АППАРАТНО-КОМПЬЮТЕРНЫЕ МЕДИЦИНСКИЕ СИСТЕМЫ

Системы для получения медицинских диагностических изображений
7.2.1.1.Рентгенодиагностические аппараты
7.2.1.2. Ультразвуковые аппаратно-компьютерные

комплексы
7.2.1.3. Аппаратно-компьютерные комплексы радионуклидной визуализации
7.2.1.4. Аппаратно-компьютерные комплексы реконструкции первичных цифровых изображений
7.2.1.4.1. Компьютерные томографы – КТ
7.2.1.4.2. Магнитно-резонансные томографы (МРТ)
7.2.1.4.3. Методика мультимодальных изображений
7.2.1.4.4. Методика субстракции медицинских изображений
7.2.2. Аппаратно-компьютерные системы для получения параметрических данных
7.2.3. Системы получения функциональных данных
7.2.3.1. Аппаратно-компьютерные системы функционального состояния органов

комплекс, состоящий из двух частей – медицинского аппарата и специализированного

компьютера.
В качестве медицинских аппаратов могут быть представлены
Диагностические устройства,
Лечебные устройства
Контролирующие (мониторинговые) устройства.

Компьютерная часть системы может базироваться на любой аппаратной платформе, находящейся под управлением специализированных медицинских программ.

медицинские системы подразделяются на 5 основных групп:
для получения медицинских

диагностических изображений органов человека,

для получения параметрических данных,

для получения функциональных данных,

для выполнения мониторинга,

терапевтического направления.

устройства, в которых установлены мощные компьютеры.

Эти специализированные компьютеры работают,

как правило, под управлением сложных операционных систем, таких, например, как Unix, Windows NT, Linux, и имеют развитое прикладное программное обеспечение.

Для получения медицинских диагностических изображений используются аппаратно-компьютерные комплексы двух типов.

7.2.1. Системы для получения медицинских диагностических изображений

от искусства врача, его умения управлять первичным сбором данных.

К

таким системам можно отнести ультразвуковые сканеры.
В них результирующая ультразвуковая картина исследуемого органа в значительной степени зависит от того, как врач проводит лоцирование исследуемого органа, каково расположение датчика и ракурс визуализации.
Поэтому при исследованиях с применением операторозависимых систем твердые копии изображений имеют ограниченное медицинское и юридическое значение.

связано с настройкой аппарата и физическими параметрами его функционирования.

К

таким системам относятся
цифровая рентгенография,
компьютерная томография,
рентгеновская томография,
магнитно-резонансная томография,
радионуклидная визуализации.
Итоговые данные исследований, выполненных с помощью операторонезависимых систем, объективно отражают сущность изучаемого органа.

в аналоговом виде, затем оно оцифровывается в АЦП (аналогово-цифровой преобразователь)

и далее существует в цифровом виде

оцифровывается ПЗС-матрицей и затем передается в процессор для дальнейшей обработки

и анализа. Итоговое изображение представляет собой рентгенограмму с высокой четкостью и большой фотографической широтой.

2. Прямая цифровая рентгенография - ddR – direct digital Radiography. В таких системах цифровое рентгеновское изображение формируется сразу же на цифровом плоском детекторе.

рентгенологического исследования.
Нередко она применяется в комбинации с искусственным контрастированием

органов.

Цифровая
рентгенограмма
коленного сустава
(боковая проекция)

образ органа. Затем в модуле оцифровки аналоговые изображения преобразовываются в

цифровые.

исследуемого органа

широчайшее распространение во всех областях медицины
Ультразвуковой комплекс при необходимости

путем встраиваемой компьютерной программы позволяет визуализировать кровоток, причем раздельно – артериальный и венозный, что имеет большое значение в диагностике облитерирующих поражений сосудов.

венозные сосуды почки
Ультразвуковое исследование желчного пузыря – сонография.
Внутри пузыря

имеются конкременты ↓

гамма-камера - устроен по аналого-цифровому принципу .
Он предназначен для радионуклидной

визуализации органов человека гамма-квантами.
После введения в организм пациента органотропных радиофарм-препаратов они накапливаются в этих органах и сигнализируют о своем присутствии испускаемыми гамма-квантами. Последние улавливаются сцинтилляционным детектором и позиционируются на его плоскости в виде двухмерного изображения исследуемого органа.
Далее изображение оцифровывается и передается для дальнейшей обработки в процессор.

Итогом такого процесса является радионуклидная сцинтиграмма

относятся
компьютерный томограф (КТ) и

магнитно-резонансный томограф (МРТ).

органов человека - компьютерные томограммы - при движении рентгеновской трубки

вокруг тела пациента.
Толщина среза, видимого как отдельное изображение, составляет доли миллиметра, расстояние между срезами – 1-5 мм. Компьютерные томографы способны получать изображение за очень короткое время, измеряемое долями секунды.
Современные томографы являются спиральными и многосрезовыми (одномоментно до 320 срезов).
КТ позволяют 1. Визуализацию тонких срезов.

2. Реконструкцию трехмерных изображений органов – пример - грудной клетки
3. Изображения полых органов – трахеи, бронхов, толстой кишки.

протонов человека, помещенного в сильное магнитное поле (до 1,5-3,0 Тл).

При дополнительном воздействии кратковременными радиочастотными импульсами протоны, находящиеся в теле пациента, входят в магнитный резонанс.

Последующая релаксация протонов инициирует электромагнитные сигналы, которые улавливаются радиочастотными катушками, оцифровываются и передаются в память компьютера.

Компьютер с помощью специального программного обеспечения обработки сигналов реконструирует МРТ-изображение

- на одном снимке или на экране монитора путем математических

методов суммирования (наложение) получают изображение внутренних органов, полученных разными методами исследования – МРТ, КТ и с помощью радионуклидов.
Такой метод позволяет выявить мелкие очаги повышенного накопления радиоактивного вещества и привязать их к анатомическим ориентирам тела пациента.

Мультимодальное
изображение КТ/
сцинтиграфия (вид
сзади). Виден метастаз
в XI левом ребре

с медицинскими изображениями – их вычитание (субтсракция).
При этом одну и

ту же область исследуют различными методами, а затем из одного изображения вычитают другое – производят математическое вычитание. Пример - дигитальная субстракционная ангиография (ДСА)
Агниографический комплекс фирмы Сименс

исследуемой области, производят его компьютерную инверсию из позитива в негатив.

Затем сразу же проводят рентгеноконтрастное исследование сосудов – ангиографию. Затем из второго снимка вычитают первый (в негативе). В итоге получается контрастное изображение сосудов без наложения мешающих теней окружающих органов

Агниограмма головного мозга

компьютерных программ прижизненно определять минеральный, химический или биохимический состав органов

человека.
Одним из таких методов стала двухфотонная компьютерная рентгеновская остеоденситометрия.

Суть метода сводится
к следующему. Больному
выполняют сканирующую
рентгенографию скеле-
та рентгеновскими луча-
ми различной жесткости
на специальном рентге-
новском аппарате – остео-
денситометре

с помощью компьютера. Итоговым результатом исследования является количественный показатель минеральной

плотности костей.
Программа позиционирует это плотность в три зоны – нормальную, зоны среднего и высокого риска переломов. Данное исследование нашло большое распространение при выявлении и изучения остеопороза – одного из наиболее частых заболеваний человека

Остеоденситограмма
с указанием минерализации скелета

функций органов.
Сигналы с этих датчиков оцифровываются в АЦП и

затем передаются в компьютер.
Задача компьютера – отсечь в автоматическом режиме шумы и сигналы, выходящие за рамки доверительного интервала, выделить репрезентативную (достоверную) группу полезных данных и затем провести их анализ.
Итогом анализа может служить распечатка в виде цифр или заключения, которые могут быть переданы по каналам связи для консультации или дальнейшего изучения.

регистрации нескольких параметров

определяющих функциональное состояние изучаемых органов.
В этих системах компьютер выполняет

задачу анализатора серии изображений, каждое из которых показывает функциональную активность органа.
В итоге получаются результирующие кривые, отражающие характер функции этого органа.
Подобным образом определяют, например, функциональную активность почек при радионуклидной визуализации или состояние кровотока в сосудах при магнитно-резонансной томографии

– ренография. На сцинтиграммах выделены зоны интереса, в которых построены

кривые, отображающие функцию каждой почки в отдельности

Магнитно-резонансная
томография артерий нижних
конечностей и кривая,
построенная компьютером
и показывающая интенсивность
кровотока в систолу и диастолу

себя различные классы устройств, предназначенных для отслеживания функционального состояния различных

органов на значительном промежутке времени.

Как правило эти системы используются
в реанимации,
в кардиологических отделениях,
в хирургических отделениях,
в операционных блоках.

система, позволяющая установить суточные колебания артериального давления и ЭКГ в

естественных условиях пребывания пациента.
Для этого к поверхности тела больного прикрепляются датчики регистрирующие пульс, артериальное давление и ЭКГ в течении суток.

Датчики соединяются с запоминающим устройством – флэш-картой, на которой сохраняются все зарегистрированные сигналы. Спустя сутки данные с флэш-карты считываются компьютером, который имеет специализированное программное обеспечение для анализа данных и их распечатки.

холтеровского суточного
мониторинга. Выявлены одиночные экстрасистолы
Суточные колебания артериального давления, выявленные
в процессе

холтеровского суточного мониторинга

портативные ком-
пьютерные гаджеты, регистрирующие функциональную
информацию и отображающую ее на дисплее.

Это позволяет в режиме online отслеживать регистрируемые данные. Гаджеты имеют выход в Интернет для передачи текущих
результатов в медицинский центр.

Для компьютерного контроля и управления физиотерапевтическими процедурами,
Для

программного вливания лекарственных препаратов и для управления перфузионными насосами,
Для оптимизации функционирования аппаратуры в процессе проведения ингаляционного наркоза и искусственной вентиляции легких.
4. Для поддержания жизнедеятельности организма - аппараты искусственного гемодиализа.

Общий принцип работы комплексов состоит в реализации обратной связи с регистрирующих датчиков, компьютерной обработке полученных результатов и последующим компьютерным управлением механизмом терапевтического вмешательства.

назначение компьютера в аппаратно-компьютерном
комплексе?
4. Каково назначение сканера в работе врача?
5.

Какие требования к мониторам применимы в медицинской
практике ?
6. Как осуществляются введение и распознавание медицинских документов?
7. Какие задачи решает персональный компьютер в работе врача?
8. Какие пользовательские интерфейсы используются в медицинской практике?
9. Какие аппаратно-компьютерные комплексы применяются
в медицине?
10. Что такое «холтеровский мониторинг»?