабе и ракурсе, построить трехмерную реконструкцию тела пациента, что ускоряет постановку диагноза. Данная работа направлена на исследование возможностей современных информационных технологий в повышении качества и точности медицинской диагностики. Задачами работы являются анализ особенностей применения информационных технологий в различных областях медицины, оценка возможностей и перспектив развития цифровой медицинской техники, алгоритмов постобработки результатов измерений. СОВРЕМЕННЫЕ ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ МЕДИЦИНСКОЙ ДИАГНОСТИКИ Медицинские цифровые устройства Долгое время основным недостатком магнитно-резонансной томографии (МРТ) считалась меньшая скорость получения изображения уступает по сравнению с компьютерной томографией (КТ). Это являлось до последнего времени препятствием к широкому использованию метода для исследований движущихся органов, что особенно критично в области кардиоисследований. Поэтому совершенствование МРТ нацелено в первую очередь на повышение скорости. Одно из решений заключается в повышении эффективности градиентных систем. Барьер на этом пути ставят как физиологические ограничения (нагрев тканей и нейростимуляция), так и значительное удорожание аппарата. Одной из перспектив развития в данном направлении является использование движения стола, как в случае КТ. Другой путь решения, названный параллельной МРТ, состоит в применении нескольких синхронизированных катушек, что будет более экономически выгодно и более перспективно, по сравнению с модернизацией градиентной системы. Новейшие МР томографы, уже появившиеся на рынке, отличаются высокой степенью открытости магнита. Это открывает широкие возможности манипуляций внутри магнита, в том числе хирургических операций. Интервенционная МРТ уже доказала состоятельность для малоинвазивных манипуляций, таких как биопсия, прицельное введение лекарств и электродов. Несомненно, метод превосходит по точности стандартные стереотаксические процедуры. Высокие затраты на криогенное охлаждение стимулировало повышение индукции постоянных магнитов и разработку условно тёплых сверхпроводящих соленоидов. Одним из возможных направлений может стать создание профильных МР томографов. Широкое распространение получили аппараты для исследования суставов, разработаываются кардиологические МРТ. Такие системы должны иметь индукцию не менее 1,5 Тл, короткий магнит, что обеспечит небольшое поле видения, очень сильные градиенты и оптимальную для быстрого сбора данных конструкцию принимающих РЧ-катушек. К базовым физическим свойствам явления магнитного резонанса относится высокая чувствительность к температуре исследуемой ткани. Температурные МР-карты тела научились строить давно, но они не находили широкого применения. Сейчас стало ясно, что определение температуры в глубине тканей с помощью МРТ является идеальным способом её контроля в ходе лечения онкологических пациентов локальной гипертермией. Изучается возможность температурного МР контроля трансгенной экспрессии с проводниками, чувствительными к нагреву. Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) становится важным компонентом диагностики в онкологии. С помощью фтор-18 дезоксиглюкозы (ФДГ) с высокой степенью чуствительности и специфичности ПЭТ выявляется гиперметаболизм глюкозы в опухолевой ткани. На этом основании ПЭТ позволяет дифференцировать доброкачественные и злокачественные одиночные узлы в лёгких. Уже сегодня ПЭТ с ФДГ может считаться самым точным неинвазивным методом стадирования немелкоклеточного рака лёгкого, выявления лимфоузлов и отдалённых метастазов. ПЭТ даёт возможность отличать рецидив опухоли от рубцовой ткани и кажется перспективным для определения реакции опухолевой ткани на адъювантную химиотерапию. При опухолях с высоким уровнем метаболизма ПЭТ позволяет прослеживать динамику опухолевых узлов в ходе лечения, в частности дифференцировать опухолевую ткань от фиброза и некроза. ПЭТ всё чаще комбинируется с методами, хорошо отражающими анатомию, такими как КТ и МРТ. Применительно к грудной клетке задача это непростая, так как изображения получают в разных условиях: ПЭТ занимает относительно длительное время, пациент дышит обычным образом, в то время как КТ выполняется на глубоком вдохе. Простое по-воксельное наложение приводит к ошибкам. Разработаны более сложные математические алгоритмы, однако практическое их внедрение требует затрат на современное компьютерное оборудование и программное обеспечение. Альтернативой ретроспективному наложению ПЭТ и КТ является внедрение гибридных аппаратов. Однако пропускная способность ПЭТ существенно уступает КТ, что делает использование гибридных аппаратов слишком дорогостоящим. Современные аппараты, включая рентгеновские, дают изображения в цифровом виде, что даёт возможности новой организации отделений лучевой диагностики и их интеграции в больничную компьютерную сеть. Несмотря на большие первичные затраты, системы архивации и передачи изображений (PACS) быстро внедряются в жизнь больниц развитых стран. Выгода очевидна: свободный и быстрый доступ клиницистов к изображениям экономит время, упрощает обсуждение сложных случаев, снижаются затраты на архивацию и исключается утрата плёнок. При этом результаты исследований на аналоговых рентгеновских оцифровываются с помощью специальных сканеров и размещаются в общей цифровой базе больницы. Компьютерная обработка изображений открывает ещё одну перспективу – автоматическое выявление и анализ. Работы в этом направлении активно ведутся, особенно по маммографическому скринингу. Сейчас компьютерное считывание ещё слишком дорого, а надёжность очень зависит от алгоритмов. Тем не менее, распознавание образов в медицинской диагностике является одним из направлений развития информационных технологий. Таким образом, развитие лучевой диагностики заключается в разработке методов, основанных на неизвестных или неиспользуемых сейчас физических принципах или цифровой постобработке результатов исследований. Рассмотрим основные перспективы развития в данной области. Направления развития медицинской диагностики Ведущим методом диагностики патологий головного мозга признаётся МРТ. Помимо структурных изменений МРТ позволяет выявлять и некоторые нарушения функции. Например, при острых ишемических инсультах терапевтический интервал длится всего несколько часов, что диктует необходимость скорейшего обнаружения и локализации ишемии. С этой задачей можно справиться, применяя метод визуализации диффузии (DWI). На диффузионных МРТ отёк виден уже в первые минуты ишемии. Для изучения диффузии требуется небольшая доработка томографа. Гемодинамику в ишемизированных тканях удаётся проследить методом перфузии (PWI), которая измеряет продвижение контрастирующего вещества по тканям мозга. Отдельным направлением является изучение активности коры головного мозга с помощью функциональной МРТ (ФМРТ) и ПЭТ. Опыт ФМРТ насчитывает больше 10 лет, за которые он пережил и взлеты, и резкую критику. Активация участка коры в ответ на стимуляцию связана с увеличением поглощения кислорода, что может быть зафиксировано с помощью специальных импульсных последовательностей. В качестве стимула пробовали не только зрительные и двигательные возбудители, но и сложные семантические и даже экстрасенсорные. Дальнейший прогресс в ФМРТ сильно зависит от увеличения силы градиентов. Уже показано, что ФМРТ выполнима даже в ходе операционного вмешательства. ФМРТ в реальном времени позволит избежать хирургического повреждения жизненноважных участков коры. Ещё одним интересным направлением является МР спектроскопия (МРС). Прогресс в этой области долго сдерживался недостаточно высоким для этих целей отношением сигналшум в поле 1,5 Тл и ниже. Поскольку теперь разрешены к клиническому применению аппараты с магнитной индукцией до 4 Тл, внедрение МРС в жизнь становится более реалистичным, хотя и очень дорогостоящим. Сильные градиенты и турбо-метод ускорили получение спектральных линий и сделали результат надёжнее. Применительно к мозгу МРС по резонансной частоте водорода позволяет определять изменения соотношения метаболитов. Так, повышенный уровень холина служит индикатором опухолевого роста, а лактата - некроза. ПЭТ также фиксирует высокую опухолевую активность, но на основе гиперметаболизма глюкозы (исследование с ФДГ), или наоборот низкую, на основе гипометаболизма глюкозы. Переоценить значение оценки метаболизма ткани трудно. Обычная томография не позволяет отличать опухолевую ткань от послеоперационного рубца, или достоверно разделять опухоли мозга по градациям. Визуализация сосудов заметно продвинулась за последние несколько лет. Ангиография, пусть даже дигитальная субтракционная, всё-равно метод инвазивный и сопровождающийся риском осложнений. И ультразвук, и КТ, и МРТ предлагают альтернативу, со своими достоинствами и недостатками. Наряду с МРТ и КТ существуют и другие методы получения информации, например, УЗИ, МРА,КТА. УЗ диагностика сосудов осуществляется в реальном времени, отображая не только просвет сосуда, но и его стенки, морфологию атеросклеротической бляшки и, что наиболее важно, даёт показатели кровотока. Главными недостатками УЗ сосудов до последнего времени были зависимость от навыков пользователя, недостаточно большое поле видения и ограниченное пространственное разрешение. Новейшие датчики дают больший охват зоны интереса, а компьютер запоминает кадры при перемещении вдоль сосуда, что позволяет реконструировать их в 3D изображение. Современные УЗ аппараты включают автоматическую оптимизацию допплерного режима, что существенно уменьшает влияние умения оператора на результат исследования. Принципиально изменились возможности УЗ в изучении мелких сосудов, особенно с использованием контрастирующих веществ. Стали доступными визуализации сосуды диаметром вплоть до 40 микрон, например внутриопухолевые. УЗ уже стал скрининговым стандартом сонных артерий, обеспечивая точностью выявления стеноза около 95%, при минимальных затратах и за короткое время. В целом значение УЗ диагностики па- тологий периферических артерий постепенно снижается с наступлением томографических методик. В то же время трудно переоценить роль метода в выявлении заболеваний вен. Повидимому, тромбоз глубоких вен и варикозное расширение вен нижних конечностей ещё долго останутся главной областью применения сосудистого УЗ. За последние годы существенно повысилось качество МР ангиографии (МРА). Стандартная 3D Time of Flight (TOF) методика давно себя зарекомендовала как надёжный метод визуализации сосудов Виллизиева круга, однако в диагностике патологий других сосудов МРА до сих пор уступала рентгеноконтрастной ангиографии. С увеличением скорости сбора данных и применением матриц с высоким разрешением поле видения МРА расширилось вплоть до 400 мм, что позволило выполнять МРА всего тела. Сверхбыстрые градиентные 3D последовательности в сочетании с контрастированием показали себя очень точными для изучения сонных артерий, аорты, сосудов таза и конечностей. К сожалению, динамическое контрастирование плохо подходит для рутинной практики ввиду сложности выполнения и дороговизны. Прорыв ожидается в разработке новых контрастирующих веществ, длительно циркулирующих в сосудистом русле. КТ ангиография (КТА) в ряде случаев может быть конкурентом МРА. Это относится, в первую очередь, к диагностике эмболий лёгочных артерий. Многосрезовая технология КТ, новые контрастные вещества и возможности 3D реконструкций вероятно расширят применение КТА. Долгое время цифровая субтракционная коронарография была золотым стандартом. Вскоре метод дополнился внутрисосудистыми ультразвуковыми исследованиями, дающими возможность оценить морфологию бляшки. Однако оба метода инвазивны, к тому же внутрисосудистый УЗ имеет невысокое пространственное разрешение. Сегодня очевидно, что качество отображения коронарных сосудов с помощью МРА и многосрезовой КТА не уступает классической рентгеноконтрастной коронарографии. Неоднократно сообщалось о хороших возможностях МРА и КТА в оценке морфологии бляшек. Значительный прогресс наметился в области кардиовизуализации. Эхокардиография и радионуклидная диагностика вскоре вероятно будут потеснены компьютерными томографическими методами. МРТ с помощью сверхбыстрых импульсных последовательностей в сочетании с передовой техникой позволяет получать изображение всех фаз сердечного цикла при однократной задержке дыхания. Это привело к тому, что стали доступны исследования состояния и функции миокарда: перфузия и её резерв, стресс тест с добутамином, коронарный резерв. Изучение перфузии с МР контрастирующим веществом отчётливо коррелирует с миокардиальной перфузией, определяемой УЗИ с микросферами. Поскольку в течение каждого сердечного сокращения можно получить несколько МР срезов, то удаётся отобразить перфузию всего миокарда одномоментно. Диагностика рака молочной железы (РМЖ) уже на протяжении нескольких лет едва ли не самая популярная тема дискуссий. Маммографический скрининг РМЖ стал нормой жизни в европейских странах. Однако на точность маммографии влияет плотность паренхимы и в ряде случаев она неприемлема. УЗ хорошо дополняет маммографию в плане установления морфологических критериев доброкачественности. МРТ с контрастированием служит методом выбора второго эшелона. Единственным недостатком МРТ является недостаточная чувствительность при некоторых заболеваниях. Более отдалённой перспективой кажется применение ПЭТ, которая очень точна в дифференцировке доброкачественных и злокачественных узлов, но пока не столь доступна. При осложнённых имплантатах и при подозрении на опухоль на фоне имплантата МРТ может рассматриваться как оптимальный метод. В большинстве случаев исследование внутренних органов не требует особо совершенной техники. УЗ и КТ, как правило, обеспечивают надёжным диагнозом. Вместе с тем, прогресс коснулся и этой области. Диагностическая ретроградная холангиопанкреатография (РХПГ), в т.ч. эндоскопическая, очевидно скоро останется в прошлом. МР ХПГ абсолютно неинвазивна и безвредна, сравнительно легко выполнима, нет необходимости в премедика- ции и контрастных веществах, не связана с техническими доработками аппарата. Точность МР диагностики всех патологий панкреатобилиарной системы не уступает, а иногда и превосходит РХПГ. По-видимому, последняя останется только как интервенционный метод для установки стентов. Обращает на себя внимание сближение точности методов визуализации в диагностике целого ряда патологий. Это заставляет по-новому переосмыслять диагностические алгоритмы. На первый план в такой ситуации выходят экономическая целесообразность, ограничения и побочные эффекты. Значительный прогресс отмечается в дальнейшем совершенствовании технологии МРТ. Кроме того, предложены варианты методики (Siemens), создающие условия для одномоментного исследования большинства отделов организма. Отмечается преимущество и существенные достижения в использовании аппаратов с мощным магнитным полем (1,5 Тл и более) и значительный прогресс в области МРС. К сожалению, сохраняется высокая стоимость данного оборудования. DICOM 3.0 (протокол связи, версии 1 и 2, 1995 г.) представляет компьютеризированную систему, обеспечивающую перевод аналогового изображения в цифровое в стандартном формате. Большинством ведущих мировых производителей современного рентгеновского оборудования в настоящее время предусмотрены специальные опции по обеспечению соответствия диагностических аппаратов протоколу стандарта DICOM 3.0. Данная система выполняет функцию эффективной стандартизации самой разнообразной медицинской графической информации с возможностью её передачи по линиям связи для интерпретации различными пользователями (консультантами). Следует иметь в виду, что дистанционная передача графических изображений, возможна лишь между учреждениями, где отделения лучевой диагностики оснащены DICOMавтоматизированными рабочими местами и, соответственно, где между участниками телеконсультаций оформлены правовые нормативные акты. Иными словами, телеконсультация возможна там, где сформировано информационное пространство, в котором программа DICOM является преобладающим стандартом для передачи медицинских изображений по линиям связи. Вместе с тем программа не ограничивается только сферой передачи изображений методов лучевой диагностики, но так же может охватывать графическую информацию многих других областей медицины (эндоскопия, стоматология, офтальмология и др.). ТЕХНОЛОГИИ ХРАНЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ Хранение и передача данных В настоящее время в зарубежных странах практически реализованы системы PACS (Picture Archiving and Communication System – архивирование изображения и коммуникационные системы) и DICOM 3,0 (Digital Imaging and Communications in Medicine – цифровое отображение и коммуникации в медицине). Обычно в диагностических кабинетах при исследовании пациентов воспроизводятся изображения по технологии (конфигурации), свойственной только каждому конкретному методу. С помощью программы PACS любые графические изображения подвергаются перекодировке и совместимости и, в результате, становятся пригодными для сохранения в данной компьютерной среде. PACS-системы для хранения цифровых медицинских изображений обладают целым рядом преимуществ по сравнению с пленочными технологиями. Во-первых, РАСS обеспечивает всю необходимую работу с цифровыми медицинскими изображениями, повышает скорость и качество диагностики. Поставщиком всех снимков в систему РАСS является цифровое медицинское оборудование. Разнообразное современное оборудование подразделений академии – компьютерный, магниторезонансный томографы, аппараты ультразвуковых, рентгеновских исследований и т.п. – имеет возможность передачи цифровых изображений. Во-вторых, основным рабочим звеном системы являются диагностические станции врачей-рентгенологов, где проводится обработка и описание рентгенологических исследований. Для доступа лечащих врачей к изображениям в клиниках (естественно, имеющих сеть) используется система Web-доступа. Врачи за обычным компьютером в клиниках, используя стандартный Internet Explorer, получают доступ к снимкам в PACS-архиве и заключениям рентгенологов. Рабочее место врача в системе РАСS в режиме Web-доступа может быть развернуто на любом компьютере и в любом месте, где есть сеть. Более того, РАСS позволит повысить скорости доступа к изображениям и обеспечить одновременную работу с ними разных специалистов из разных клиник, повысит пропускную способность медицинских аппаратов - будут меньше очереди, улучшит качество диагностики за счет применения специальных цифровых технологий и обеспечит сохранность снимков. Не маловажно будет и снижение расходов на рентгеновскую пленку (например, снимки с "нормой" не всегда надо печатать), да и для печати снимков можно использовать один специальный дорогостоящий аппарат на несколько приборов, включенный в сеть, а не приобретать новые для каждого прибора. Корректной работы всей системы, необходимо чтобы данные (получаемые с различных диагностических устройств) имели единый формат (DICOM 3.0) Стандартизация данных в медицине – формат DICOM Аббревиатура DICOM в переводе означает «цифровые снимки и средства связи в медицине» (Digital Imaging and Communications in Medicine) и является всемирным стандартом обмена данных в медицинских информационных системах. С его помощью осуществляется обмен снимками и данными, создаваемыми различными медицинскими приборами, генерирующими и обрабатывающими изображения и информацию. Стандарт DICOM в настоящее время является основным медицинским коммуникационным стандартом для передачи изображений [1]. Более того, другие коммуникационные стандарты, например HL7, используют формат стандарта DICOM для передачи изображений. DICOM развивается с 1983 года объединенной группой ACR/NEMA (American College of Radiology/ National Electrical Manufactures Association) [2]. Текущей версией является стандарт DICOM 3.0, базирующийся на модели открытых систем ISO/OSI и маршрутизируемом протоколе TCP/IP [3]. Стандарт имеет технологию для уникальной идентификации любого информационного объекта при сетевом взаимодействии, применяет сжатие изображений по стандарту JPEG. В качестве файловой системы использует FAT (совместимую с DOS версии 4.0 и выше) и поддерживает различные форматы физических носителей: дискеты 1.44М, магнитооптические диски (128М, 650М и 1,2G), CD-R диски. Появившись как корпоративный, DICOM стал стандартом де-факто и встраивается в оборудование (КТ, ЯМР, УЗИ и т.д.) крупнейших производителей радиологического оборудования (PICKER, GE, Siemens, HP, Philips ) и большинство систем архивации медицинских изображений. Он поддерживается национальными организациями по стандартам - CEN TC251 в Европе и JIRA в Японии. Стандарт позволяет решать задачи управления всей диагностической информацией на основе открытой архитектуры. В докладе представлено 3-х уровневое интеграционное решение на основе стандарта и описаны основные моменты интеграции: ввод, передача, визуализация и архивация. Разработана технология объектно-ориентированного представления в программном обеспечении любого информационного объекта в соответствии с требованиями стандарта. Частично реализовано соответствующее программное обеспечение под DOS на базе стека PC/TCP фирмы FTP Software и Windows 3.1/95 на основе технологии WinSocket. По мнению авторов, DICOM является хорошо проработанным стандартом, на который имеет смысл ориентироваться российским разработчикам, начиная с создания простейших DICOM-конверторов и серверов печати, и постепенно переходя к полноценным DICOM- решениям. Выделилось в самостоятельное и бурно развивается новое информационное направление «Телерадиология» (ТР), представляющее раздел телемедицины. ТР рассматривается, как современное компьютерное информационное направление, обеспечивающее с помощью системы DICOM 3.0 реальную возможность передачи по линиям связи цифрового изображения. Следует иметь в виду, что прогресс в области цифровых систем и возросшие скорости передачи объемной графической информации существенно расширили возможности данной компьютеризированной среды в отношении диапазона и количества пересылаемых материалов. Следует иметь в виду, что дистанционная передача графических изображений, возможна лишь между учреждениями, где отделения лучевой диагностики оснащены DICOMавтоматизированными рабочими местами и, соответственно, где между участниками телеконсультаций оформлены правовые нормативные акты. Иными словами, телеконсультация возможна там, где сформировано информационное пространство, в котором программа DICOM является преобладающим стандартом для передачи медицинских изображений по линиям связи. Вместе с тем программа не ограничивается только сферой передачи изображений методов лучевой диагностики, но так же может охватывать графическую информацию многих других областей медицины (эндоскопия, стоматология, офтальмология, дерматология, картина гистологических препаратов и др.). Важным преимуществом системы является ее прямая связь с цифровым сканирующим флюорографом «ПроСкан-2000» производства фирмы «Рентгенпром». С помощью программы «ПроСкан» можно просматривать цифровые рентгенологичекие снимки и заносить их в базу данных РИС. Ее совместимость с общепринятым стандартом DICOM 3.0 дает возможность включать в РИС изображения, полученные и на других медицинских аппаратах. На этом же стенде впервые демонстрировалось подготовленное к внедрению АРМ врача кабинета ультразвуковой диагностики, которое можно использовать автономно либо в составе РИС «Ариадна». Программное обеспечение "ПроСкан" соответствует международному протоколу DICOM-3.0, включая последние изменения стандарта 2003 года. В программе реализованы следующие средства поддержки DICOM-3.0: 1) Импорт/экспорт снимков в DICOM-файлы как со сжатием информации (с потерей и без потери качества, включая использование JPEG2000), так и без сжатия. 2) Печать на любой DICOM-совместимый принтер (например, AGFA DryStar 2000, DryStar 3000, SONY UP-DF500) или DICOM принт-сервер. 3) Выполнение DICOM-функций C-Store, C-Move (SCU) - автоматическая передача по компьютерной сети снимков на "внешний" DICOM-сервер, входящий в состав рентгенологической информационной системы или системы архивации и передачи изображений (PACS) данного ЛПУ. Именно поддержка ПО "ПроСкан" стандарта DICOM на таком уровне позволяет нам утверждать, что флюорограф ПроСкан-7000 4) Можно интегрировать в любую современную медицинскую информационную систему. РАЗВИТИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В МЕДИЦИНЕ Моделирование оперативного вмешательства Комплекс, позволяющий выполнять 3D-моделирование, обычно состоит из сканирующей аппаратуры и компьютерной рабочей станции со специальным ПО, собственно выполняющим моделирование (примером такой техники являются Marconi SeleCT SP, Philips CT Aura и рабочие станции Siemens MagicView). Но визуализация данных - это только часть задач, которые можно поручить вычислительным машинам. Точность выполняемых ими операций позволяет использовать их также в роли наблюдателей и координаторов. В Институте хирургии им. А.В. Вишневского РАМН разработана и уже активно действует технология моделирования операционного вмешательства на внутренних органах на стадии дооперационной диагностической оценки степени их поражения, позволяющая дифференцировать признаки и детали, которые дают возможность составить и проверить хирургу предоперационную концепцию не только в отношении характера патологических изменений, но и в отношении способа, объема и наиболее вероятных опасностей предстоящей операции. Технология прошла клинические испытания и показала себя очень высоко, как фактор, способствующий значительному снижению рисков, связанных с оперативным вмешательством. На сегодняшний момент в медицине остро существует проблема более точного способа диагностирования патологического процесса внутренних органов (особенно при оценке сосудистой сети органа) для планирования тактики и определения объема оперативного вмешательства. Там же разработали технологию, дающую возможность выработки тактики хирургического вмешательства на этапе диагностической оценки поражения паренхимы внутренних органов путем проведения виртуальной хирургической операции на построенной трехмерной реконструкции внутренних органов различных объемов без пропуска изображений на мониторе рабочей станции. Пространственное визуальное восприятие патологического процесса и взаимосвязанность его с окружающими тканями и сосудами позволяют, в соответствии с особенностями распространения очага, произвести выбор адекватной тактики при помощи специальных компьютерных программ и соблюдении определенных условий проведения спиральной компьютерной томографии - СКТ-исследования. Для получения трехмерной реконструкции (3D) интересующего объекта или органа важно получение четких аксиальных срезов изображения, которое зависит от градиента плотности изображения на фоне окружающих тканей. Так, за счет естественной разницы плотности хорошо визуализируются дополнительные мягкотканые образования на фоне неизменной легочной ткани, а также скелет на фоне мягких тканей. Работа хирурга с программами заключается в следующем: 1.Выбирается область исследования, которая будет использована для построения. 2. Поперечные изображения последовательно вызываются на экран компьютера, из этих изображений выбирается то, на котором зона интереса имеет самые четкие очертания и детально выявляется. 3.По этим изображениям подбирают уровень используемой плотности. Каждому значению плотности на срезе закрепляют соответствующий цвет. 4.Эти данные вводят в память компьютера, после чего начинают само построение. Специальная "Ангио-программа" или программа реконструкции "высоких плотностей" позволяет построить пространственное изображение костей, образования в легких, внутреннюю поверхность органа, используя естественный градиент плотности. Эту программу удобно использовать для построения сосудов. При необходимости программы можно совместить, что позволит получить изображения образований в соотношении с сосудами; ширину аневризматического мешка, просвет аорты в тромбированных аневризмах; толщину стенки и просвет желудка или кишки при их опухолевом поражении. Программное обеспечение рабочей станции Easy Vision позволяет реконструировать изображения по очень низкой плотности - воздуху. Заполнив полый орган воздухом, подбирают шкалу плотности, которая позволит вычленить из сканов только участки, содержащие воздух. Помимо перечисленных программ в новой технологии используется программа совмещения полученных изображений. Она позволяет путем наложения друг на друга и подбора цветовой гаммы, яркости, фона и контрастности совмещать как аксиальные срезы с 3Dреконcтрукцией, так и 3D-реконструкции между собой. Таким образом, совместив поперечный скан с 3D-реконструкцией, например сечение печени с метастазами и реконструкцию метастазов, сосудов, и подобрав необходимый фон и яркость, получают объемное изображе- ние, как бы просвечивающее сквозь поперечный срез. При этом хорошо видно совмещение зон интереса. При совмещении двух 3D-изображений, например костей и мягких тканей, можно получить поверхностную реконструкцию тела. Подобрав необходимые параметры цвета, фона и яркости, можно увидеть просвечивающие кости скелета сквозь наружные слои мягких тканей. Эта же программа позволяет выделить 3D-реконструкции, частично убирая совмещенные с ними сканы, либо другую 3D-реконструкцию. При этом получают отдельные части объемного изображения зоны интереса, совмещенные с поперечным сканом. Таким образом, клиницист-хирург, визуально наблюдая отдельные области тела, имеет возможность моделировать оперативное вмешательство на органах путем иссечения на экране патологического очага, визуально оценить и предвидеть наиболее вероятные опасности предстоящей операции. Технология прошла клинические испытания и показала себя очень высоко, как фактор, способствующий значительному снижению рисков, связанных с оперативным вмешательством. Ультразвуковые и рентгеновские методы Ультразвуковая диагностика благодаря хорошей информативности, быстроте и дешевизне, давно рассматривается как идеальный скрининг патологий внутренних органов, ведущий метод в акушерстве и простейший метод оценки кровотока. Этот имидж меняется в эру цифровых изображений. УЗ приборы больше уже не простые и не дешёвые. Основным техническим достижением стала разработка и быстрое внедрение в практику 3D метода. Датчики собирают информацию одновременно в разных плоскостях, которая затем обрабатывается рабочей станцией с построением объёмной картинки. По сравнению с классическим 2D УЗ новый метод даёт большую детализацию и точные измерения. Вероятно, 3D не расширит области применения УЗД, но существенно изменит точность исследований и их представление. Это уже демонстрировалось на примерах ранней диагностики пороков развития плода. Разработка новых УЗ датчиков идёт также в направлении интервенционного применения. Размеры позволяют поместить датчик в коронарные артерии и полостные органы. На смену спиральным компьютерным томографам приходит новая генерация - многосрезовые (МСКТ). Хотя метод не несёт в себе принципиально нового качества изображения, ожидается, что он сыграет революционизирующую роль в компьютерной томографии. В первую очередь это связано с высокой скоростью томографии, сопоставимой с электроннолучевой КТ. Появляются новые и совершенствуются уже апробированные возможности: кардиосинхронизация с ретроспективной реконструкцией по фазам сердечного цикла, 3D реконструкция тонких срезов, высококачественная КТ ангиография. Томографию всей грудной клетки можно выполнить на одной задержке дыхания, что не только повышает пропускную способность и снижает лучевую нагрузку, но и даёт изображения с высоким разрешением. Высокая скорость получения тонких срезов дала возможность представления изображения в новом виде - виртуальном 3D. Виртуальная эндоскопия внешне напоминает волоконнооптическую, но основана на рентгеновском принципе и поэтому несёт в себе отличную информацию. 3D реконструкция позволяет также представить срезы внутренних органов, что облегчает хирургам планирование операционного доступа. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Информационные технологии довольно активно внедряются в различные области медицины, становясь мощным инструментом в руках врачей, постепенно становясь платформой, на которой пересекаются традиционная и нетрадиционная медицина. Роль ИТ в медицине сегодня настолько же разнопланова, насколько разнообразна сама медицина, и уже можно с уверенностью сказать: ИТ не просто дополняют медицину, они выводят ее на новый уровень, как для врачей, так и для их пациентов. Дальнейшее совершенствование медицинской диагностики заключается в развитии методов и средств обработки результатов исследований, и в повышении информативности данных, посредством совмещения результатов исследований, полученных на различных диагностических установок, что возможно благодаря внедрению единого стандарта данных DICOM. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Емелин И.В. Стандарт электронного обмена медицинскими изображениями DICOM // Компьютерные технологии в медицине. – 2003. – №3. 2. Телемедицина. Новые информационные технологии на пороге XXI века // Под редакцией проф. Р.М.Юсупова и проф. Р.И.Полонникова. – СПб: 1998. 3. American College of Radiology, National Electrical Manufacturers Association, "ACRNEMA Digital Imaging and Communications Standard: Version 2.0", NEMA // Standards Publication No. 300-1988, Washington, DC, 1988. 4. American College of Radiology, National Electrical Manufacturers Association, "Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM): Version 3.0", Draft Standard, ACR-NEMA Committee, Working Group VI, Washington, DC, 1993. 5. Dicom 3.0. Telemedicine. Teleradiology // Telemedicine Glossary of concepts, standards, technologies and users. 4th Edition. Fifteen years of European Commission support for research in telemedicine. 2002 Working Document. p.171-174, 580-584, 587. 6. Berland LL, Smith JK. Multidetector-array CT: once again, technology creates new opportunities // Radiology 1998;209:327-329. 7. Brenner DJ, Elliston CD, Hall EJ, et al. Estimated risks of radiation-induced fatal cancer from pediatric CT // AJR 2001;176:289-296. 8. Brant-Zawadzki M. CT screening: why do I do it? // AJR 2002;179:319-326. 9. Donnelly LF, Emery KH, Brody AS, et al. Minimizing radiation dose for pediatric body applications of single-detector helical CT // AJR 2001;176:303-306. 10. Frush DP, Applegate K. Computed tomography and radiation: understanding the issues // J Am Coll Radiol. In press, September 2003. 11. Haversen P.A., Kristiansen I.S. Teleradiology in Medicine // BMJ, 1996, 312, p.1333-1336 12. Linton OW, Mettler FA. National conference on dose reduction in computed tomography, emphasis on pediatrics // AJR 2003;181:321-329. 13. Paterson A, Frush DP, Donnelly LF. Helical CT of the body: are settings adjusted for pediatric patients? // AJR 2001;176:297-301. 14. Rogers LF. Helical CT: the revolution in imaging // AJR 2003;180:883-884. 15. Schillebeeckx J. Hospital pursues filmless, paperless environment // Europacs. 2002 conference reporter. A supplement to «Diagnostic Imaging Europe». December 2002. p.14-16 16. Sternberg S. CT scans in children linked to cancer later // USA Today. January 22, 2001:1. 17. Teleradiology - To discuss Finnish situation and European guidelines on teleradiology // Материалы ежегодного заседания Исполнительного комитета Европейской Ассоциации Радиологов - ECR. 9 марта 2003 г. Вена, Австрия. 18. Тарутин И.Г. Дозиметрический контроль медицинского рентгенодиагностического облучения пациентов // Материалы междунар. конф. лучевых диагностов «Лучевая диагностика – проблемы обновления и модернизации материально-технической базы и технологий». Минск, 1997, с.35-39. 19. Тюрин И.Е. Компьютерная томография органов грудной полости // СПб: 2003.
