Для самостійного вивчення

Контрольні питання

1. Назвіть відомі вам медичні комп'ютерні системи візуалі­зації.

2. Як відбувається збирання інформації в системах візуалі­зації?

3. Чому комп'ютерні системи візуалізації можна розгляда­ти як новий напрямок радіології?

4. Які інформаційні промені використовуються в системах візуалізації.

5. Назвіть сучасне трактування терміну "комп'ютерна то­мографія".

6. Визначте фізичний принцип дії рентгенівського комп'ю­терного томографа.

7. Які три точки покладено в основу шкали Хаунсфілда?

8. Наведіть приклади третього покоління томографів.

9. Які інформаційні промені використовуються в МРТ?

10. Перерахуйте протипоказання до проведення МРТ.

11. Які інформаційні промені використовуються в ПЕТ?

12. Який із трьох методів КТ найбезпечніший для людини?

13. Назвіть етапи процесу обробки інформації при УЗД.

14. Назвіть галузі застосування УЗД.

Системи дозиметричного планування. Системи дозиметричного планування (СДП) належать до спеціальних інформаційних систем, що працюють у променевій терапії. Призначення систем — планування променевого навантаження на пацієнта при проведенні променевої терапії. При цьому здійснюється прогнозування результатів лікування після моделю­вання того радіаційного поля, впливу якого зазнаватиме па­цієнт. СДП застосовують в Україні з кінця 80-х років XX сто­ліття. Для кращого розуміння роботи СДП слід на понятійному рівні розібрати суть променевої терапії.

Онкологічні захворювання — одна з найактуальніших про­блем у світовій охороні здоров'я. У середньому близько 70 % онкологічних хворих проходять курс променевої терапії. Іоні­зуючий вплив на злоякісні новоутворення є одним із найефек­тивніших терапевтичних методів. В основі такого лікування лежить процес опромінення ракової пухлини різними за своєю фізичною природою видами випромінювання: електронним, позитронним, нейтронним, фотонним, рентгенівським. Час­тинки високих енергій руйнують ракові клітини пухлини і при­гнічують їхнє відтворення. Підхід "чим вища доза випроміню­вання, тим краще" у променевій терапії онкологічних захво­рювань абсолютно неприйнятний. Наприклад, відповідно до медичних норм оптимальним є променеве навантаження 70 Гр. При меншому навантаженні частина ракових клітин зали­шиться живою, при більшому народжуються нові клітини-мутанти, резистентні до випромінювання. І при цьому вони збері­гають здатність розмножуватися. Розподіл дози іонізуючого випромінювання в тканинах і органах пацієнтів підпорядко­вується складним фізичним законам. Високі дози шкідливі, низькі не ефективні. Це завдання потрібно вирішувати щора­зу, в індивідуальному порядку.

Друге завдання пов'язане з першим: оскільки чітка межа безпеки між здоровими тканинами прилеглих органів та опро­мінюваною мішенню відсутня, то виникає проблема ураження здорових тканин, що може загрожувати здоров'ю і життю па­цієнта. Ідеальної дози, здатної стерилізувати пухлину без ура­ження здорової тканини, не існує. На цьому етапі вводиться поняття про оптимальну дозу, тобто дозу, що дає максимум шансів зруйнувати пухлину і мінімальний ризик розвитку ус­кладнень. Потрібний точний розрахунок променевих навантажень на прилеглі здорові органи. До появи СДП такий розра­хунок вівся вручну за допомогою ізодозних прозорих карт. З погляду фізики, людина — це насамперед багатошарова система, що складається з великої кількості різнорідних тканин, які неоднаково поглинають випромінювання.

Таким чином, при плануванні променевої терапії необхід­но:

— застосувати однорідну дозу на весь опромінюваний об'єкт, наскільки це можливо, щоб уникнути як передозуван­ня, так і недостатньої дози порівняно з оптимальною;

— знайти такий технічний спосіб опромінення, що дав би змогу обмежити вплив опромінення (застосовувати найнижчу дозу) на здорові тканини;

— точно оцінити дози, які застосовують при опроміненні різних ділянок тіла, і впевнитися, що жоден орган не зазнає впливу небезпечної для нього дози.

Для вирішення таких завдань у комп'ютер СДП уводять дані:

— ЛПЗ, прізвище хворого, вік тощо;

— вихідну дозиметричну інформацію про радіоактивне джерело, що міститься в апараті. Комп'ютер коригуватиме вихідну потужність дози з урахуванням розпаду радіоактивного джерела;

— контури тіла пацієнта, мішені (ділянки, що зазнає опромінення), внутрішніх органів уводяться вручну з рентгенівських знімків або шляхом "скачування" томограми з комп'ютерного томографа;

— розміри полів опромінення — розміри мішені (пухлина, лімфовузли, доопераційне поле, післяопераційне поле) Таку інформацію, як було зазначено, безпосередньо одержують із даних томографічних досліджень локалізації пухлин;

— щільність тканин, що зазнають опромінення. У такті спосіб буде враховано їхню неоднорідність (гетерогенність), не однакову їх "прозорість" для опромінення;

— режим опромінення (ротація, один зі статичних, комбінований).

Таким чином, скласти індивідуальний план опроміненення можна на основі введених у комп'ютер трьох вузлових 11 метрів, які є вихідними точками обробки даних: анатомічних даних (п. 3,4), точного опису джерела опромінення (п. 2) і обраного режиму променевих процедур (п. 6).

Після цього запускається програма на виконання і на екрані монітора системи поверх уведеного контуру (п. 3) з'являються лінії замкнутих кривих — ізодозні лінії, що показують кіль­кісний розподіл дози у відсотках по всьому контуру. Саме на цьому етапі на екрані монітора можна побачити будь-яку ді­лянку, що опромінюється. Якщо здорові тканини потрапляють у зону високої дози опромінення, на що вказує карта ізодоз, то такий варіант лікування відкидається і в комп'ютер СДП уво­дять інші дані (змінюють режими опромінення). Цей процес здійснюють кілька разів, поки не буде обрано найкращі умови і модель поля прогнозуватиме терапевтичний ефект із наймен­шими ускладненнями. Окрім графічного зображення поля СДП розраховує дози, оцінює дозовий розподіл у тканинах і за­дає оптимальні параметри сеансу опромінення. Отриманий у вигляді сукупності ізоліній (ізодоз) розподіл доз наносять на топометричну карту і використовують для визначення таких параметрів опромінення, як разова поглинена доза, час опро­мінення, розмір поля опромінення, розташування точки центрації осей пучків випромінювання. Таким чином, перебираю­чи різні варіанти моделей поля, обирають найкращий варіант променевої терапії в кожному конкретному випадку.

На сьогодні створено такі СДП, які самостійно оптимізують, моделюють об'ємне радіаційне поле, розраховують опти­мальну дозу опромінення за заданим об'ємом пухлини тощо. Така робота неможлива без застосування комп'ютерних сис­тем, які працюють на високопродуктивних процесорах і вико­ристовують для розрахунку складні математичні алгоритми. У СДП останніх поколінь перед початком курсу опромінення для перевірки адекватності вже отриманого дозиметричного плану проводиться віртуальна симуляція (об'ємне моделювання). Система віртуальної симуляції складається зі звичайного спі­рального комп'ютерного томографа, оснащеного спеціальною системою лазерного наведення, і високопродуктивної робочої станції (ПК), на яку надходять комп'ютерні скани. На робочій станції здійснюється переведення поперечних сканів у триви­мірне зображення, контурування мішені та критичних органів і розробка попереднього плану опромінення (мал. 35, 36).

Програмне забезпечення СДП дає змогу використати тривимірне зображення досліджуваного органа (об'ємну томограму), му), переглянути його і зробити розріз у будь-якій площині. Лікар може вибрати точку на цій моделі в середині пухлини і дати завдання комп'ютерній системі розрахувати кількість енергії, яку потрібно підвести конкретно в цю зону.

СПД оснащено потужними робочими станціями — сучасни­ми комп'ютерами, які дають змогу лікарю-радіотерапевту про­водити віртуальну КТ-симуляцію будь-яких процедур дистан­ційного опромінення і здійснювати передпроменеву розмітку тіла пацієнта, а так само миттєво відтворювати відхилення дози від запланованого значення.

Сучасні СДП ґрунтуються на найширшому застосуванні новітніх комп'ютерних та інформаційних технології і забезпечують прямий доступ через Internet до серверів провідних клінік Європи і США для одержання медичних зображень. СДП "прив'язані" до систем випромінювання, які настільки складні і "витончені", що дають змогу фактично перетворити променеву терапію на променеву хірургію. Можна, наприклад, "вирізати" певну ділянку пухлини і передати в неї енергію іонізуючого випромінювання, мало зачепивши прилеглі здо­рові тканин, тобто розрахувати променеві навантаження без­посередньо в будь-якій точці ураженого органа.

Програмне забезпечення систем планування сумісне з Microsoft Windows і має аналогічний користувальницький ін­терфейс.

Сучасні СДП інтегровані в радіологічну інформаційно-керувальну систему ЛПЗ, медична інформаційна система якого складається із серверів, робочих станцій, мережевого облад­нання, що поєднує всю опромінювальну апаратуру й апаратуру передпроменевої підготовки для введення, перегляду, обробки і зберігання даних про всіх пацієнтів, які проходять лікування у відділенні променевої терапії. Сьогодні у світі встановлено понад 1400 ефективно функціонуючих систем планування, з'єднаних із радіологічною системою. Деякі СДП стали свого роду еталонами при розробці ще досконаліших систем (SERA, NCTPlan тощо).

Дата добавления: 2017-02-01