03.08.2020 г.

Дозу облучения при томографии снизили с помощью нового алгоритма

Ученые создали алгоритмы, с помощью которых можно снизить необходимую дозу облучения пациентов при проведении рентгеновской компьютерной томографии. Об пишет пресс-служба компании Smart Engines со ссылкой на статью в журнале https://ieeexplore.ieee.org/document/9115485.

«Российские ученые предлагают проводить реконструкцию изображений сразу во время процесса томографической съемки, контролируя ход реконструкции и анализируя полученные промежуточные результаты в автоматическом режиме. Предложенный алгоритм позволит вовремя остановить исследование при очевидных ошибках, а также при достижении результата, обладающего достаточным качеством», – говорится в сообщении.

Компьютерная томография – это один из самых популярных методов для того чтобы получать трехмерные изображения как живых, так и неживых объектов. Ее используют как в медицине, так и в материаловедении, а также в системах безопасности аэропортов и других транспортных узлов.

Она работает так: рентгеновские лучи под разными углами пропускают через орган человека или какую-либо деталь. Атомы анализируемого объекта поглощают эти лучи неравномерно. Получив достаточное количество таких снимков и совместив их с помощью компьютерных алгоритмов, можно получить очень четкое трехмерное изображение.

Томография нового уровня

Главная проблема работы таких алгоритмов, как пишут ученые, заключается в том, что существующие методы реконструкции трехмерной картинки начинают восстанавливать изображение уже после того, как завершается само обследование. Из-за этого нельзя предсказать, хватит ли текущего набора данных для получения снимка нужного качества, а врачи при этом не могут минимизировать дозу облучения.

Коллектив российских ученых под руководством Дмитрия Николаева и Владимира Арлазарова, сотрудников Smart Engines и заведующих лабораториями в Институте проблем передачи информации РАН и Федеральном исследовательском центре «Информатика и управление» РАН решили эту проблему. Они создали новый алгоритм, с помощью которого можно реконструировать промежуточные изображения прямо во время работы томографа.

Этот подход назвали «реконструкция с мониторингом». Он может оценивать, как много вычислительных ресурсов или снимков нужно на восстановление картинки до определенного уровня качества, приемлемого для медика или материаловеда. Исходя из подобных оценок алгоритм или продолжит получать новые рентгеновские снимки, или же останавливает этот процесс, если результаты томографии уже удовлетворяют запросам пользователя или если нужного качества нельзя достичь в рамках ранее установленных ограничений по времени облучения или дозе радиации.

Работу этого подхода ученые проверили на микротомографе из лаборатории научно-исследовательского центра «Кристаллография и фотоника» РАН. Используя этот прибор и «реконструкцию с мониторингом», Николаев и его коллеги получили трехмерные изображения шишковидного тела мозга, кости хомячка, человеческого зуба с пломбой и полимерной тканеинженерной матрицы.

Этот подход позволил ученым достичь того же качества томографии, что и при использовании классических алгоритмов, но при этом для реконструкции понадобилось гораздо меньше проекций. Ученые надеются, что следующие версии их алгоритмов достигнут еще более впечатляющих результатов, если ученые найдут более оптимальную стратегию выбора ракурса для новых снимков.

Источник: https://nauka.tass.ru/nauka/9110229