Томосинтез , также цифровой томосинтез ( DTS ), представляет собой метод выполнения томографии с ограниченным углом высокого разрешения при уровнях дозы радиации , сравнимых с проекционной рентгенографией . Его изучали для различных клинических применений, включая визуализацию сосудов, визуализацию зубов, ортопедическую визуализацию, маммографическую визуализацию, визуализацию скелетно-мышечной системы и визуализацию грудной клетки. [1]
Концепция томосинтеза возникла из работ Зидсеса де Планта, который разработал методы реконструкции произвольного числа плоскостей по набору проекций. Хотя эта идея была вытеснена с появлением компьютерной томографии, позже томосинтез приобрел интерес как низкодозная томографическая альтернатива КТ. [2]
Алгоритмы реконструкции томосинтеза аналогичны реконструкциям КТ тем, что они основаны на выполнении обратного преобразования Радона . Из-за частичной выборки данных с очень небольшим количеством проекций необходимо использовать аппроксимационные алгоритмы. Для восстановления данных использовались как фильтрованная обратная проекция, так и итеративные алгоритмы максимизации ожидания. [3]
Алгоритмы реконструкции для томосинтеза отличаются от алгоритмов традиционной КТ, поскольку традиционный алгоритм обратной проекции с фильтрацией требует полного набора данных. Итеративные алгоритмы, основанные на максимизации ожидания , наиболее часто используются, но требуют больших вычислительных ресурсов. Некоторые производители создали практичные системы, использующие готовые графические процессоры , позволяющие выполнить реконструкцию за несколько секунд.
Цифровой томосинтез сочетает в себе захват и обработку цифровых изображений с простым движением трубки/детектора, используемым в традиционной компьютерной томографии (КТ). Однако, хотя есть некоторые сходства с КТ, это отдельный метод. В современной (спиральной) КТ источник/детектор совершает как минимум полный поворот на 180 градусов вокруг объекта, получая полный набор данных, на основе которых можно восстановить изображения. С другой стороны, цифровой томосинтез использует только ограниченный угол вращения (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, подобных традиционной томографии, с ограниченной глубиной резкости . Поскольку обработка изображений является цифровой, на основе одного и того же изображения можно реконструировать серию срезов разной глубины и разной толщины. Однако, поскольку для выполнения реконструкции требуется меньше проекций, чем при КТ, радиационное воздействие и стоимость уменьшаются. [4]
Цифровой томосинтез молочной железы ( DBT ) [5] одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) для использования при скрининге рака молочной железы . [6] Польза от скрининга обсуждается, [7] но достигается консенсус, что эта технология повышает чувствительность по сравнению с двухпроекционной цифровой маммографией за счет небольшого снижения специфичности (повышенной скорости запоминания). [8] Поскольку типичное разрешение получаемых данных составляет 85–160 микрон, что намного выше, чем у КТ, DBT не может предложить 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 одним интересным свойством томосинтеза молочной железы является то, что качество изображения может существенно различаться в зависимости от объема изображения. [9]
Был исследован томосинтез молочной железы с подсчетом фотонов [10] , а на этой платформе были исследованы приложения спектральной визуализации , такие как измерение плотности молочной железы и характеристика повреждений [11] [12] .
Томосинтез имеет гораздо более ограниченную глубину резкости, чем КТ. По этой причине она, скорее всего, не сможет заменить КТ для оценки более глубоких органов тела. Однако, поскольку кости часто находятся рядом с кожей, были изучены многочисленные применения томосинтеза в скелетно-мышечной системе, большинство из которых в основном использовались в исследованиях с ограниченным использованием в повседневной практике.
Томосинтез сравнивают как с рентгенографией, так и с КТ для оценки заживления переломов, особенно при наличии аппаратного обеспечения. В исследовании пациентов с переломами запястья было показано, что цифровой томосинтез позволяет обнаружить больше переломов, чем рентгенография, одновременно обеспечивая меньший уровень металлических артефактов, чем рентгенография. [4]
Томосинтез сравнивают с цифровой рентгенографией , стандартом которой является КТ, для обнаружения эрозий, связанных с ревматоидным артритом . Доза облучения при цифровом томосинтезе была очень близка к дозе 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%. [13] Небольшое преимущество цифрового томосинтеза в этом приложении может оправдать или не оправдать немного увеличенную стоимость этого метода по сравнению с цифровой рентгенографией.
Томосинтез также используется для рентгеновского контроля электроники, [14] особенно печатных плат и электронных компонентов. Томосинтез обычно используется там, где требуется КТ-срез при большом увеличении, когда обычный КТ не позволяет расположить образец достаточно близко к источнику рентгеновского излучения.
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )