Томосинтез - Tomosynthesis
Томосинтез , также как цифровой томосинтез ( DTS ), представляет собой метод выполнения томографии с ограниченным углом высокого разрешения при уровнях дозы облучения, сравнимых с проекционной рентгенографией . Он был изучен для различных клинических применений, включая визуализацию сосудов, стоматологические визуализации, ортопедическую визуализацию, маммографию визуализацию, опорно - двигательный аппарат , визуализацию и обработку изображений грудной клетки.
История
Концепция томосинтеза была получена из работы Ziedses des Plantes, который разработал методы реконструкции произвольного количества плоскостей из набора проекций. Хотя эта идея была вытеснена появлением компьютерной томографии, томосинтез позже приобрел интерес в качестве томографической альтернативы КТ с низкими дозами.
Реконструкция
Алгоритмы реконструкции томосинтеза аналогичны реконструкциям компьютерной томографии в том, что они основаны на выполнении обратного преобразования Радона . Из-за частичной выборки данных с очень небольшим количеством прогнозов приходится использовать алгоритмы аппроксимации. Для восстановления данных использовались как фильтрованная обратная проекция, так и итеративные алгоритмы максимизации ожидания.
Алгоритмы реконструкции для томосинтеза отличаются от алгоритмов традиционной компьютерной томографии, поскольку для обычного алгоритма обратной проекции с фильтрацией требуется полный набор данных. Чаще всего используются итерационные алгоритмы, основанные на максимизации ожидания , но они требуют больших вычислительных ресурсов. Некоторые производители создали практичные системы, в которых используются стандартные графические процессоры, позволяющие выполнить реконструкцию за несколько секунд.
Отличия от других методов визуализации
Цифровой томосинтез сочетает в себе захват и обработку цифровых изображений с простым перемещением трубки / детектора, которое используется в традиционной компьютерной томографии (КТ). Однако, хотя есть некоторые сходства с КТ, это отдельная техника. В современной (спиральной) компьютерной томографии источник / детектор совершает, по крайней мере, полный поворот на 180 градусов вокруг объекта, получая полный набор данных, по которым можно восстановить изображения. Цифровой томосинтез, с другой стороны, использует только ограниченный угол поворота (например, 15-60 градусов) с меньшим количеством дискретных экспозиций (например, 7-51), чем КТ. Этот неполный набор проекций обрабатывается в цифровом виде для получения изображений, аналогичных обычной томографии с ограниченной глубиной резкости . Поскольку обработка изображения цифровая, из одного и того же снимка можно восстановить серию срезов на разной глубине и разной толщины. Однако, поскольку для выполнения реконструкции требуется меньше проекций, чем КТ, облучение и стоимость снижаются.
Приложения
Грудь
Цифровой томосинтез груди ( DBT ) одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) для использования при скрининге рака груди . Польза от скрининга обсуждалась, но достигнут консенсус в отношении того, что эта технология улучшает чувствительность по сравнению с цифровой маммографией с двумя изображениями за счет небольшого снижения специфичности (увеличения частоты повторения). Поскольку типичное разрешение получаемых данных составляет 85–160 микрон, что намного выше, чем у КТ, DBT не может обеспечить узкую ширину среза, которую предлагает КТ (обычно 1–1,5 мм). Однако детекторы с более высоким разрешением обеспечивают очень высокое разрешение в плоскости, даже если разрешение по оси Z меньше. Еще одно интересное свойство томосинтеза груди заключается в том, что качество изображения может существенно варьироваться в зависимости от объема изображения.
Томосинтез груди с подсчетом фотонов был исследован, и на этой платформе были исследованы приложения спектральной визуализации , такие как измерение плотности груди и характеристика повреждений.
Грудь
Скелетно-мышечная визуализация
Томосинтез имеет гораздо более ограниченную глубину резкости, чем КТ. По этой причине, вероятно, не удастся заменить КТ для оценки более глубоких органов тела. Однако, поскольку кости часто вблизи кожи, опорно-двигательного аппарата несколько применений томосинтезе изучены, большинство из которых в основном были использованы в исследованиях с ограниченным использованием в повседневной практике.
Оценка переломов
Томосинтез сравнивали как с рентгенографией, так и с компьютерной томографией для оценки заживления переломов, особенно при наличии оборудования. В исследовании пациентов с переломами запястья было показано, что цифровой томосинтез позволяет выявить больше переломов, чем рентгенография, при одновременном обеспечении меньшего количества металлических артефактов, чем рентгенография.
Оценка эрозий при ревматоидном артрите
Томосинтез сравнивали с цифровой рентгенографией с компьютерной томографией в качестве стандарта для обнаружения эрозий, связанных с ревматоидным артритом . Доза облучения при цифровом томосинтезе была очень близка к дозе облучения при цифровой рентгенографии. Однако томосинтез показал чувствительность, специфичность, точность, положительную прогностическую ценность и отрицательную прогностическую ценность 80%, 75%, 78%, 76% и 80%, по сравнению с цифровой рентгенографией: 66%, 81%, 74%, 77 % и 71%. Небольшая польза от цифрового томосинтеза в этом приложении может оправдать или не оправдать немного увеличенную стоимость метода по сравнению с цифровой рентгенографией.
Электроника
Томосинтез также используется для рентгеновского контроля электроники, особенно узлов печатных плат и электронных компонентов. Томосинтез обычно используется там, где требуется КТ-срез при большом увеличении, когда обычная КТ не позволяет расположить образец достаточно близко к источнику рентгеновского излучения.