Современное состояние цифровой рентгенологии в РФ

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ  ЦИФРОВОЙ РЕНТГЕНОЛОГИИ В РОССИИ

В конце прошлого столетия бурный рост цифровых технологий пришел и в разработку и производство рентгенодиагностической аппаратуры. К настоящему времени цифровые технологии преобразования рентгеновских изображений успешно вытесняют пленочные методы практически во всех разделах рентгенодиагностики.

Н.Н.Блинов, Н.Н. Блинов (мл.), А.Ю. Васильев

Перечислим основные методы рентгенодиагностики, обеспеченные на сегодня серийно выпускаемой  цифровой аппаратурой:

1. Аппараты для профилактического исследования легких: системы для полноформатной цифровой рентгенографии грудной клетки, как в вертикальном, так и в горизонтальном положении пациентов. Здесь доза облучения должна быть минимальной даже за счет ограничения качества изображения.

2. Аппараты для общей рентгенологии: в традиционные комплексы для просвечивания и снимков вводятся устройства для цифрового запоминания изображения, обеспечивающие полную замену пленочной рентгенографии и скопии. Здесь, прежде всего, необходимо обеспечить качество изображения, достаточное для всех видов общей рентгенологии, доза облучения здесь играет существенную, но не главную роль.

3. Специальные аппараты: аппараты для ангиографии; маммографические аппараты, в том числе цифровые системы для проведения биопсии; рентгенохирургические аппараты; рентгенографические аппараты для дентальной рентгенологии. В специализированной аппаратуре, как правило, стремятся к максимуму диагностически значимой информации и, по существу, мирятся с необходимым для этого возрастанием дозы.

4. РДА для исследований костно-суставного аппарата: этот раздел рентгенологии (занимающий по количеству исследований 30–40%) до сих пор оставался и дольше всего сохранился пленочным, это связано с высокими требованиями по пространственному разрешению. Мы специально выдели этот тип аппаратов, хотя по конструкции штативной части он является частным случаем п.2. Здесь переход к цифровым изображениям оказался возможным, когда были созданы полномасштабные (40х40 см) твердотельные матрицы с числом пикселов до 4000х4000. Эта задача была решена в последние годы, но, к сожалению, не в России.

За последние годы зарубежными  и российскими фирмами было разработано  большое количество цифровых РДА, основанных на различных принципах регистрации  рентгеновского излучения. Проведенный анализ показал, что по физическим принципам регистрации приемники для цифровой рентгенографии можно разделить на следующие типы (в скобках указаны основные производители):

1. РЭОП(рентгеновские электронно-оптические преобразователи)+ тракт ТВ (Siemens, Philips, НИПК “Электрон”, ЗАО “Амико” и др.);

2. селеновый барабан + сканирование электронным щупом  (Philips);

3. стимулированный люминофор  + сканирование лазером + считывание  светосуммы (Fuji, Agfa, Kodak);

4. рентгеночувствительный  люминофор + оптика переноса + ПЗС  матрица (Imex, Medira, СП “Гелпик”, НИПК “Электрон”, ЗАО “Рентген-пром” и др.);

5. рентгеночувствительный  люминофор + ЭОП + оптика переноса + ПЗС матрица (Old Delft);

6. РЭОП в 4-х квадратах  (СП “Спектр-АП”);

7. линейка многопроволочных  электродов в ксеноне под давлением  + сканирование (ЗАО“Научприбор”, ИЯФ им. Будкера СО РАН);

8. люминофор + линейка  кремниевых детекторов + сканирование (ЗАО ”Рентгенпром”).

9. полномасштабная матрица  (40х40 см) на аморфном кремнии с  напыленным люминофором (Trixel, General Electric, Canon, Varian и др.);

10. полномасштабная матрица  (40х40 см) на аморфном кремнии с  селеновым слоем (Hologiс).

По результатам нашего анализа, наиболее перспективными являются аппараты, работающие на принципах  п.п.1. для просвечивания, п.п.3,4, 8 и 9,10 для рентгенографии, а п. 9,10 для  просвечивания с одновременной  рентгенографией. Это генеральное  направление развития современных цифровых РДА.

В Табл. 1 приведены основные характеристики различных типов рентгеночувствительных детекторов, применяемых для различных задач рентгенодиагностики, в последней графе упомянуты принципиальные ограничения, присущие каждому типу.

Как следует из Табл. 1, все типы, за исключением позиции п.1, где используется РЭОП, пригодны по размеру поля для общей рентгенографии (не менее 360-380 мм). Впрочем, фирмой Siemens делались попытки создать РЭОП с диаметром 570 мм для рентгенографии и флюорографии, однако из-за высокой стоимости такая система нашла весьма ограниченное применение. СП “Спектр-АП” успешно выпускает аппарат для цифровой флюорографии, в котором УРИ перемещается в четырех квадрантах, создавая общий размер кадра 400 х 400 мм и формируя изображение компьютерной «сшивкой» четырех изображений. Позиция 2, из-за упомянутых в примечании принципиальных ограничений, хотя и применяется фирмой Филипс для исследования легких, однако, вряд ли найдет широкое применение в дальнейшем.

Система п. 3, основанная на применении стимулируемых люминофоров, запоминающих накопленную под действием рентгеновского излучения светосумму, обладает только одним недостатком: считывание светосуммы осуществляется весьма сложно, процесс требует сканирования поверхности люминофора лазерным лучом и наличия ФЭУ для регистрации света, по этой причине стоимость системы высока. Достоинство: система позволяет использование любых рентгеновских аппаратов. Метод получил название CR (от английского Computed radiography). Основными производителями подобных систем являются фирмы, производящие рентгеновские экраны и пленку, такие как Fuji, Agfa, Kodak.

Применение традиционной флюорографической системы, где  на выходе вместо фотоаппарата размещается  ПЗС матрица (п.4), может оказаться  существенно дешевле систем на стимулируемых  люминофорах и селеновых барабанах, но требует принципиально более высокой дозы на кадр из-за повышенных потерь в оптике. Тем не менее, подобная система может дать существенный выигрыш в дозе по сравнению с пленочной флюорографией.

Позиции 5, 6 отличаются от позиции 4 наличием РЭОП специальной конструкции (линейного с параллельным переносом электронов) или с вращающейся механической и сканирующей системой. Такие системы позволяют снизить дозу на кадр, но требуют большого времени на сканирование или вращение и повышения стоимости из-за введения сложного РЭОПа. Такая система реализована голландской фирмой Old Delft в аппарате Digidelca для исследования легких и СП “Спектр-АП” в аппарате ЦФ-1.

Сканирующие аппараты (МЦРУ “Сибирь” производства ЗАО“Научприбор” и ФМЦС “ПроСкан” производства ЗАО “Рентгенпром”, позиции 7 и 8) построены на отечественных детекторах – газовых (многопроволочная система в ксеноне под давлением) или твердотельных (люминофор на фотодиодных сборках). Их принципиальным недостатком, который, впрочем, присущий всем сканирующим системам, является относительно высокое время сканирования (около 3–5 с), что приводит к некоторым динамическим искажениям подвижных частей изображения, например, контуров сердца. Тем не менее, цифровые флюорографы сканирующего типа обеспечивают минимальную дозу при достаточно высоком качестве изображения, и, по-видимому, являются самыми массовыми из выпускаемых сегодня в России.

Наибольший прогресс в  цифровой рентгенографии сулит создание полноформатных твердотельных полупроводниковых  фотодиодных матриц (400х400 мм) для  формирования цифрового рентгеновского изображения. Такие системы созданы  рядом ведущих зарубежных фирм: General Electric, Canon и рядом других. Три европейские фирмы Siemens, Philips и Thales создали совместную фирму Trixel специально для разработки и производства такой матрицы. Принципиальным недостатком такой системы может быть ухудшение характеристик детекторов под действием рентгеновского излучения. Первые коммерческие образцы появились в 2000 году и уже нашли широкое распространение. Стоимость такой матрицы до сих пор остается очень высокой (более 100 тыс. долларов за матрицу), что является серьезным ограничением ее применения, особенно в России. К сожалению, в России отсутствуют какие бы то ни было возможности постановки подобной разработки из-за экономических сложностей. Уместно заметить, что, например, затраты General Electric на такой проект уже превысили 150 млн. долларов.

При активном внедрении в  развитых странах цифровых РДА в  повсеместную клиническую практику, наш анализ показывает, что состояние  дел в РФ едва ли может радовать. Ситуация в рядовой службе здравоохранения  скорее близка к трагической. В Табл. 2 приведены обобщенные данные по оснащению службы лучевой диагностики приблизительно по уровню 2002–2003 года, полученные из анализа отчетной формы №30, любезно предоставленной главным рентгенологом МЗ РФ профессором Л.М.Портным. Более поздние сведения на сегодня, к сожалению, недоступны.

Если провести количественный анализ, можно выделить следующие  тенденции: процесс естественного  старения рентгенодиагностической  техники в лечебных структурах МЗ РФ продолжается (60 – 70% аппаратуры имеет  возраст свыше 10 лет), однако темпы  старения замедляются. Возрастание  процентного содержания рентгенодиагностической  аппаратуры со сроком службы более 10 лет  составляет величину порядка 1% в год. Эти и последующие цифры относятся  лишь к рядовым учреждениям системы  Минсоцразвития РФ. В ряде медицинских организаций специального подчинения (правительство, Газпром, МВД и т.д.) ситуация может разительно отличаться.

Структура технического оснащения, значительно отличающаяся между  развитыми и отсталыми регионами, в среднем характеризуется следующими данными. Порядка 40% поворотных столов-штативов, предназначенных для просвечивания  и прицельных снимков, не имеют усилителей изображения вообще, либо имеющиеся находятся в нерабочем состоянии. Вопиющий факт – до сих пор законодательными актами (за исключением Москвы) не запрещено просвечивание с экрана. В целом, количество просвечиваний медленно, но снижается, компенсируясь рентгенографией или другими методами лучевой диагностики.

Годовое производство флюорографических  снимков составляет около 60 млн., из них в цифровой форме 10–15%, что, кроме 15%-ного внедрения цифровой дентальной визиографии, является практически единственным признанным результатом внедрения цифровых технологий в традиционную рентгенологию.

При общей недостаточности  общего количества компьютерных томографов и томографических исследований следует отметить стабильный рост в последние годы МРТ исследований и практическую остановку роста РКТ, что связано, прежде всего, с чрезвычайно высокой стоимостью замены рентгеновских излучателей, исчерпавших ресурс (около 50 тыс. USD).

По-прежнему недостаточно количество ангиографических исследований и специальных  исследований, таких как рентгенохирургия, рентгеноурология, рентгеноостеометрия. Следует отметить возрастание количества маммографических исследований, тем не менее все же далеко недостаточное, при практическом отсутствии автоматической цифровой прицельной биопсии. Значительно возросло количество УЗ исследований.

В целом, техническое оснащение  и распределение процедур в лечебной сети МЗ РФ демонстрирует уровень  самых отсталых африканских стран. Здесь крайне необходимы значительные финансовые вложения. Для того, чтобы за ближайшие 10 лет переломить тенденцию к разрушению технического оснащения, необходимо ежегодное обновление, по крайней мере, 12 % техники, то есть в среднем 1300–1500 рентгеновских аппаратов, что составляет (без учета стоимости расходных материалов и техобслуживания) около 200 млн. долларов (если ориентироваться на отечественное производство). Закупка зарубежной техники обойдется примерно в 2 раза дороже и не обеспечит эффективной эксплуатации, как это наглядно видно на примере использования РКТ.

Ситуация в лечебной сети в России с рентгеновской аппаратурой, сложившаяся  к настоящему времени

Наибольший прогресс в  цифровой рентгенографии сулит создание полноформатных твердотельных полупроводниковых  фотодиодных матриц (400х400 мм) для  формирования цифрового рентгеновского изображения. Такие системы созданы  рядом ведущих зарубежных фирм: General Electric, Canon и рядом других. Три европейские фирмы Siemens, Philips и Thales создали совместную фирму Trixel специально для разработки и производства такой матрицы. Принципиальным недостатком такой системы может быть ухудшение характеристик детекторов под действием рентгеновского излучения. Первые коммерческие образцы появились в 2000 году и уже нашли широкое распространение. Стоимость такой матрицы до сих пор остается очень высокой (более 100 тыс. долларов за матрицу), что является серьезным ограничением ее применения, особенно в России. К сожалению, в России отсутствуют какие бы то ни было возможности постановки подобной разработки из-за экономических сложностей. Уместно заметить, что, например, затраты General Electric на такой проект уже превысили 150 млн. долларов.

При активном внедрении в  развитых странах цифровых РДА в  повсеместную клиническую практику, наш анализ показывает, что состояние  дел в РФ едва ли может радовать. Ситуация в рядовой службе здравоохранения  скорее близка к трагической. В Табл. 2 приведены обобщенные данные по оснащению службы лучевой диагностики приблизительно по уровню 2002–2003 года, полученные из анализа отчетной формы №30, любезно предоставленной главным рентгенологом МЗ РФ профессором Л.М.Портным. Более поздние сведения на сегодня, к сожалению, недоступны.

Если провести количественный анализ, можно выделить следующие  тенденции: процесс естественного  старения рентгенодиагностической  техники в лечебных структурах МЗ РФ продолжается (60 – 70% аппаратуры имеет  возраст свыше 10 лет), однако темпы  старения замедляются. Возрастание  процентного содержания рентгенодиагностической  аппаратуры со сроком службы более 10 лет  составляет величину порядка 1% в год. Эти и последующие цифры относятся  лишь к рядовым учреждениям системы  Минсоцразвития РФ. В ряде медицинских организаций специального подчинения (правительство, Газпром, МВД и т.д.) ситуация может разительно отличаться.