CC BY
105
ПЕРЕДОВАЯ СТАТЬЯ
УДК 621.386.2/.7
ОСОБЕННОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ, ПОЛУЧЕННОГО ИЗ МИКРОФОКУСНОГО ИСТОЧНИКА (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
А.Ю. Васильев1, В.В. Петровская1, В.Г. Алпатова1, Н.Н. Потрахов2, А.Ю. Грязнов2
1ГОУ ВПО Московский государственный медико-стоматологический университет Росздрава 2ГОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет
E-mail: [email protected]
SPECIFICS OF THE IMAGE OBTAINED FROM A MICROFOCUS SOURCE (EXPERIMENTAL RESEARCH)
А/Yu. Vasilyev1, V.V. Petrovskaya1, V.G. Alpatova1, N.N. Potrakhov2, A.Yu. Gryaznov2
1Moscow State University of Medicine and Dentistry 2Saint-Petersburg State Electrotechnical University
Рассмотрены особенности изображения, полученного из микрофокусного источника. Экспериментально доказаны преимущества микрофокусной рентгенографии и установленные особенности увеличенного изображения. Сравнительный анализ информативности цифровой микрофокусной рентгенографии с многократным увеличением изображения и радиовизиографии при эндодонтическом лечении в эксперименте продемонстрировал наибольшую информативность цифровой микрофокусной рентгенографии с увеличением от 5-7 раз.
Ключевые слова: микрофокусная рентгенография, прямое многократное увеличение изображения, радиовизи-ография, псевдообъемное изображение.
The article is concerned with specifics of the image obtained from a microfocus source. Skialogic effects which emerge when image magnification ratio is increased have been experimentally proven. The comparative analysis of informativity of digital microfocus X-ray radiography with multiple image magnification and radiovisiography in endodontic treatment in the experiment has shown the highest informativity of digital microfocus X-ray radiography with 5 to 7-fold magnification. Key words: microfocus radiography, direct magnification of image, radiovisiography, pseudo 3D image.
Введение
В последние годы микрофокусная рентгенография стала чаще применяться в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии [1, 5]. Отечественными исследователями разработаны новые модификации этой методики - внут-риротовая панорамная микрофокусная рентгенография и интраоперационная микрофокусная рентгенография [2-4]. Однако, по-прежнему, остается еще много не изученных вопросов, связанных с особенностями изображений, полученных из микрофокусных источников, не изучены преимущества сочетания микрофокусной съемки и компьютерной радиографии, также мало информации о дозе лучевых нагрузок при микрофокусной съемке [6].
Целью исследования стало изучение особенности изображения, полученного из микрофокусного источника.
Материал и методы
Все исследования проводились на аппаратах класса “Пардус” (Россия) с размером фокусного пятна 0,25 мкм. Выполнено 200 экспериментальных исследований на удаленных зубах, изучен характер регенерации костной ткани на животных. Было проведено рентгенологическое исследование 40 удаленных зубов до и после эндо-донтического лечения в прямой и боковой проекции. В процессе проводимых исследований микрофокусная рентгенография проводилась без увеличения, с 3-, 5-, 7- и 20-кратным прямым увеличением изображения. Для сравнительной оценки выполнялась также стандартная компьютерная дентальная рентгенография (радиовизиогра-фия) на аппарате Trophy (Франция).
ёф
Рис. 1. Схематичное представление эффекта “псевдообъемного” изображения. В качестве объекта просвечивания использовался трехкоренной зуб: а - внешний вид; б - аксонометрическая проекция; в - вид сбоку; г - на микрофокус-ной рентгенограмме с 7-кратным увеличением изображения отчетливо визуализируются все корни зуба и его структурные элементы
Результаты и обсуждение
В результате экспериментальных исследований были выявлены следующие особенности изображения, полученного из микрофокусного источника:
1. Эффект “глубины резкости” изображения.
2. Эффект “псевдообъемного” изображения.
3. Эффект снижения дозы лучевой нагрузки.
Эффект увеличения “глубины резкости” был обусловлен возможностью получения скрытых деталей изображения.
Очевидно, что на увеличенном изображении будут увеличены также и представляющие интерес для целей диагностики мелкие детали объекта. Следовательно, для их резкой визуализации нет необходимости уменьшать размер пикселя. Наоборот, в зависимости от степени увеличения размеры пикселя могут быть увеличены без ущерба для качества получаемых снимков, что позволило в квадратичной зависимости увеличить чувствительность приемника изображения и соответственно снизить мощность рентгеновского аппарата, что, в конечном счете, явилось одним из факторов уменьшения дозы облучения пациента.
Кроме того, эффект снижения дозы облучения был обусловлен еще и тем обстоятельством, что микрофокус-ная съемка в стоматологии проводилась с фокусного расстояния в 8-10 раз меньшего, чем в обычной рентгенографии, поэтому экспозиционная доза в микрофокусной рентгенографии была снижена более чем в 10 раз, благодаря чему существенно уменьшилась радиационная нагрузка на пациента. В таблице представлены данные по сравнительной характеристике доз облучения стандартной и микрофокусной рентгенографии.
Формирование рентгенологического изображения из микрофокусного источника сопровождается рядом физических эффектов, которые позволили получать новые, малоконтрастные детали на изображении.
Эффект “псевдообъемного изображения” был обусловлен большой фотографической широтой, в связи с чем элементы рентгеновского изображения приобретали высокую контрастность, контуры их подчеркивались, а
Таблица
Сравнительная характеристика эффективных доз, полученных на стандартном цифровом рентгенодиагностическом аппарате общего назначения и микрофокусном аппарате
Вид исследований и возраст пациентов Эффективная доза, мк3в
стационарный микрофокусный
Череп дети до 5 лет 2,20 0,29
размеры мелких деталей увеличивались. Все это создавало впечатление объемности изображения и повышало выявляемость мелких деталей. Для практической реализации метода получения “псевдообъемных” изображений использовался рентгеновский источник микронных размеров с широко расходящимся пучком излучения. Объект просвечивания располагался на небольшом фокусном расстоянии от источника излучения, соизмеримом с размерами самого объекта, а приемник изображения - на расстоянии в несколько раз большем. Отношение этих размеров и определял средний коэффициент увеличения изображения объекта просвечивания по сравнению с истинными его размерами - чем выше был коэффициент увеличения изображения, тем больше его “объемность” (рис. 1).
Приведенные на рисунках геометрические построения обосновывают возможность получения с помощью микрофокусного способа съемки как новой диагностической информации - в данном случае в части определения количества корней зуба, так и дополнительной - в части взаимного расположения корней и их относительных размеров.
При сравнительном анализе радиовизиограмм и цифровых микрофокусных рентгенограмм без увеличения удаленных зубов оценивались: 1) выявление дополнительных корневых каналов и дельтовидных ответвлений; 2) видимость, наличие и расположение основных корневых каналов. Дополнительные каналы и дельтовидные ответвления по данным радиовизиографии и цифровой мик-рофокусной рентгенографии без увеличения до лечения были выявлены в одном (2,5%) и трех (7,5%) случаях из 40 соответственно. Выявление числа дополнительных каналов и дельтовидных ответвлений после лечения уве-
а б
Рис. 2. Цифровая микрофокусная рентгенография с 5-кратным увеличением изображения премоляра верхней челюсти удаленного по ортодонтическим показаниям: а) исследование в прямой проекции; б) исследование в боковой проекции. “Псевдообъемное” изображение зуба с хорошей визуализацией его структурных элементов
личилось до 11 случаев (27,5%) по данным радиовизиог-рафии и до 12 случаев (30%) - при применении цифровой микрофокусной рентгенографии без увеличения. Этот эффект, по всей видимости, был обусловлен заполнением дополнительных каналов и дельтовидных ответвлений обтурационным материалом, имеющим различную контрастность и оптическую плотность, а микрофокусная рентгенография за счет “мягкости” излучения оказалась чувствительнее в выявлении дельтовидных ответвлений.
С целью увеличения объема информации о топографии корней (корневых каналов) в эксперименте в дополнение к исследованию в прямой выполнялось исследование и в боковой проекции (рис. 2).
При сравнительном анализе полученных результатов установлено, что на микрофокусных рентгенограммах с 3- и 5-кратным увеличением гораздо чаще визуализировались дополнительные каналы и дельтовидные ответвления как до лечения, так и после обтурации корневых каналов.
Процент выявления дополнительных каналов и дельтовидных ответвлений по данным микрофокусной рентгенографии с 5-кратным увеличением до лечения составил 50% (20 случаев), после заполнения корневых каналов - 60% (24 случая). Возрастала контрастность и резкость изображения (рис. 3).
Следует также подчеркнуть, что на микрофокусных рентгенограммах с 5-кратного увеличения уже начинал определяться эффект “псевдообъемного изображения”, который был максимально выражен при увеличении изображения в 7 раз. Благодаря тому, что элементы структуры зуба, находящиеся дальше от цифрового источника регистрации изображения, увеличивались в большей степени, чем анатомические структуры, расположенные ближе к нему, на увеличенных в 7 раз рентгенограммах уда-
а б
Рис. 3. Выявление дополнительных каналов и дельтовидных ответвлений по данным цифровой рентгенографии премоля-ра верхней челюсти, выполненной в боковой проекции: а) мик-рофокусной рентгенографии с увеличением изображения в 5 раз; б) радиовизиографии. На микрофокусной рентгенограмме отчетливо видны множественные дополнительные каналы и дельтовидные ответвления, которые на радиовизиограмме не определяются
а б
Рис. 4. Рентгенографическое исследование первого моляра верхней челюсти: а) “эффект псевдообъема” на цифровой микрофокусной рентгенограмме, выполненной с увеличением изображения в 7 раз; б) суммация теней при радиовизиографии
валось уменьшить суммацию теней изображения всех имеющихся корневых каналов и более детально оценить их состояние (рис. 4).
За счет проявления данного эффекта по данным мик-рофокусной рентгенографии с 7-кратным увеличением в прямой проекции в 90% (36 случаев) определялись все основные и дополнительные корневые каналы, в 5% из них (2 случая) потребовалось дополнительное увеличение изображения. При проведении исследования в боковой проекции данный показатель составил 100% (40 случаев), в 2,5% из них (1 случай) - применялось дополнительное увеличение изображения, которое не повлекло за собой снижения качества изображения.
Все имеющиеся корневые каналы по данным радио-визиографии до лечения в прямой проекции определялись в 27,5% (11 случаев), в боковой проекции - 90% (36 случаев). Применение режима оптического увеличения при радиовизиографии приводило к повышению зернистости и снижению качества изображения без получения дополнительной информации.
При анализе микрофокусных рентгенограмм с прямым многократным увеличением изображения после обтурации корневых каналов все имеющиеся корневые каналы в прямой проекции определялись в 85% (34 случая), в боковой - в 97,5% (39 случаев). В 20% (8 случаев) в прямой проекции и в 7,5% (3 случая) в боковой из них для получения полного объема информации проводилось дополнительное увеличение изображения с сохранением его качества. Некоторое снижение выявляемости имеющихся корневых каналов после обтурации в прямой проекции за счет эффекта псевдообъема, по всей видимости, связано с повышением контрастности и оптической плотности корневой пломбы, что в некоторых случаях приводит к получению суммационного изображения одинаковых объектов.
Данные радиовизиографии уступали микрофокусной рентгенографии поскольку изучение выявляемости корневых каналов после обтурации на основании данных радиовизиографии в прямой проекции продемонстрировало результат в 40% (16 случаев), в боковой проекции - 95% (38 случаев).
Работа выполнена в рамках ведущей научной школы НШ 3481.2010.7.
Выводы
1. Цифровая микрофокусная рентгенография с многократным прямым увеличением изображения является высокоинформативным методом изучения анато-
мии и структуры твердых тканей зуба. Снимки с увеличением изображения гораздо лучше передают мелкие детали, например, структуру корневого канала, чем снимки, полученные контактным способом.
2. Наибольшей информативностью обладает цифровая микрофокусная рентгенография с увеличением от 57 раз.
3. Микрофокусный источник излучения обеспечивает большую глубину резкости в процессе съемки. Практически при любом положении объекта на оси между источником и приемником излучения резкость изображения будет достаточна для обеспечения качественных снимков. Таким образом, даже в случаях исследования объектов сложной формы на снимках одинаково резко получаются как близко, так и далеко отстоящие от приемника изображения детали объекта.
Литература
1. Воробьев Ю.И. Рентгенография зубов и челюстей. - М. : Медицина, 1989. - С. 34-65.
2. Грязнов А.Ю., Потрахов Н.Н. Метод модернизации интра-оральной рентгенографии // Петербургский журнал электроники. - 2006. - № 4. - С. 12-14.
3. Петровская В.В., Перова Н.Г., Серова Н.С. Экспериментальное обоснование возможностей микрофокусной рентгенографии в изучении процессов регенерации костной ткани при дентальной имплантации // Радиология 2009 : матер. национального конгресса. - М., 2009. - С. 299.
4. Потрахов Н.Н. Интраоральная панорамная рентгенография // Медицинская физика. - 2001. - № 6. - С. 23-25.
5. Потрахов Н.Н., Мухин В.М. Дентальная микрофокусная рентгенография // Медицинская физика. - 2001. - № 11. -С. 18-21.
6. Потрахов Н.Н. Микрофокусная дентальная рентгенография // Материалы Невского радиологического научного форума. - СПб. : Изд-во МАПО, 2005. - С. 230-231.
