Μετάβαση στην Ψηφιακή Εποχή της Μαστογραφίας

Μετάβαση στην Ψηφιακή Εποχή της Μαστογραφίας

Επιμέλεια: Βασίλειος Μάλιακας, Καθηγητής Τομέα Υγείας & Αθλητισμού / Ραδιολόγος - Ακτινολόγος

Ιστορική Αναδρομή

Οι πρώτες προσπάθειες για την χρήση των ακτίνων Χ στη διάγνωση του καρκίνου και γενικότερα των ανωμαλιών του μαστού, ξεκινούν το 1913 με τις παρατηρήσεις ενός Γερμανού Χειρουργού, οι οποίες και αποτελούν τα θεμέλια πάνω στα οποία στηρίχθηκε η Μαστογραφία. Στη συνέχεια από το 1940 έως και το 1970 έχουμε την ανάπτυξη της τεχνικής από τους Ακτινολόγους και του εξοπλισμού από την Ιατρική Βιομηχανία, για να φθάσουμε στα τέλη του 20ου αιώνα –αρχές του 21ου όπου κυριαρχεί ο προσυμπτωματικός έλεγχος του μαστού με μια σειρά εξειδικευμένων μεθόδων και τεχνικών, από την ψηφιακή μαστογραφία, τον υπερηχοτομογραφικό έλεγχο των μαστών, και την μαγνητική μαστογραφία.

Η πρώτη, λοιπόν, περίοδος ουσιαστικά χαρακτηρίζεται από την πρωτότυπη έρευνα του A. Salomon, ενός χειρουργού στο Βερολίνο, ο οποίος ακτινοβόλησε τα παρασκευάσματα 3.000 περίπου μαστεκτομών και μελέτησε την ακτινοανατομία τους. Τα ευρήματα της «πρωτόγονης» αυτής μαστογραφίας, συγκρίνονται και οριοθετούνται με βάση την μακροσκοπική και μικροσκοπική παθολογοανατομική εξέταση.

Περίπου για 25 χρόνια διάφορες επιστημονικές δημοσιεύσεις εκπονούνται σχετικά με τη δοκιμασία της ακτινολογικής εξέτασης του μαστού. Μεταξύ των άλλων, από τις σημαντικότερες δημοσιεύσεις είναι αυτές των Γερμανών γιατρών Ο. Kleinschmidt (1927) [Kleinschmidt O.: Brustdrüse. In: Die Klinik der bösartigen Geschwülste. Zweife P., Payr E., Hirzel S. Leipzig, 1927, pp 5-90.] και W. Vogel (1930) [Vogel W.: Die Röntgendarstellung der Mammatumoren. Arch Klin Chir, 1932, 171: 618-626.]. Επίσης της ομάδας του Ισπανού Ι. Goyanes (1929) , και των S. L. Warren  και Gershon - Cohen (1937)  στις Η.Π.Α. Ο Gershon - Cohen συνεχίζει την έρευνα στον τομέα αυτό και δημοσιεύει το βιβλίο αναφορά στη μαστογραφία «Atlas of mammography» τη δεκαετία του 1960.

Η δεύτερη περίοδος (1940 -1970) χαρακτηρίζεται από ευοίωνες προοπτικές ανάπτυξης της μεθόδου της μαστογραφίας. Βέβαια πρέπει να τονιστεί ότι η μαστογραφία, η οποία αποτελεί αποτέλεσμα έρευνας που πραγματοποιήθηκε από χειρουργό, προκάλεσε και την έντονη κριτική από την χειρουργική κοινότητα. Κατά την περίοδο αυτή, κάθε δημοσίευση για την ακτινολογική εξέταση  του μαστού, είτε με σκοπό την εκπαίδευση,  είτε ως προσωπικές παρατηρήσεις σχετικά με την τεχνική, τον εξοπλισμό ή την επιλογή των φιλμ, συνέβαλε ουσιαστικά στην ανάπτυξη της μαστογραφίας.

Είναι σημαντικό να υπογραμμιστεί η επικράτηση της μεθόδου της μαστογραφίας στη Γαλλία, από τη δεκαετία του '60 και μετά, από τους F.B. Baclesse και Α. Willemin στο Παρίσι αλλά και τον Ch. Gros στο Στρασβούργο, και φυσικά τον Egan (1964) στις Η.Π.Α. Σημειώνουμε ότι οι ότι οι γαλλικές λέξεις "sénologues" και "sénologie", που χρησιμοποιήθηκαν και χρησιμοποιούνται από την επιστημονική κοινότητα ήταν μια κληρονομιά του Ch. Gros, ο οποίος εκπαίδευσε πολλούς Βέλγους Ακτινολόγους.

Από την άλλη πλευρά, δεν μπορούμε να μην τονίσουμε και τη μεγάλη συμβολή της Ιατρικής Βιομηχανίας στην ανάπτυξη της μαστογραφίας. Το 1965, με την καθοδήγηση του Ch. Gros, η "Compagnie Générale de Radiologie (CGR) άρχισε να κατασκευάζει τον πρώτο "Sénographe" .

Ο Ch. Gros, ο οποίος ήταν και φυσικός, εργάστηκε πάνω στις συσκευές που προορίζονται για την απεικόνιση του μαστού, εξοπλίζοντας τες με άνοδο μολυβδαινίου, υλικό το οποίο μπορεί να δώσει φάσμα ακτινοβολίας κατάλληλο για απεικόνιση μαλακών ιστών. Η CGR, ως η πρώτη κατασκευάστρια εταιρεία τέτοιου είδους ιατρικού εξοπλισμού, μέχρι το 1970 είχε πουλήσει περίπου 2000 Senographs σε ολόκληρο τον κόσμο, εκ των οποίων οι περισσότεροι στο Βέλγιο.

Το 1963, στο Ιατρικό Κολλέγιο Jefferson της Φιλαδέλφειας των Η.Π.Α., ο καθηγητής Gerald Dodd χρησιμοποίησε βελόνη για την υπόδειξη κακοήθειας, με τη βοήθεια της μαστογραφίας.

Στην απεικόνιση του μαστού χρησιμοποιήθηκαν και συστήματα ηλεκτροστατικής απεικόνισης. Με τη χρήση ηλεκτρικά φορτισμένης πλάκας Σεληνίου –Αλουμινίου και τη χρήση κόνεως , είχαμε ανάδειξη της εικόνας, φυσικά μετά από την έκθεση στις ακτίνες Χ.

Η μετάβαση

Πριν ξεκινήσουμε τη διαδρομή από την αναλογική στην ψηφιακή μαστογραφία, είναι σκόπιμο να σημειώσουμε ότι είτε αναλογική είτε ψηφιακή, η  μαστογραφία καλείται να συμβάλλει στον προσυμπτωματικό έλεγχο του μαστού, για την όσο το δυνατόν πιο έγκαιρη διάγνωση και συνεπώς την στοχευμένη θεραπευτική αντιμετώπιση του καρκίνου του μαστού, μιας μάστιγας που αποτελεί την Νο 1 αιτία θανάτου των γυναικών στον σύγχρονο δυτικό κόσμο. Η μαστογραφία, αποτελεί, θα λέγαμε, την αιχμή του δόρατος που έχει να προτάξει η επιστήμη στην προσπάθεια της Ιατρικής να καταστήσει την πρόληψη «συνείδηση» στις σύγχρονες κοινωνίες, σε ότι αφορά την υγεία του μαστού.

Στο ξεκίνημά μας λοιπόν αυτό, ας θυμηθούμε κάποιες  από τις βασικές αρχές λειτουργίας της.

Η αρχή λειτουργίας της μαστογραφίας δεν διαφέρει από εκείνες των άλλων ακτινολογικών εξετάσεων. Οι ακτίνες Χ που παράγονται από μια ακτινολογική λυχνία, διαπερνούν τον μαστό, αλληλεπιδρούνε με τους ιστούς, και η δέσμη που εξέρχεται καταγράφεται σε ένα σύστημα καταγραφής και αποθήκευσης των πληροφοριών που η εξερχόμενη δέσμη μεταφέρει.

α) Αναλογική Μαστογραφία

Στα περισσότερα συστήματα μαστογραφίας χρησιμοποιούνται λυχνίες ακτίνων Χ στις οποίες η άνοδος είναι κατασκευασμένη από Μολυβδαίνιο ή Ρόδιο, και χρησιμοποιούν φίλτρα μολυβδαινίου ή και ροδίου. Χρησιμοποιούνται επίσης φίλτρα Αλουμινίου με μολυβδαίνιο καθώς και «παράθυρο» βυριλίου στην έξοδο των ακτίνων από τη λυχνία. Στις λυχνίες του μαστογράφου η απόσταση Καθόδου – Ανόδου είναι μικρότερη από το σύνηθες. Η υψηλή τάση (KVp) κυμαίνεται από 28 -38 KV. Η δε λυχνία είναι τοποθετημένη έτσι ώστε η άνοδος να είναι τοποθετημένη από την πλευρά της θηλής, ώστε να αξιοποιείται το φαινόμενο πτέρνας, το οποίο είναι εντονότερο λόγω της μικρής Εστιακής Απόστασης.

Η χρήση Μολυβδαινίου εξυπηρετεί την ανάγκη για φωτόνια Χ χαμηλής ενέργειας. Στις λυχνίες αυτές μαζί με την ακτινοβολία πέδησης εκπέμπεται και χαρακτηριστική ακτινοβολία (Κα και Κβ με ενέργειες 17,5 και 19,6 KeV και υψηλή ένταση). Με τη χρήση των κατάλληλων φίλτρων τα φωτόνια της εξερχόμενης δέσμης έχουν ενέργειες από 15 έως 20 KeV. Οι φασματικές του ροδίου είναι σε ελαφρώς υψηλότερες ενέργειες.

Το αποθηκευτικό μέσο, επί σειρά δεκαετιών σε αποκλειστικότητα, αλλά ακόμη και σήμερα σε μεγάλο βαθμό, δεν είναι άλλο από το γνωστό μας ακτινολογικό φιλμ (μονής επίστρωσης), το οποίο κατάλληλα προφυλαγμένο μέσα σε μια ακτινολογική κασέτα, αναμένει να καταγράψει τις πληροφορίες μιας πραγματοποιηθείσας έκθεσης.

Η κασέτα μαστογραφίας η οποία «επιτρέπει» στις ακτίνες Χ να τη διαπεράσουν, σχετικά εύκολα, για να μεταφέρουν τις πληροφορίες τους, εκτός από το φιλμ περιέχει και μια άλλη κομβικής σημασίας για την απεικόνιση,  κατασκευή τις ενισχυτικές πινακίδες. Η αποστολή τους είναι να μετατρέψουν τις ακτίνες Χ σε ορατό φως, συγκεκριμένου μάλιστα μήκους κύματος, στο οποίο είναι ευαίσθητο το ακτινολογικό φιλμ. Χωρίς αυτές για να πετύχουμε ακτινογραφική απεικόνιση, θα έπρεπε η ένταση ακτινοβολίας να ήταν πολλαπλάσια, με ότι αυτό συνεπάγεται. Στην μαστογραφία χρησιμοποιείται μόνο μία ενισχυτική πινακίδα, οποία τοποθετείται στην οπίσθια πλευρά της κασέτας, για την μείωση της ασάφειας, και φυσικά φιλμ μονής επίστρωσης φωτοπαθούς γαλακτώματος.

Κύριο συστατικό του, το φωτοπαθές γαλάκτωμα Αλογονούχου Αργύρου. Αρχικά η εικόνα, μέσω μιας σειράς φαινομένων, αποθηκεύεται σε λανθάνουσα μορφή στο γαλάκτωμα αυτό και αναδεικνύεται αφού το φιλμ υποστεί ειδική χημική επεξεργασία.

Η χημική επεξεργασία του φιλμ στη μαστογραφία πρέπει να γίνεται αυστηρά με βάση τις οδηγίες του κατασκευαστή. Οποιαδήποτε απόκλιση μπορεί να υποβαθμίσει την ποιότητα της εικόνας. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δίνεται κατά τη φόρτιση και εκφόρτιση των κασσετών, ώστε να αποφεύγονται τυχόν εκδορές και δακτυλιές κλπ που μπορεί να εκληφθούν ως παθολογικές βλάβες. Μεγάλη προσοχή πρέπει να επιδεικνύεται και στον σχολαστικό καθαρισμό του εμφανιστηρίου και τη διατήρηση των σωστών χρόνων επεξεργασίας και θερμοκρασίας, βάσει των οδηγιών των κατασκευαστών.

Συνοπτικά για απεικόνιση με το συμβατικό τρόπο ΕΠ – Φιλμ είναι απαραίτητο να χρησιμοποιούμε:

  • Κασέτες με μια οπίσθια Ενισχυτική Πινακίδα.
  • Ακτινολογικό φιλμ μονής επίστρωσης.
  • Σκοτεινό θάλαμο και χημικά υγρά εμφάνισης και στερέωσης.

Στο σημείο αυτό υπογραμμίζουμε και την περιβαλλοντική επιβάρυνση  που προέκυπτε και προκύπτει από τα υπολείμματα Αργύρου αλλά και την τοξικότητα των υγρών χημικής επεξεργασίας φιλμ.

  • Διαφανοσκόπιο για την μελέτη και αξιολόγηση των μαστογραφιών.
  • Και φυσικά αποθηκευτικούς χώρους για την ασφαλή φύλαξη των χημικών υγρών, των φιλμς και του αρχείου ακτινογραφιών του Εργαστηρίου.

Αν θέλαμε να σε συντομία να δούμε τα θετικά και τα αρνητικά της απεικόνισης με το συμβατικό σύστημα ΕΠ-φιλμ, στα θετικά θα συγκαταριθμούσαμε:

  •  Το γεγονός ότι ο τρόπος αυτός της απεικόνισης είναι αποδεδειγμένα αξιόπιστος.
  •  Η συσσωρευμένη εμπειρία δεκαετιών, αποτελεί πολύτιμο θησαυρό για την αξιοποίησή του στο έπακρο και τέλος…
  •  Το Συμβατικό φιλμ, δεδομένης της κατασκευή του, παρουσιάζει πολύ καλή χωρική ανάλυση (διακριτική ικανότητα και ευκρίνεια)

Στα μειονεκτήματά της, συγκαταλέγονται:

  •  Το γεγονός ότι για τη χρήση τους είναι απαραίτητη η χρήση  χημικών υγρών.
  •  Ο Σκοτεινός Θάλαμος και οι αποθηκευτικοί χώροι είναι «εκ των ων ουκ άνευ».
  •  Ο Αλογονούχος Άργυρος περιορίζει την ανταπόκριση του φιλμ σε συγκεκριμένο εύρος ενεργειών ακτίνων Χ. Δεν υπάρχει δυνατότητα απεικόνισης των τιμών που βρίσκονται στο «πόδι» ή τον «ώμο» της καμπύλης H&D.
  •  Και τέλος ότι δεν υπάρχει καμία δυνατότητα αλλαγών στην εικόνα μετά την επεξεργασία.

β) «Υπολογιστική» Μαστογραφία

Η ραγδαία ανάπτυξη που γνώρισε η τεχνολογία τον εικοστό αιώνα, και ιδιαίτερα σε ότι αφορά τον χώρο των ηλεκτρονικών υπολογιστών, δεν ήταν δυνατόν να μην επηρεάσει και την ιατρική απεικόνιση με ιοντίζουσες ακτινοβολίες. Εκτός των άλλων η «ψηφιακή επανάσταση» έδωσε νέες προοπτικές και στην ακτινογραφική απεικόνιση. Δειλά – δειλά στο ξεκίνημα, με τεχνολογικά επιτεύγματα που υστερούσαν σε ποιότητα από την συμβατική ακτινολογία, κυρίως λόγω του μεγέθους των στοιχείων της νέας μορφής απεικόνισης, σε σύγκριση με το μέγεθος του κρυστάλλου του Αλογονούχου Αργύρου. Η αλματώδης εξέλιξη της τεχνολογίας όμως, κάλυψε την αδυναμία αυτή, με προϊόντα και εφαρμογές εφάμιλλης και πλέον στις μέρες μας βελτιότερης απεικόνισης. 

Το πρώτο κύμα «ψηφιακής μαστογραφίας» είναι η λεγόμενη Υπολογιστική Μαστογραφία, ελληνική απόδοση του όρου «Computed Mammography». Όπως θα δούμε και πιο κάτω η υπολογιστική μαστογραφία δεν είναι ακριβώς «ψηφιακή». Είναι μάλλον υβριδικό προϊόν, που επειδή το αποτέλεσμά του είναι μια ψηφιακή εικόνα, κατατάσσεται, και αυτή, σε αυτό που χαρακτηρίζουμε ακόμη και σήμερα «ψηφιακή μαστογραφία».

Τα συστήματα της υπολογιστικής μαστογραφίας έδωσαν μια νέα ώθηση στο χώρο κλασικής απεικόνισης του μαστού.

Αντικατέστησαν το Ακτινολογικό φιλμ, τις ΕΠ και το αυτόματο Εμφανιστήριο χημικών υγρών, με ένα «πιάτο απεικόνισης» - ή Image Plate αν το προτιμάτε – με ένα αναλογικό / ψηφιακό μετατροπέα, το λεγόμενο A.D.C. (εκ του Analog to Digital Converter) και οθόνες παρατήρησης. Φυσικά με τη βοήθεια ενός θερμικού εκτυπωτή ή μιας laser κάμερας μπορούμε και εδώ να παίρνουμε τις εικόνες μας ανά χείρας.

Όμως τι είναι αυτό το πιάτο απεικόνισης, με το οποίο αντικαταστάθηκε το φιλμ; Είναι μια κατασκευή που αποτελείται από μια βάση πάνω στην οποία είναι κατάλληλα τοποθετημένος και διατεταγμένος Φώσφορος Αποθήκευσης. Η εξέλιξη της τεχνογνωσίας κατάφερε να  μειώσει το μέγεθος των στοιχειωδών μονάδων του Φωσφόρου στα Image Plates, δίνοντας τη δυνατότητα στην υπολογιστική μαστογραφία να προσεγγίσει αλλά και να ξεπεράσει, πλέον, σε χωρική ικανότητα το συμβατικό φιλμ.

Τα Image Plates, τοποθετούνται μέσα  σε κασέτες, αντίστοιχης κατασκευής και διαστάσεων με τις γνωστές μας συμβατικές κασέτες. Η βασική τους διαφορά είναι ότι δεν έχουν Ενισχυτικές Πινακίδες.

Οι ομοιότητες λοιπόν που παρουσιάζουν ως προς την κατασκευή  και το μέγεθός τους,  τις κάνει ιδανικές  ως προς τη χρήση τους στο κλασσικό μαστογραφικό εξοπλισμό, με Αντιδιαχυτικό Διάφραγμα, στήριγμα της κασέτας και A.E.C. Με άλλα λόγια η μετάβαση από την συμβατική απεικόνιση με ΕΠ και φιλμ στη υπολογιστική μαστογραφία ΔΕΝ απαιτεί αλλαγή του εξοπλισμού.

Όσον αφορά τις κινητές Μονάδες, η απομάκρυνση των εμφανιστηρίων με χημικά υγρά, έλυσε πολλά προβλήματα.

Αφού πραγματοποιηθεί ή έκθεση η κασέτα με το Image Plate τοποθετείται στον ADC όπου και θα πραγματοποιηθεί η μετατροπή του σε ψηφιακό σήμα. Τα δημογραφικά στοιχεία της εξέτασης (ονοματεπώνυμο ασθενούς, κωδικό κτλ) καταγράφονται στο ειδικό RF τσιπάκι της κασέτας.

Η διαδικασία αυτή πραγματοποιείται εντός του ADC.  Το ΙΡ σαρώνεται από μια δέσμη Laser γραμμή προς γραμμή, ενεργοποιώντας τους κρυστάλλους το Φωσφόρου Αποθήκευσης. Κάθε κρύσταλλος ενεργοποιούμενος από την προσπίπτουσα δέσμη Laser  εκλύει φως σε ποσότητα αντίστοιχη της ενέργειας που έχει απορροφήσει κατά την έκθεσή του στις ακτίνες Χ. Το ορατό αυτό φως συλλέγεται από ένα φωτοπολλαπλασιαστή, μέσω οπτικών ινών που σαρώνουν το Image Plate παράλληλα με τη δέσμη Laser που το μετατρέπει σε ηλεκτρικό σήμα, και τελικά σε εικόνα στην οθόνη το Υπολογιστή μας.

Μετά το τέλος της σάρωσης το Image Plate εκτίθεται σε δυνατής έντασης φως, και καθίσταται ικανό για την επόμενη καταγραφή ακτινογραφικής εικόνας.

Τα πλεονεκτήματα λοιπόν της υπολογιστικής μαστογραφίας, μπορούμε να τα συνοψίσουμε ως εξής:

  • Παραγωγή Ψηφιακής Εικόνας. Το τελικό αποτέλεσμα ενός συστήματος υπολογιστικής μαστογραφίας είναι μια ψηφιακή εικόνα, με ότι αυτό συνεπάγεται για τις δυνατότητες επεξεργασίας της, διαχείρισής της, αποθήκευσής της κτλ.
  •  Δυνατότητα χρήσης του με τον παραδοσιακό μαστογραφικό εξοπλισμό. Η δαπάνη εφαρμογής της περιορίζεται στην αγορά μόνο του συστήματος των Η/Υ, του ADC και ενός εκτυπωτή. Φυσικά από τον προϋπολογισμό των δαπανών διαγράφουμε τα χημικά υγρά και το αυτόματο εμφανιστήριο!
  • Δυνατότητα απεικόνισης μεγάλου εύρους τιμών έκθεσης. Στο συμβατικό φιλμ, οι τιμές έκθεσης που καθίστανται ορατές είναι περιορισμένες σε ένα συγκεκριμένο εύρος. Στην ψηφιακή εικόνα υπάρχει δυνατότητα μετακίνησης του εύρους των τιμών αυτών πάνω στον άξονα της έκθεσης.
  • Μείωση της δόσης του ασθενούς.
  • Άριστη ποιότητα εικόνων. Στο ξεκίνημά της η υπολογιστική μαστογραφία υπολείπονταν σε σαφήνεια και διακριτική ικανότητα, σε σχέση με το μαστογραφικό φιλμ. Η εξέλιξη όμως της τεχνολογίας οδήγησε στον υπερκερασμό αυτής της διαφοράς.
  • Βελτιστοποίηση των δυνατοτήτων στη διάγνωση, μέσω μια σειράς ψηφιακών εργαλείων.
  • Δυνατότητα αποθήκευσης των εικόνων σε ψηφιακά μέσα (CD, DVD, κτλ).
  • Σύνδεση μέσω PACS και DICOM ώστε οι ιατρικές εικόνες να μπορούν να μεταφέρονται και να ανακαλούνται από διάφορα σημεία, ακόμη και απομεμακρυσμένα.  Η σύνδεσή του με τη βάση δεδομένων του RIS αποτελεί σημαντικό πλεονέκτημα στη τήρηση στατιστικών στοιχείων και κυρίως του ελέγχου των πραγματοποιούμενων εξετάσεων.
  • Σαφώς οικονομικότερη από λύση από τα καθ΄ εαυτού ψηφιακά συστήματα, είτε  άμεσης είτε έμμεσης μετατροπής.
  • Οικολογικότερη μέθοδος, αφού καταργεί τα υπολείμματα Αργύρου και τα υγρά χημικής επεξεργασίας.

Εκτός από πλεονεκτήματα όμως η υπολογιστική ακτινογραφία, όπως και όλες οι άλλες μέθοδοι, έχει και κάποια μειονεκτήματα.

  •  Απαραίτητη η χρήση κασέτας & Ιmage Ρlate.
  •  Δεν υπάρχει πραγματική οικονομία χρόνου σε σχέση με την παραδοσιακή μαστογραφία (φιλμ – ΕΠ), δεδομένων όλων αυτών των σταδίων από τα οποία πρέπει να περάσει η υπολογιστική μαστογραφία έως να αναδειχθεί στην οθόνη του Υπολογιστή μας.
  •  Αναγκαία η χρήση μετατροπέα για να μπορέσουμε να έχουμε ανάδειξη εικόνας.
  • Σαφώς μεγαλύτερο το κόστος συντήρησης του εξοπλισμού της CR σε σύγκριση με τον αντίστοιχο της συμβατικής.

γ) Ψηφιακή Μαστογραφία

Για να κατανοήσουμε την «επανάσταση» που έφερε η ψηφιακή απεικόνιση στο χώρο της μαστογραφίας θα πρέπει να έχουμε στο μυαλό μας «επανάσταση» που έφερε η ψηφιακή φωτογραφία στο χώρο της φωτογράφησης.

Στην Άμεση Ψηφιακή Μαστογραφία οι τυπικές ακτινολογικές κασέτες και το φιλμ, ή τα Image Plates, αντικαθίστανται από ένα αισθητήρα ψηφιακής απεικόνισης.

Ο Αισθητήρας αυτός μπορεί να αλλάζει κάθε φορά που το μέγεθος του προς απεικόνιση μαστού το απαιτεί.

Όπως τονίσαμε και πιο πάνω η διαδικασία λήψης εικόνας με ένα DR σύστημα είναι ταχεία και συνοπτική:

  • Πραγματοποίηση της έκθεσης στις ακτίνες Χ.
  • Η ληφθείσα εικόνα εμφανίζεται στην οθόνη του υπολογιστή, άμεσα ή σχεδόν άμεσα.

Η κατηγοριοποίηση των σύγχρονων συστημάτων ψηφιακής απεικόνισης δε περιορίζεται απλά στη διάκριση υπολογιστικής και ψηφιακής μαστογραφίας. Διάφοροι παράγοντες διαμορφώνουν αυτή τη διάκριση, όπως για παράδειγμα η χρήση ή μη αποσπώμενων ανιχνευτών, η άμεση ή η έμμεση μετατροπή των ακτίνων Χ σε ηλεκτρόνια κ.τ.λ.. Στο σχήμα που ακολουθεί παρουσιάζονται συνοπτικά οι κατηγορίες έμμεσων και άμεσων ανιχνευτών, και αποδίδονται σχηματικά διάφορα χαρακτηριστικά τους, όπως για παράδειγμα η διάχυση μέσα στον κρύσταλλο και το αποτέλεσμα αυτό στο εξερχόμενο σήμα και κατά συνέπεια και στην μεταβολή της χωρικής ικανότητας.

Το CCD (Charge Coupled Device = Διάταξη Συζευγμένου Φορτίου) είναι μια διάταξη από φωτοευαίσθητα στοιχεία τα οποία  είναι ταξινομημένα μέσα σε ένα πλέγμα, και κάθε ένα από αυτά ονομάζεται pixel. Ένα μοντέρνο CCD μπορεί να έχει 2048 x 2048 pixel. Τα pixel έχουν συνήθως τιμές μεγέθους από 15 μέχρι 25 μm. Κάθε φωτόνιο το οποίο προσπίπτει πάνω σε ένα pixel χάνει ένα ηλεκτρόνιο, το οποίο φορτίζει το pixel. Έτσι το φορτίο σε κάθε pixel είναι ανάλογο του αριθμού των φωτονίων τα οποία έχουν προσπέσει σε αυτό. Ένα νέας γενιάς CCD μπορεί να φτάσει σε αποδοτικότητα το 90%. Άρα λοιπόν αν υποθέσει κανείς ότι 100 φωτόνια χτυπούνε πάνω στο CCD αυτό, τότε τα 90 από αυτά παράγουν μετρήσιμο σήμα. Αυτό ονομάζεται κβαντική αποδοτικότητα ή αλλιώς quantum efficiency (QE) της συσκευής. Το γεγονός ότι το CCD έχει πολύ υψηλή τιμή QE, το καθιστά πιο αξιόπιστο από το φωτογραφικό φιλμ, στο οποίο μάλιστα το QE στην καλύτερη περίπτωση είναι κοντά στο 1%!

Το CCD έχει ακόμα άλλο ένα μεγάλο πλεονέκτημα έναντι του φωτογραφικού φιλμ: γραμμική συμπεριφορά. Αυτό σημαίνει πως σε δεδομένη ενέργεια φωτονίου, ένα φωτόνιο αντιστοιχεί σε ένα ηλεκτρόνιο. Κάτι τέτοιο δεν μπορεί να θεωρηθεί σε ένα φιλμ.

Η ειδοποιός διαφορά μεταξύ συστημάτων άμεσης και έμμεσης ανίχνευσης έγκειται κυρίως στην ανάγκη μετατροπής των ακτίνων Χ σε ορατό φως και μετά σε φορτίο.

Στα συστήματα έμμεσης ανίχνευσης οι φωτοδίοδοι καταγράφουν το φως που δημιουργείται από την αλληλεπίδραση των ακτίνων Χ με τη φθορίζουσα οθόνη. Έτσι το φως μετατρέπεται σε ζεύγη ηλεκτρονίων –οπών. Το φορτίο αποθηκεύεται  στις φωτοδιόδους της διάταξης.

Τα κύρια στοιχεία ενός τέτοιου ανιχνευτή είναι:

  • Ο Σπινθηριστής (όπως για παράδειγμα το CsI:Tl)
  • Οι Φωτοδίοδοι άμορφου Πυριτίου που μετατρέπουν το φως σε ηλεκτρικό φορτίο
  • Το φορτίο αποθηκεύεται σε στοιχειώδεις πυκνωτές για κάθε pixel
  • Η ανάγνωση του σήματος γίνεται μέσω TFT

Η λειτουργία των συστημάτων άμεσης ανίχνευσης είναι παρόμοια  με αυτή των έμμεσης ανίχνευσης. Η διαφορά τους έγκειται στο ότι οι φωτοδίοδοι εδώ λειτουργούν ως πρόσθετοι πυκνωτές δεδομένης της ικανότητας του άμορφου σεληνίου να μετατρέπει τις ακτίνες Χ κατευθείαν σε ζεύγη ηλεκτρονίων οπών, ενώ συγχρόνως λειτουργεί  και ως πυκνωτής.

Τα συστήματα αυτά βρίσκουν εφαρμογή στην γενική ψηφιακή ακτινογραφία, στην ψηφιακή μαστογραφία και γενικά στην ψηφιακή απεικόνιση.

Βασικά η δομή ενός επίπεδου ανιχνευτή ενεργού μήτρας είναι η εξής:

1) Στην πίσω επιφάνεια του ανιχνευτή βρίσκεται μια επίπεδη γυάλινη βάση μεγάλων διαστάσεων.

2) Επάνω στην βάση αυτή είναι τοποθετημένη μια επίπεδη διάταξη από στοιχειώδη απεικονιστικά στοιχεία (pixel). Κάθε pixel αποτελείται από μια φωτοδίοδο άμορφου υδρογονωμένου πυριτίου (aSi: H) η οποία είναι συνδεδεμένη με κατάλληλο διακόπτη λεπτού υμενίου (thin film switch).

3) Επάνω από την διάταξη των φωτοδιόδων και των TFT, βρίσκεται συνήθως τοποθετημένη μια φθορίζουσα οθόνη (ενισχυτική πινακίδα ) με άμορφο πυρίτιο (a-Si). Πολλές φορές μπορεί να χρησιμοποιηθεί πλάκα επιστρωμένη από φωτοαγώγιμο υλικό όπως για παράδειγμα άμορφο σελήνιο (a-Se).

Στην Ψηφιακή μαστογραφία  όπως ήδη τονίσαμε, υπάρχει δυνατότητα μεταβολής της χαρακτηριστικής καμπύλης της έκθεσης και συνεπώς και της μεταβολής της αντίθεσης.

 Η διαδικασία αυτή πραγματοποιείται κατά τη φάση απόδοσης των τόνων του γκρι στις αριθμητικές τιμές της μήτρας (εύρος τιμών των λογαρίθμων σχετικής έκθεσης).

Μέσω ενός συστήματος αλγορίθμων επιλέγεται αυτόματα  η βελτιστοποίηση της αναδεικνυόμενης ψηφιακής εικόνας. Επιπλέον δίνεται η δυνατότητα στον χρήστη  του συστήματος να επέμβει στις παραμέτρους αυτές και τροποποιήσει κατά βούληση τη λαμβανόμενη εικόνα.

Μερικές από αυτές τις ψηφιακές επιλογές είναι η δυνατότητα επεξεργασίας:

  1. του συνολικού Contrast  της ακτινολογικής εικόνας.
  2. της αντίθεσης μεταξύ γειτονικών δομών.
  3. του εύρους έκθεσης της εικόνας.
  4. της μείωσης του «θορύβου».

Πλεονεκτήματα DR συστημάτων:

  • Δεν απαιτείται χρόνος επεξεργασίας για την ανάδειξη εικόνας.
  • Άμεση απόκτηση της εικόνας.
  • Δεν χρησιμοποιούνται κασέτες ή Ιmage Plates.
  • Εξαιρετικής ποιότητας ψηφιακές εικόνες
  • Αύξηση αποδοτικότητας του Εργαστηρίου
  • Δεν απαιτούνται επαναλήψεις για να διευρύνουμε το εύρος των διαγνωστικών πληροφοριών.
  • Καμία χαμένη εικόνα. Βραχυπρόθεσμη και μακροπρόθεσμη αποθήκευση μέσω των PACS
  • Δυνατότητα ανάδειξη μαλακών ιστών.
  • Μείωση δόσης ακτινοβολίας.

Μειονεκτήματα DR συστημάτων:

  • Πολύ ακριβότερα από τα συστήματα υπολογιστικής μαστογραφίας.
  • Η αντικατάσταση του αισθητήρα απεικόνισης είναι δαπανηρότερη αυτής του Ι.Ρ.
  • Απαιτούν αλλαγές στον συμβατικό εξοπλισμό.
  • Απαιτούν ειδική εκπαίδευση του Προσωπικού και συνεχή ενημέρωση.
  • Συνεχείς αναβαθμίσεις για να ακολουθούν τις εξελίξεις της τεχνολογίας.
  • Δαπανηρότερο κόστος συντήρησης

Αν θέλαμε να περιγράψουμε τα χαρακτηριστικά που θα πρέπει να πληροί ένα ιδανικό σύστημα ψηφιακής απεικόνισης θα λέγαμε ότι:

Α) Σχετικά με την ποιότητα εικόνας, θα πρέπει:

  • Να παράγει εικόνες καλύτερες από τα φιλμ και τα CR
  • Να έχει υψηλότερη χωρική ανάλυση και Contrast και
  • Να αξιοποιεί άριστα το σύνολο της Δόσης, ώστε αντίστοιχα να μειώνεται η ακτινική επιβάρυνση του ασθενή.

Β) Σχετικά με τεχνικά και φυσικά του χαρακτηριστικά θα πρέπει:

  • Να απαιτεί το ελάχιστο δυνατό  κόστος για την προσαρμογή του  υπάρχοντος εξοπλισμού σε αυτό,
  • Να μπορεί να κάνει αυτοέλεγχος, ώστε να εντοπίζει και να υποδεικνύει αιτίες προβλημάτων, 
  • Να υποστηρίζει εκτύπωση των εικόνων
  • Να μην χρησιμοποιεί χημικά υγρά και τέλος
  • Να είναι ανθεκτικό.

Γ) Σχετικά με τη ροή εργασία, το λεγόμενο workflow, θα πρέπει:

  • Να διαθέτει Κονσόλα «έξυπνου Χειρισμού»,
  • Να επιτρέπει άμεση πρόσβαση στις εικόνες,
  • Να παρουσιάζει συνδεσιμότητα με HIS/RIS &  PACS και
  • Συμβατότητα με τα DICOM