Evgeny Avsharov: què està malament en el regne de la radiologia?

Evgeny Mikhailovich Avsharov és cap de desenvolupament i implementació del sistema PACS, que té la funció de rebre, emmagatzemar i transmetre imatges mèdiques DICOM AS_VIMeN, així com processar i visualitzar imatges en estacions de treball 2D per al seu posterior processament i visualització en temps real AS_GSV ” Michelangelo ”, servidors DICOM i impressores de la sèrie AS; arquitecte cap de la tecnologia “Radiologia de Microsegon” basada en nous principis físics i tecnològics per a crear una classe fonamentalment nova d’equips mèdics i industrials de diagnòstic radiològic; enginyer certificat en raigs X de Siemens i tomografia computada de General Electric; desenvolupador d’ideologia i tecnologia per a crear sistemes digitals adaptatius per a rebre, emmagatzemar i processar canonades 2D i visualitzar, en temps real, un flux d’imatges mèdiques dinàmiques d’alta resolució; i director tècnic del curs AS1 LLC a Moscou.

Quines dificultats tècniques impedeixen que els grans fabricants d’equips de raigs X redueixin significativament la dosi de radiació nociva?

La dosi de raigs X requerida per a crear la imatge de diagnòstic correcta depèn directament de l’eficiència quàntica inicial DQE (0) del detector de panell pla (FPD).

Molts fabricants de FPD no són molt aficionats a proporcionar característiques de la dependència inicial de l’eficiència quàntica de DQE (0) en la dosi de raigs X d’entrada, i heus aquí per què: fins i tot per a les FPD de conversió directa realitzades en un centellejador CsI amb un amplificador de seleni amorf a- S’amb un guany d’1.0, en el rang de dosis petites d’1.0-10nGy (0.1-1.0µR), el canvi en el valor DQE (0) està en el rang de 0.10 a 0.30, per tant, és necessari establir el guany en la capa a-Se de 50 ~ i superior, la qual cosa condueix a un augment proporcional del soroll quàntic.

Per tant, els principals fabricants d’equips de raigs X han aconseguit el límit d’augmentar la potència de radiació de raigs X i aconseguir els límits de conversió dels detectors de raigs X utilitzant tecnologies tradicionals, tant en medicina com en la indústria.

Actualment, els enfocaments existents per al disseny del sistema de diagnòstic de raigs X no permeten que aquestes característiques es combinin en un sol producte: un augment en la resolució dinàmica dels detectors de raigs X amb un augment simultani en la velocitat de quadres per segon.

Això donaria lloc al fet que això afecti directament el procés de diagnòstic en reduir la dosi de raigs X en un ordre de magnitud o més, perquè per a augmentar la resolució de les imatges de raigs X quatre vegades, és necessari augmentar la dosi per píxel de la imatge 16 vegades; reduint el punt focal del tub de raigs X a un valor de 0.1 * 0.1 mm o menys, quan el temps per a prendre el marc de la imatge de raigs X és d’uns pocs mil•lisegons (fins i tot el millor processament permet una resolució real de no més 0.7 -: – 0.5 la grandària del punt focal, fins i tot si la resolució del detector de raigs X excedeix dramàticament aquest valor); això disminuiria la potència de radiació integrada pel marc d’imatge de raigs X sense augmentar la potència instantània del tub de raigs X.

Sota quins principis és possible augmentar la resolució radiològica i disminuir la dosi de raigs X?

La qualitat i el significat diagnòstic de les imatges obtingudes en radiologia depenen de quatre components principals: emissors de raigs X (tubs de raigs X), generadors de raigs X d’alt voltatge, detectors de radiació de raigs X i sistemes de processament i visualització d’imatges.

Hem resolt el problema de la correcció de la influència de la radiació de raigs X secundària (radiació de la tija) en la qualitat de la imatge. Els mètodes matemàtics disponibles actualment per a la correcció parcial de la radiació mare que sorgeix en l’objecte d’estudi permeten processar tant un flux de quadres de 16 bits en temps real com un flux d’imatges de sostracció en un format de fins a 1024 * 1024 (és a dir, 1 megapíxel = 1.0Mpix) a 30 quadres per segon.

Aconseguim això creant una canonada multifuncional flexible de 16 bits de múltiples etapes per al processament matemàtic de la seqüència d’imatges amb l’ús seqüencial de conjunts d’elements funcionals: filtres matricials, convertidors no lineals i espectrals, els paràmetres dels quals són accessibles per a l’operador del procés . Al mateix temps, el flux de dades físiques pot aconseguir 120 MB / s a 60 fotogrames per segon (per al format 1024 * 1024 * 16b), i 60 MB / s a 30 fotogrames per segon és suficient per a la visualització, sense demora de visualització i amb La possibilitat de la seva percepció per l’ull humà. La qualitat de correcció parcial de la radiació secundària de la tija depèn de la tecnologia de processament i les capacitats dels elements funcionals de la canonada de processament.

Les etapes de processament d’imatge des de la imatge original fins a la imatge obtinguda, on fins i tot els vasos sanguinis més petits són visibles

El vídeo mostra les etapes de processament de la canonada des de la imatge de font primària fins a la de resta, la qual cosa permet la correcció parcial de la radiació secundària (mare), però no completament, el nivell de correcció caracteritza la qualitat del processament matemàtic.

L’augment quant a la visualització dinàmica d’imatges de gran format de 9-12Mpix a 30-60 quadres per segon requereix un augment en la potència de la canonada de còmput en una comanda o més, a causa d’un augment en el flux d’entrada a 1440MB / s (12Mpix a 60 quadres per segon), que és una tasca molt trivial per a crear una canonada dinàmica per al processament d’imatges en directe.

Per tant, la sortida de les limitacions sistèmiques tradicionals de radiologia per a múltiples augments en l’eficiència i seguretat del mètode és possible mitjançant la creació d’una nova classe de sistemes de diagnòstic de raigs X en el marc de la tecnologia “Microsecond Radiology”. La solució no té anàlegs en la pràctica radiològica mundial.

Quins són els principals resultats de la implementació de radiologia en microsegons?

• Una reducció dràstica de la dosi de raigs X en més de 20 vegades o més amb qualsevol mena d’examen de raigs X, com en exàmens mèdics, especialment en mamografies i angiografías, en estudis de raigs X basats en la “tomosíntesis” i la tomografia computada principis; i en sistemes de prova de raigs X no destructius, en sistemes d’inspecció i seguretat de raigs X.
• Al mateix temps, la resolució de les imatges dinàmiques augmentarà de 3 a 4 vegades, és a dir, fins a (100 -: – 50) µm versus (400-200) µm a 30/60 quadres per segon, en comparació amb la moderna X- sistemes mèdics de raigs, que requeriran la creació de nous estàndards per al procés de diagnòstic en radiologia general, en el camp de la tomografia computada, estudis angiográficos, mamografia, etc.
• Un efecte addicional és la reducció de la potència integral del generador de raigs X en més de 20 vegades de (50 -: – 120) kW a (2 -: – 4) kW a una potència instantània del tub de raigs X – de (30 -: – 100) kW a (15-: – 30) kW, asseguraran l’absència pràctica d’escalfament de tubs de raigs X i generadors, i conduiran a múltiples augments en el seu cicle de vida.
• Canalització de flux de dades en temps real (més de 1500 MB / s), per a reduir el soroll de raigs X de les imatges dinàmiques, basat en un conjunt d’eines únic de computació paral•lela en temps real al mateix temps que augmenta la resolució i la claredat de les imatges resultants.
• Un augment en la resolució de la tomografia computada a (100 -: – 50) micres amb un focus de tub de raigs X que varia de 0.15 × 0.15 mm a 0.1 × 0.1 mm (en el camp mèdic).
• Multimodalitat: la combinació en un dispositiu de l’alta resolució d’un aparell de diagnòstic de raigs X i tomografia computada.
• Un tub de raigs X de microsegons, un generador de raigs X de microsegons i una reducció de costos del detector de raigs X de microsegons estan associats amb les característiques estructurals i tècniques d’aquest últim i la facilitat de la seva fabricació, la qual cosa conduirà al “cost total de propietat “(TCO) reducció de tot el complex de raigs X en un 50%.

On es van implementar els teus desenvolupaments?

Actualment, els sistemes de processament d’imatges mèdiques estan operant a Moscou en la clínica MEDSI, en la clínica infantil de l’Administració Presidencial, en la clínica Gazprom, a l’hospital municipal número 12 i en més de 47 clíniques en tot el país.

Es poden utilitzar els mètodes desenvolupats en astronomia per a l’exploració en profunditat de l’espai, la microscòpia, el processament de fotografies i el processament digital de senyals de naturalesa arbitràries?

La restauració d’imatges de projecció és una de les funcions de l’astronomia pràctica i moltes altres branques pràctiques (geologia, biologia, etc.). La tecnologia es pot aplicar a qualsevol procés que tingui lloc amb l’absorció i reflexió dels senyals dins de l’objecte en estudi. Per a la tomografia computada, millora significativament les imatges obtingudes mitjançant la reconstrucció d’imatges a partir de projeccions.

Ha d’emfatitzar-se que, encara que aquesta tecnologia es va desenvolupar per a la medicina, principalment per a radiologia, és aplicable per a microscòpia i processament d’imatges fotogràfiques d’alta resolució; ha demostrat ser bo per al processament MRT, és rellevant per a imatges òptiques i, en general, per a qualsevol imatge bidimensional d’alta resolució, tant en grandària com en píxels.

Ha d’emfatitzar-se que, encara que aquesta tecnologia es va desenvolupar per a la medicina, principalment per a radiologia, és aplicable per a microscòpia i processament d’imatges fotogràfiques d’alta resolució; ha demostrat ser bo per al processament MRT, és rellevant per a imatges òptiques i, en general, per a qualsevol imatge bidimensional d’alta resolució, tant en grandària com en píxels.

Entrevista: Ivan Stepanyan

Read more: Ciència i enginyeria modernes amb Ivan Stepanyan ...