Вопросы технического обеспечения диагностического процесса в стоматологии

А. В. Удовенко

Цифровая (дигитальная) рентгендиагностика в стоматологии

Современный мир трудно представить без цифровых технологий. Они вошли в нашу жизнь настолько быстро, что сейчас трудно предположить, что каких-то 8–10 лет назад мы спокойно обходились без них. Помню, что установка в Донецке цифровой дентальной системы для стоматологии «Сидексис» была целым событием в стоматологическом мире. Сейчас практически каждый пятый частный стоматологический центр имеет радиографическую систему. Прошлым летом у меня возникла необходимость в выполнении дентального снимка. Я обошел примерно 5–6 стоматологических центров, расположенных в центре города, обычного пленочного дентального снимка я сделать не смог. У всех — радиовизиографы!!!

Почему при своей дороговизне цифровая рентгендиагностика вытесняет пленочную рентгенографию?

Ответы на эти вопросы очевидны. Отсутствие мокрых проявочных процессов, экономия ежемесячных расходов на приобретение и утилизацию материалов, сокращение времени на исследование (в большинстве случаев), уменьшение дозовой нагрузки на пациента, возможность коррекции и улучшения рентгенологического имиджа путем применения различных программных фильтров и обработок, возможность легкой работы с архивом рентгенологических образов.

Так что же такое радиовизиография (видеография, радиовидеография, RVG)?

В общем виде можно сказать, что радиовизиография это — способ получения прямого (первичного) цифрового рентгеновского изображения исследуемого объекта при помощи рентгеновского аппарата и компьютерных программно-аппаратных средств. Персональный компьютер с монитором является неотъемлемой составляющей диагностических радиографических систем. Аппаратно-программный комплекс (собственно радиовизиограф) представлен:

Неотъемлемой частью радиовизиографической системы является рентгенаппарат. Современные дентальные рентгенаппараты уже адаптированы для работы с радиовизиографами, т. е. имеют выходные параметры излучения порядка 65–70 кВ, 6–8 мА и возможность установки экспозиции съемки от 0,01 с (или 10 миллисекунд). Для работы в цифровом режиме на пультах большинства аппаратов установлены переключатели на цифровой (DC) или пленочный аналоговый (Film) режимы съемки.

В цифровой рентгенографии приемным устройством рентгеновского излучения является датчик, который устанавливается в полость рта или кассету вместо дентальной пленки. Датчики бывают 2 видов:

1. Истинные цифровые датчики, созданные на основе различных матриц (CDD и CMOS / APS — в англоязычной транскрипции или соответственно ПЗС и КМОП — в русской транскрипции, переводящих энергию квантов рентгеновского излучения в электронные сигналы. Эти датчики представляют собой устройства размерами от 25х36 до 32х42 мм, толщиной 5–7 мм, кабелем связанные с блоком электроники (контроллером) и компьютером. Еще их называют проводными радиовизиографами. Считывание информации с них происходит в режиме почти реального времени. На формирование изображения на экране компьютера уходит до 3 секунд. Радиовизиографы на основе этих матриц выпускают фирмы «Сирона», «Планмека», «Дюрр Дентал», «Актенон», «Ованди», «Амико», «Трофи», «Шик» и др.

2. Датчики на основе стимулированных люминофоров или беспроводные радиовизиографы. Эти датчики внешним видом напоминают пленку размерами 2х3; 2х4; 3х4; 2,7х5,4; 5,7х7,6 см для интраоральной съемки и 15х30; 18х24 см__для ортопантомографической и цефалометрической съемки, только несколько толще. Во время съемки эти датчики не связаны с компьютером, а считывание информации с них происходит в специальных сканерах — фотоэлектронных умножителях, связанных и управляемых компьютером. Для сканирования и формирования изображения на экране компьютера необходимо от 10 секунд до 2 минут в зависимости от типа прибора и размера сканируемого датчика. Такие радиовизиографы в Европе выпускают три фирмы: «Соредекс», «Дюрр дентал» и «Гендекс».

Радиовизиографы на основе CDD и CMOS / APS матриц


Рис. 1
Внешний вид радиовизиографов
(контроллеры и датчики) на мат-
рицах CDD и CMOS/ APS произ-
водства компании "Сирона"

Рис. 2
Внешний вид датчиков на улуч-
шенной CCD матрице и вид
визиографа (контроллер и дат-
чик) на станине рентгенаппарата
производства компании "Дюрр
Дентал"

Рис. 3
Внешний вид сканирующего
устройства для беспроводного
радиовизиографа производства
"Дюрр Дентал"

Рис. 4
Примеры правильной установки
датчика в полости рта с исполь-
зованием позиционеров

Рис. 5
Традиционная технология скани-
рования дает большое рассеива-
ние, меньше четкости

Рис. 6
Технология PCP — Photon
Collecting System — ликвидиру-
ет недостатки традиционного
лазерного сканирования

Рис. 7
Внешний вид системы VistaScan
Perio

Рис. 8
Внешний вид системы VistaScan
Combi Plus

Рис. 9
Внешний вид сканера
DenOptixQST и пластин

Рис. 10
Установка пластин в сканер

Рис. 11
Внешний вид сканера
DigoraOptime

Рис. 12
Гибкость датчика

Радиовизиографы на основе CDD матриц — наиболее распространенные изделия для цифровой дентальной рентгенографии. Стоит отметить, что цифровые системы для стоматологии появились относительно недавно — 20 лет назад. Первый радиовизиограф представила французская фирма «Трофи». С этого момента наблюдается значительный прогресс в системах дентальной радиовизиографии — улучшились разрешающая способность датчиков, контрастность и четкость изображений, полезная площадь. В настоящее время «Трофи» продолжает быть лидером в производстве таких систем. Эта фирма первая достигла разрешающей способности датчика в 25 пар линий на мм, установив своеобразный рекорд, который многие производители пока не могут повторить. Лучшие модели датчиков, например, «Актенон», «Дюрр Дентал», «Ованди» дают разрешение соответственно 22; 22,7; 23,8 пар линий на мм. Но это отнюдь не значит, что получаемая картинка будет хуже, чем у «Трофи». Для человеческого глаза такие разрешения в принципе являются запредельными. Невооруженным глазом человек может различить только 9–12 пар линий на мм.

Во многом успех радиографической системы также зависит от программного обеспечения, возможности обработки изображений в различных «математических» фильтрах. Немаловажным составляющим хорошего цифрового снимка является получаемая шкала градаций серых тонов, четкость изображения и отсутствие искажений изображений, а они в свою очередь могут зависеть и качества вашего монитора.

Принцип получения изображения при помощи CDD матриц состоит в том, что в основу такой матрицы или чипа положены полупроводниковые миниконденсаторы, тесно спаянные или покрытые рентгенчувствительным люминофором. При взаимодействии квантов рентгеновского излучения с люминофором, в последнем возникает заряд, который может храниться в миниконденсаторе. Под воздействием управляющих напряжений заряд снимается с линейки чипов, подается на выход, усиливается и окончательно оцифровывается.

Улучшение качества изображения, получаемого с CDD матрицы достигается изменением структуры рентгенчувствительного люминофора, что способствует снижению рассеивания излучения (заряда) на пути к матрице. Например, «Дюрр Дентал» в своих системах применила технологию волоконно-оптического игольчатого сцинцилятора. Это улучшило такие технические характеристики как отношение сигнал / шум, увеличило КПД матрицы за счет увеличения чувствительности и снижения уровня темневого тока. Все это отразилось на улучшении четкости изображения при снижении экспозиции рентгеновского излучения при стандартных характеристиках выходного тока трубки.

В CMOS-датчиках сигнал снимается непосредственно с каждого пикселя матрицы с одновременным преобразованием в цифровую форму. Этим обеспечивается целостность и достоверность получаемых данных, с обработкой прямо на чипе за сравнительно небольшое время. Такие системы производят «Сирона», «ШИК», «Гендекс». Системы на основе CMOS / APS матриц несколько проще в изготовлении, более тонкие в габаритах. Но у CMOS / APS систем более низкая светочувствительность к излучению, на них раньше появляют-ся шумовые помехи, может быть несколько хуже качество картинки (более размытое и темное). Конечно, за счет компьютерных математических обработок «вытягивается» достойное качество картинки.

Оставим на суд инженеров спор о преимуществах или недостатках CDD и CMOS / APS систем и рассмотрим некоторые потребительские свойства систем.

Большинство предлагаемых на рынке проводных систем радиовизиографии в настоящий момент поставляются в виде готового набора: блок контроллера, датчик, программное обеспечение, аксессуары — держатели-позиционеры или датчики, комплект защитных гигиенических чехлов. Контроллер с компьютером работает через высокоскоростной порт USB 2.0. Это дало возможность располагать компьютер вне зоны съемки, например в пультовой или другом кабинете. Некоторые модели приборов могут работать в беспроводном режиме: подключение к компьютеру осуществляется через систему Bluetooth.

В своих рекламных проспектах продавцы и производители радиовизиографов рекламируют такой показатель, как количество циклов, который может выдержать датчик. Цифры здесь разнятся от 100 тысяч до более 400 тысяч циклов при времени экспозиции 100 мс. Не трудно посчитать, что даже в условиях большой дентальной клиники выполнить такое количество снимков возможно только за 6– 20 лет. Т.е. на первый взгляд нам предлагают что-то вечное. Поправку на срок эксплуатации визиографа дает человеческий фактор и не в пользу увеличения продолжительности использования системы. Статистика поломок после продаж наиболее продаваемых систем стабильна — 5–8 %. Основные поломки, при интенсивной эксплуатации проводных радиовизиографов: повреждение оболочек кабеля, разгерметизация защитной системы, повреждение матрицы вследствие падений или ударов датчика о пол.

Повреждение защитных оболочек кабеля может произойти в случае неправильного использования датчика без специальных держателей, без специальных гигиени-ческих чехлов, при особенностях расположения датчика во рту пациента, когда кабель попадает в зону жевательных поверхностей зубов. Разгерметизация пластикового каркаса датчика происходит в силу старения пластмассы и защитной оболочки кабеля, неправильной обработки датчика в дезрастворах или дезрастворами в большей концентрации. На старение пластмассы вредное действие оказывает широко используемое в медицинских кабинетах открытое ультрафиолетовое облучение. На механических повреждениях останавливаться не буду, замечу, что радиовизиографы любят бережное отношение. Могу заметить, что за такой промежуток времени мы точно несколько раз поменяем дентальный аппарат или заменим его головку, поменяем компьютер, а также сможем воспользоваться предложением производителей произвести апгрейт оборудования с небольшой доплатой.

С датчиками проводных радиовизиографов труднее работать в полости рта, чем с пленкой. Для работы с ними необходимо пользоваться держателями-позиционерами, что еще больше увеличивает размеры датчика. Из-за своих габаритов и жесткости их очень трудно размещать в области 6–8 зубов верхней и нижней челюстей, труднее выбрать угол съемки для вывода определенных образований, например, щечных корней верхних моляров. Трудности с размещением проводного датчика возникают у пациентов с малым объемом полости рта, готическим небом или повышенным рвотным рефлексом. При размещении датчика в области исследуемого зуба или группы зубов всегда необходимо помнить, что габаритные размеры датчика не совпадают с размерами его активной поверхности. Производители учли эти моменты и предлагают приобретать датчики 2 или 3 типоразмеров, но это многим финансово не под силу.

Применение проводных радиовизиографов позволяет действительно уменьшить экспозицию во время съемки примерно в 3–3,5 раза, что уменьшает лучевую нагрузку на пациента. Наиболее часто используемые экспозиции при дигитальной рентгенографии зубов 30–60 мс, а при съемке на пленку — 160–200.

Но меньшая активная площадь датчика, по сравнению с пленкой, приводит к тому, что необходимо делать несколько снимков за прием, что может уменьшить достоинства этих систем в плане снижения дозовой нагрузки на пациента.

В подтверждение данного факта сошлюсь на книгу метров российской дентальной рентгенологии М. А. Чибисовой, А. Л. Дударева, А. А. Кураскуа «Лучевая диагностика в амбулаторной стоматологии», 2002 г. Позволю себе процитировать ряд абзацев со стр. 46:

«Эффективная эквивалентная доза при производстве одного прицельного дентального пленочного рентгенологического снимка в рентгендианостическом кабинете — 11,2 мкЗв.

Эффективная эквивалентная доза одного внутриротового дигитального рентгенологического снимка на радиовидеографе «Trophy» — (3,8–12,3 мкЗв), в среднем — 6,2 мкЗв (в зависимости от снимаемого зуба).

Максимальная эффективная эквивалентная доза в год для врачей-рентгенологов и рентгенлаборантов при работе в стационарных рентгеновских кабинетах и для врачей-стоматологов и ассистентов врачей при работе на радиовидеографах (типа «Trophy») — 2 бэр = ПДД 20 мЗв в год.» Комментарии, по-моему, излишни.

Поэтому призываю «умные головы» не использовать системы рентгенаппарат-радиовизиограф в стоматологическом кабинете без выполнения и использования средств защиты.

Радиовизиографы на основе CDD и CMOS / APS матриц занимают главенствующее место по объемам продаж и использованию. Но вместе с массой преимуществ они имеют значительный ряд недостатков. К ним относятся:

Беспроводные радиовизиографы на основе стимулированных люминофоров или фосфорстимулированных пластин существовали и раньше. До определенного времени они были недостаточно востребованы в силу низкого качества получаемого изображения. Разрешающая способность этих систем была на уровне примерно 6–8 пар линий на мм, что было в 1,5 раза ниже разрешающей способности первых цифровых проводных датчиков и в 2 раза ниже разрешающей способности дентальных пленок.

Прогресс в развитии цифровой рентгенографии на основе фотостимулированных фосфорсодержащих пластин (PSP — Photostimulable Phosphor) шел по пути параллель-ного совершенствования состава люминофора и сканирующих устройств. Последние стали более компактными, во всех устройствах для сканирования используется лазерный луч.

В настоящее время такие радиовизиографы в Европе выпускают три фирмы «Дюрр Дентал» (Германия), «Гендекс» (Швейцария) и «Соредекс» (Финляндия). К слову, эти фирмы также выпускают системы на основе CDD и CMOS / APS матриц.

Радиовизиографы на основе стимулированных люминофоров или фосфорстимулированных пластин

Беспроводные радиовизиографы состоят из датчиков (пластин) и сканеров, связанных и управляемых компьютером. На основе этих систем можно создать цифровую рентгенлабораторию, не меняя парк рентгенаппаратов. Достаточно иметь обыкновенные аналоговые аппараты для дентальной рентгенографии и ортопантомограф. Для размещения сканера не требуется темная комната, он может быть установлен рядом с компьютером в любом удобном для работы месте.

Датчики

Датчики внешним видом напоминают пленку размерами 2х3; 2х4; 3х4; 2,7х5,4; 5,7х7,6 см для интраоральной съемки и 15х30; 18х24 см для ортопантомографической и цефалометрической съемки, только несколько толще. Они гибкие, достаточно легко устанавливаются в полсти рта или при помощи позиционеров. 100 % поверхности датчика является активной. Датчики для экстраоральной съемки легко устанавливаются в обычных касетах. Нет необходимости в использовании касет с усиливающим экраном. Дезактивация датчиков для последующего использования происходит в специальных устройствах, входящих в состав комплексов. Хотя датчики содержат люминофор, они устойчивы к воздействию дневного света, влаге и дезсредствам.

Пластины для беспроводной радиовизиографии имеют ограниченный ресурс использования — примерно 1000 активаций рентгеновским излучением.

Цифровые сканеры

Во время съемки пластины-датчики не связаны с компьютером, а считывание информации с них происходит в специальных сканерах — фотоэлектронных умножителях, связанных и управляемых компьютером. Для сканирования и формирования изображения на экране компьютера необходимо от 4 секунд до 2 минут в зависимости от типа прибора и размера сканируемого датчика.

Компания «Дюрр Дентал» в 2002 году запатентовала технологию PCP — Photon Collecting System. Суть данной системы заключается в том, что для сканирования используется тонкий быстро вращающийся лазерный луч, собираемый в двойном параболическом зеркале фотоумножителя, создающего 16-битовые файлы. В зависимости от времени сканирования может быть получена различная разрешающая способность. Благодаря этому достигается достаточно высокая четкость изображения при разрешающей способности в пределах 20 пар линий на мм для интраоральных снимков и 4–5 пар линий на мм для экстраоральных. Размер получаемого пикселя равен 12– 50 мкм. Теоретическая разрешающая способность систем приближается к 40 парам линий на мм.

В настоящий момент компания «Дюрр-Дентал» выпускает три модели сканеров. VistaScan Perio предназначен для сканирования всех видов датчиков для интраоральной съемки (от 2х3 до 5,7х7,6 см). Сканер VistaScan Combi Plus предназначен для сканирования датчиков для интраоральной (от 2х3 до 5,7х7,6 см), панорамной (15х13, 12,7х30,5 см) и цефалометрической съемки (18х24, 20х24). Сканирующий формат VistaScan Оmni Plus расширен до возможности сканирования датчика размером 24х30 см. Создание, обработка файлов и их__архивирование происходит при помощи программы Durr DBSWIN 4, которая поставляется вместе с системой сканирования. Программа Durr DBSWIN 4 позволяет работать нескольким устройствам, производимым «Дюрр-Дентал» — интраоральной камере, диагностическому устройству, проводным и беспроводным радиовизиографам.

Компания «Гендекс» выпускает сканирующие устройства уже более 8 лет. Пионером был сканер DenOptix. В настоящий момент на рынке представлена усовершенствованная модель — DenOptixQST, в нем используется традиционная система лазерного сканирования.

Это устройство представляет лазерный сканер, внутри которого вращается барабан с установленными активированными фотостимулированными люминофорными пластинами. Сканируемая лазером информация конвертируется в цифровые имиджи. Управляется вся система компьютером с программным обеспечением Gendex VixWin Pro. Система DenOptixQST поставляется с пятью типоразмерами интраоральных датчиков: 0–2,2х3,5 см; 1–2,4х4,0 см; 2–3,1х4,1 см; 3– 2,7х5,4 см; 4–5,7х7,6 см. Данный сканер поддерживает работу датчиков для панорамной (15х30 см) и цефалометрической (18х24 см) съемки. Время сканирования от 4 до 30 сек.

Компания «Соредекс» представляет сканер DigoraOptime, предназначенный для сканирования четырех типов фосфорстимулированных пластин: 0–2,2х3,1 см; 1–2,4х4,0 см; 2–3,1х4,1 см; 3–2,7х5,4 см. Время сканирования пластин составляет от 4,3 до 7,5 сек. Разрешающая способность снимков — до 12,5 пар линий на мм. Размер пикселя от 60 до 40 мкм. Сканер создает 14-битные файлы. Работа аппарата поддерживается программой Digora for Windows. Запатентованная система оптимизации изображения позволяет получать оптимизированные по качеству снимки, вне зависимости от времени экспонирования.

ЛИТЕРАТУРА

1.При написании данной статьи использовались рекламные брошюры и интернет ресурсы компаний «Durr Dental», «Gendex», «Soredex».

www.100matolog.com.ua