Page 40 - IFM_201402 całość 150 dpi

vol. 3 2/2014 Inżynier i Fizyk Medyczny

radiologia

\

radiology

90

artykuł

\

article

trochę bliżej metodom, które wkraczają coraz bardziej szerokim fron-

tem do, wydawałoby się, zoptymalizowanej i stabilnej mammografii.

Badania przesiewowe (zwane skriningiem, z jęz. ang.

screen

– „kom-

pleksowe badanie”) w zakresie chorób piersi właśnie mammografią

posługują się jako metodą o najwyższej osiąganej obecnie możliwości

wykrycia wczesnych stanów chorobowych przy zachowaniu rozsądne-

go poziomu ceny. Badanie przesiewowe, jak sama nazwa wskazuje, ma

za zadanie odsianie ze zdrowej większości grupy osób, które wymaga-

ją postawienia diagnozy i dalszego precyzyjnego wyselekcjonowania

grupy osób chorych wymagających szybkiego i skutecznego leczenia.

Obrazy mammograficzne są jednymi z najtrudniejszych do prawidło-

wej interpretacji, a duża podatność na błędy zarówno przy ich two-

rzeniu, jak i ocenie, wymaga stałego doskonalenia narzędzi po stronie

obrazowania, a także prezentacji oraz analizy. Intencjonalnie używam

tu zwrotu „doskonalenie”, bo w zasadzie od lat nie wymyślono w tym

zakresie nic nowego, jedynie zaczyna się wdrażać narzędzia znane z in-

nych zastosowań: planigrafię, odejmowanie obrazów z różnymi pozio-

mami kontrastu oraz uporządkowaną analizę obrazu.

Pierwsze kliniczne rozważania o planigrafii pochodzą z 1932 roku. Ich

autorem jest Bernhard Ziedses des Plantes. Metodę uzyskiwaniawzdłuż-

nych obrazów warstwowych niezależnie opracowali i opisali William

Watson w 1937 roku, Jean Kieffer w 1938 roku (w 1939 roku opatento-

wał ją) oraz Shinji Takahashi w 1947 roku. Polega ona na synchronicznym

ruchu źródła promieniowania i rejestratora obrazu, dzięki czemu ostre

odwzorowanie tkanek zachowane jest w warstwie na poziomie osi ob-

rotu układu lampa RTG – kaseta, a obrazy obiektów zlokalizowanych na

innych poziomach ulegają rozmyciu. Metoda ta miała szerokie zastoso-

wanie, szczególnie przy badaniach klatki piersiowej do oceny obszaru

zaosierdziowego (przy wykonywaniu zdjęć tzw. techniką miękką była to

przestrzeń niezwykle trudno dostępna) oraz w diagnostyce układu mo-

czowego, do czasu upowszechnienia się tomografii komputerowej, czyli

praktycznie do lat osiemdziesiątych. Nowego blasku tej metodzie nadało

wprowadzenie bezpośredniej cyfrowej rejestracji obrazów radiograficz-

nych. Dzięki temu nie trzeba już było wykonywać wielu zdjęć (do tej pory

uzyskanie obrazu każdej warstwy wiązało się z koniecznością wykonania

nowej, wcale niemałej, ekspozycji pacjenta na promieniowanie RTG) –

wystarczyły wielokrotne ekspozycje podczas jednego przejazdu lampy

RTG ikomputerowystarczającejmocyobliczeniowej,bystworzyćobrazy

wielu warstw przy sumarycznej dawce niewiele większej od pojedynczej

radiografii. Zastosowanie algorytmów rekonstrukcyjnych podobnych do

wykorzystywanych w tomografii komputerowej umożliwiło uzyskanie

pierwszych, niedoskonałych jeszcze obrazów. Algorytmy te bowiem,

tworząc obraz na podstawie teorii Radona, wykorzystywały sygnał po-

chodzący z co najmniej 270º obrotu układu detekcyjnego. W tomosynte-

zie stosuje się znacznie mniejsze kąty: od kilkunastu do ok. 50º. Wymaga

to innego aparatu matematycznego i innej filozofii rekonstrukcyjnej.

Wbadaniachpiersinależydodatkoworozwiązaćproblemyzprecyzyjnym

obrazowaniembardzomałych obiektów, jakimi sąmikrozwapnienia. One

po prostu znikały z pierwotnie uzyskiwanych obrazów – ulegały rozmy-

ciu w artefaktach ruchowych pochodzących z ekspozycji wykonywanych

w czasie ruchu lampy RTG. Mała moc, jaką charakteryzują się rentge-

nowskie lampy mammograficzne, wymaga stosunkowo długich czasów

ekspozycji. W radiografii statycznej nie stanowi to problemu, ale ruch,

konieczny do uzyskania obrazów warstwowych, jest zabójczy dla obra-

zówniewielkich struktur. Wzwiązku z tymkonieczne byłowprowadzenie

następnychmodyfikacji algorytmów lubmechaniki uzyskiwania obrazów

(„strzały” tylko przy zatrzymanej namoment lampie).

Nieco wcześniej wspomniałem o „technice miękkiej” (niskona-

pięciowej) zdjęć klatki piersiowej. Taki był kiedyś zalecany sposób

radiografii klatki piersiowej. Dawał on wysokokontrastowy obraz

zawartych w niej tkanek i narządów. W wysokim kontraście ginęły in-

formacje związane z tkanką miękką i kostną. Obszary (zarówno tkanki

płucnej, jak i kręgosłupa) zakryte osierdziem pozostawały poza moż-

liwością oceny. W latach siedemdziesiątych wprowadzono „technikę

twardą” – zdjęcia wykonywane przy wysokim napięciu rzędu 125 kV

dawały co prawda niższy kontrast obrazu (niektórzy radiolodzy do dziś

mają co do tego zastrzeżenia), ale w zamian pojawiają się informacje

kliniczne dotyczące tkanki miękkiej i kości, nie mówiąc już o uwidocz-

nieniu całej przestrzeni zaosierdziowej. Niebawem, wzorem angiogra-

fii subtrakcyjnej, przyszedł czas na odejmowanie obrazów klatki pier-

siowej. Różny kontrast na poszczególnych obrazach angiograficznych

uzyskiwano poprzez podanie do naczyń środka kontrastującego, przy

zdjęciach klatki piersiowej – poprzez zastosowanie różnych energii

kwantów (różnych napięć na lampie RTG). Początkowo próbowano

w specjalnych kopiarkach uzyskiwać obrazy negatywowe z różnym

wysyceniem czerni, składać dwie błony rentgenowskie (pozytyw i ne-

gatyw) i oglądać je na bardzo silnych negatoskopach. Te pionierskie

czasy definitywnie zakończyło obrazowanie cyfrowe. Dwuenerge-

tyczne badania płuc, dające możliwość wyświetlenia na monitorze

oddzielnie struktur „miękkich” i „twardych”, stosowane są już od wielu

lat, znacznie poprawiając możliwości diagnostyczne.

W piersi nie ma wystarczająco różnych gęstością struktur, by moż-

na było zastosować tę metodę bezpośrednio wmammografii. Istnieje

jednak możliwość „wzmocnienia” środkiem kontrastowym. W tomo-

grafii komputerowej od lat stosowana jest metoda wykorzystująca

naturę rozrostu nowotworowego, który wiąże się z koniecznością

odżywiania gwałtownie powstających struktur guza. W następstwie

tego wytwarzana jest sieć patologicznego unaczynienia wokół roz-

rastającej się tkanki. Podanie środka kontrastującego „wzmacnia” na

obrazach TK złośliwe zmiany nowotworowe poprzez uwidocznienie

tych naczyń, potocznie zwane „blaszem naczyniowym”. Zastosowanie

tej samej metody w mammografii, wykonanie zdjęć dwoma energia-

mi kwantów (składem energetycznym wiązki sterujemy przy pomocy

zmiany napięcia lub filtracji), a następnie umiejętne odjęcie ich od sie-

bie tym lepiej uwypukli obraz zmiany, im bardziej agresywny jest guz,

im silniejszy jest proces tworzenia mikrokrążenia wokół niego.

Dzięki zastosowaniu tych dwóch metod znacząco spada liczba roz-

poznań fałszywie negatywnych, co przyczynia się do efektywności

badania przesiewowego. Niebagatelne znaczenie ma jeszcze wpro-

wadzenie metod CAD, w tym CADe, czyli wspomagania detekcji po-

przez uporządkowane oglądanie mammogramów, ale to już temat na

oddzielny artykuł.

Nowe metody są wyzwaniem dla fizyków i inżynierów – trzeba za-

pewnić ich właściwe funkcjonowanie i opracować metody weryfikacji.

W najbliższym czasie postaramy się przekazać pierwsze doświadcze-

nia z testów i analizy ich wyników.