Некоторые ткани в разной степени поглощают излучение, поэтому легко различимы – естественное контрастирование.
Цель искусственного контрастирования – получение дифференцированного изображения тканей, примерно одинаково поглощающих излучение. С этой целью в организм вводят вещества, сильнее или слабее поглощающие рентгеновское излучение, чем мягкие ткани, тем самым создавая контраст в исследуемых органах.
Рентгенопозитивные – вещества, задерживающие больше излучения, чем мягкие ткани (на основе тяжелых элементов – бария или йода)
Рентгенонегативные – вещества, задерживающие меньше излучения, чем мягкие ткани (закись азота, углекислый газ, воздух)
Основные требования к РКВ:
создание высокой контрастности изображения
безвредность при введении в организм больного
быстрое выведение из организма
Способы контрастирования:
прямое механическое введение РКВ в полость органа (гастрография, ангиография и тп)
принцип концентрации и выведения: введение контрастного вещества в кровь, который затем поглощается, концентрируется и выделяется определенным органом. (исследование мочевыделительной системы, желчных путей)
Применяемые рентгеноконтрастные вещества:
препараты сульфата бария – водная взвесь. Исследование пищеварительного тракта. Безвредна, нерастворима в воде и пищеварительных соках. Принимают в ввиде суспензии в концентрации 1:1 или 5:1. Для придания дополнительных свойств добавляют химические активные вещества – замедление оседания, прилипания к стенке, увеличение вязкости.
Йодированные масла. Эмульсия йодистых соединений в растительных маслах. Исследование бронхов, лимфатических сосудов, полости матки, свищевых ходов. (липоидол). Высокая контрастность, мало раздражают ткани.
Биологическая проба: внутривенно 1 мл РКВ, подождать 2- 3 мин, внимательно наблюдая за состоянием пациента. В случае отсутствия аллергической реакции – введение основной дозы РКВ – от 20 до 100 мл.
Газы (закись азота, углекислый газ, воздух). В кровь- только СО2, вследствие высокой растворимости. Полости тела, клетчатые пространства – закись азота - избежание газовой эмболии. Пищеварительный тракт – обычный воздух.
Двойное контрастирование – проведение исследования одновременно с двумя РКВ – рентгенопозитивным и рентгенонегативным.
15. Компьютерная рентгеновская томография. Принципы получения компьютерных томограмм. Особенности изображения органов и тканей.
Компьютерная томография - это послойное рентгенологическое исследование, основанное на компьютерной реконструкции изображения, получаемого при круговом сканировании объектаузким пучком рентгеновского излучения.
Получение компьютерныхтомограмм: узкий пучок рентгеновского излучения сканирует человеческое тело по окружности. Проходя через ткани, излучение ослабляется соответственно плотности и атомному составу этих тканей. По другую сторону от пациента установлена круговая система датчиков рентгеновского излучения, каждый из которых (а их количество может достигать нескольких тысяч) преобразует энергию излучения в электрические сигналы. После усиления эти сигналы преобразуются в цифровой код, который поступает в память компьютера. Зафиксированные сигналы отражают степень ослабления пучка рентгеновских лучей (и, следовательно, степень поглощения излучения) в каком-либо одном направлении. Вращаясь вокруг пациента, рентгеновский излучатель просматривает его тело в разных ракурсах, в общей сложности под углом 360°. К концу вращения излучателя в памяти компьютера оказываются зафиксированными все сигналы от всех датчиков. Продолжительность вращения излучателя в современных томографах очень небольшая, всего 1-3 с, что позволяет изучать движущиеся объекты.
Компьютер реконструирует внутреннюю структуру объекта. В результате получается изображение тонкого слоя исследуемого органа – несколько мм, которое выводится на дисплей и врач обрабатывает его в зависимости от задачи исследования: масштабирование, выделение интересующей области, определение размера органа, число и характер патологического состояния. Попутно определяют плность ткани по шкале Хаунсфильда: нулевая отметка - плотность воды (плотность кости +1000 HU, воздуха -1000 HU). На фотопленке выделение ограниченного диапазона на шкале Хаунсфильда – окна, размеры которого не превышают несколько десятков единиц HU. После обработки изображение в память компьютера/ сброс на фотопленку. На РКТ выделяются самые незначительные перепады плотности – 0,4-0,5%.
Обычно выполняются 5-10 срезов на расстоянии 5-10мм. Для ориентации расположения срезов 0 обзорный цифровой снимок – рентгенотомограмма, на которой отображаются уровни срезов.
Разновидности КТ.
Электронно-лучевая- в качестве источника излучения –вакуумные электронные пушки, испускаемые пучок быстрых электронов. (кардиология)
Спиральная – излучатель движется по спирали по отношению к телу и за короткое время захватывает определенный объем тела, в дальнейшем представленный дискретными слоями. Получение поперечных, фронтальных и сагиттальных срезов.
Усиленная КТ- проведение томографии после введения внутривенно пациенту водорастворимого контрастного вещества.
Мультиспиральная – использование многорядных детекторов
Конусно-лучевая – излучатель двигается по конусу. Приемник движется одновременно с источником. Лучевая нагрузка меньше чем при спиральной и мультиспиральной томографии.
Поперечная – движение рентгеновской трубки по окружности, в центре которой пациент. В результате поперечные срезы на любом уровне.
РКТ ангиография
Трехмерная РКТ
Виртуальная эндоскопия
Компьютерные томографы с кардиосинхронизаторами
Особенности изображения органов и тканей
КТ-изображение не имеет теней и помех от неоднородности тканей, содержащихся в других слоях исследуемого отдела, а также не зависит от порядка расположения тканей с различной рентгеновской плотностью.
Изображение, полученное при компьютерной томографии, представляет собой массив цифровых данных в виде пространственного распределения величин коэффициентов ослабления в тканях исследуемого слоя, поэтому субъективная ("на глаз") оценка изображения дополнена прямым определением плотности тканей; такие объективные данные можно использовать для углубленного анализа изображений.
Высокая точность измерений позволяет различать ткани, незначительно (на 0,5%) отличающиеся друг от друга но плотности.
Подготовка:
Для исследования органов головы, шеи, грудной полости, конечностей- не требуется
Исследование аорты нижней полой вены, печени, селезенки, почек – легкий завтрак
Исследование желчного пузыря –натощак
Поджелудочная железа и печень – меры по уменьшению метеоризма
Желудок и кишечник- 500 мл 2,5% водорастворимый йодистый препарат.
При проведение накануне рентгенографии ЖКТ с контрастированием – полное опорожнение пищ.тракта от РКВ.
Показания: очень широки
Противопоказания:
психические расстройства
Неотложные состояния
Беременность, лактация, маленькие дети – в особо важных случаях
Кровотечения, открытый пневмоторакс
Компьютерная томография - метод, который позволяет провести эффективную диагностику при помощи сканирования исследуемого участка и получить послойные изображения той или иной части тела. Каков принципы действия КТ?
Устройство аппарата и принцип действия метода компьютерной томографии
Что представляет собой специальный сканер? Этот аппарат напоминает куб или тоннель цилиндрической формы. В число основных частей прибора входят:
- лучевая трубка, скрытая в корпусе КТ;
- подвижный стол, который проходит через раму гентри;
Поскольку от аппарата исходит излучение, комната, в которой находится томограф защищается специальным экраном. Еще один вариант защиты пациентов и специалистов от негативного воздействия рентгеновского излучения - включение кабинета с медицинским оборудованием в структуру помещений отделения.
Как осуществляется управление сканером
Врач, располагающийся в специальной комнате, следит за ходом процедуры, и совершает необходимые манипуляции. Рядом с ним находятся:
- компьютерный блок КТ;
- мониторы, на которые выводится изображение;
- специальные устройства. предназначенные для слежения за состоянием обследуемого.
Особенность процедуры
Возможности современной медицины позволяют предотвратить развитие серьезных болезней и обнаружить новообразования на ранних стадиях развития опухолевого процесса. Все это стало реальностью благодаря созданию установок, воздействующих на организм пациента при помощи излучения. Результатом процедуры становится детальный снимок, обеспечивающий безошибочную современную диагностику.
Для того чтобы разобраться в специфике обследования нужно определить, что такое КТ. Это метод, в основе которого лежит рентгеновское излучение. Специальный прибор осуществляет съемку тела больного под разными углами, а полученные срезы позже обрабатываются компьютерной программой и преобразуются в единое изображение. Проходя через тело исследуемого, X-лучи задерживаются в тканях,от степени поглощения которых зависит четкость и детализация проекции.
Принципы работы КТ (компьютерной томографии) просты: вокруг больного вращается рентгеновская трубка - специальное устройство, выпускающее рентгеновское излучение. Позже установка фиксирует сведения, попадающие на чувствительную матрицу, а компьютерная программа производит обработку полученной информации и позволяет увидеть четкую картинку.
Отличия компьютерной томографии от рентгенографии
- КТ дает возможность рассмотреть мелкие новообразования, в то время как рентгеновская установка не обладает подобной детализацией из-за наложения одного слоя на другой - явления известного как суперпозиция тканей.
- Компьютерная томография позволяет получить изображение в поперечной плоскости: это необходимо для точного представления о соотношении органов.
Как работает КТ
Пациента кладут на специальный стол, который не стоит неподвижно, а перемещается по направлению к раме гентри. В ее устройстве заключается одно из важнейших отличий компьютерной томографии от магнитно-резонансной: отверстие не узкое, а широкое, что не вызывает у обследуемых боязни закрытых пространств. Часто перед процедурой требуется введение контрастного вещества.
Как врач получает снимки? По мере того как установка производит сканирование обследуемого участка, рентгеновские лучи проходят через различные плоскости организма: плотность тканей становится той информацией, которая передается компьютеру в виде коэффициента - цифрового значения, обрабатываемого программой. После преобразования данных в оттенки серого, изображение выводится на монитор: специалист видит серию картинок, которые представляют собой поперечные срезы исследуемого органа или части тела.
Зачем может понадобиться КТ?
Её назначают, когда необходимо тщательно исследовать области тела или конечности.
Грудная клетка
Осмотр ГК поможет выявить ранние и запущенные стадии легочных заболеваний. Кроме того, определит наличие проблем в тканях, сосудах или пищеводе. Продиагностировать наличие очагов воспаления, инфекций, метастаз. Покажет, если легочная эмболия и аневризма аорты.
Брюшная полость
Если исследовать эту область с помощью КТ, то можно понять, если ли болезни желудка и печени. Узнать все о том, какого характера образовавшаяся киста или опухоль. Выявить образование абсцесса, деформаций аорты брюшины. Определить размеры лимфоузлов, найти кровотечения внутренних органов.
Мочевыводящие пути
Исследовать такие органы как: почки, мочеточники и мочевой пузырь, можно, используя одну из разновидностей КТ, называющуюся урограммой.
С её помощью можно обнаружить наличие камней в почках или любых других элементов мочевыводящей системы.
В самых сложных случаях доктора прибегают к еще одному методу, который именуется пиелограммой. Суть его состоит в том, что пациенты вводится особое контрастное вещество, после этого можно обнаружить не только отложения солей, но и различные виды опухолевых образований, как злокачественные, так и доброкачественные.
Поджелудочная железа
Компьютерная томография хорошо справляется с выявлением панкреатитов различной степени запущенности. Кроме того, с помощью такого исследования можно определить наличие и характер опухоли этого органа.
Желчный пузырь и желчные протоки
Можно продиагностировать проходимость протоков желчного пузыря. Кроме этого, исследование позволяет определить наличие камней. Однако для этого чаще всего используют УЗИ, которое отлично справляется с поставленной задачей.
Надпочечники
КТ хорошо показывает наличие опухолевых образований и позволяет определить состояние и структуру надпочечника.
Селезенка
С помощью такой диагностики можно рассмотреть повреждения тканей данного органа и оценить его размеры.
Если вовремя произвести диагностику этого отдела организма, то можно предотвратить серьёзные изменения фаллопиевой трубы или предстательных желез у пациентов различных полов.
Конечности
КТ поможет найти различные заболевания в суставах и частях костной ткани. С легкостью справиться с диагностированием опухолей или деформаций в элементах колен, костей, бедер, щиколоток или стоп.
Некоторым современным КТ достаточно 1 вращения для получения точного и детального изображения исследуемого органа. Подобные устройства называются мультиспиральными. Высокие технологии, применяемые разработчиками медицинского оборудования, позволили улучшить качество проводимой процедуры:
- снизить шумы, издаваемые установкой во время вращения;
- сократить время исследования;
- уменьшить толщину срезов и повысить диагностические возможности КТ.
Последние модели компьютерных томографов позволяют рассмотреть отдельные участки и области человеческого тела за несколько секунд, что особенно удобно при обследовании пожилых пациентов в критическом состоянии или больных, страдающих клаустрофобией.
Возросшая эффективность подобной процедуры позволяет уменьшить долю рентгеновского излучения. Подобная безопасность КТ-сканирования делает эту технологию незаменимой при исследовании детей - снижение лучевой нагрузки дает возможность полностью исключить риск развития онкологических заболеваний.
Увеличить информативность обследования на компьютерном томографе помогает введение пациенту контрастного вещества. В результате проводимая процедура приобретает сходство с ангиографией.
Что чувствует пациент во время процедуры
На самом деле, человек не испытывает никаких неприятных ощущений или боли.
В некоторых случаях ему может быть неудобно из-за того, что он лежит на жесткой поверхности или из-за открытого в кабинете окна.
Впечатлительные пациенты нервничают, когда оказываются внутри аппарата. В этом случае им предлагают успокоительное средство, которое поможет им расслабиться и не придавать значения нахождению в замкнутом пространстве.
Во время введения контрастного вещества, если это необходимо, медсестра делает все возможное, чтобы причинить наименьшее количество боли, делая инъекцию в руку.
Следует сказать немного о специфике самого вещества. Иногда после его введения люди чувствуют небольшой жар или пощипывание в месте укола. Это нормально. Однако, если вас начало тошнить или появились резкие головные боли, об этом следует немедленно сообщить доктору.
Опасна ли КТ
Если до того, как прийти на томографию, вы знали о наличии какого-либо заболевания, то не беспокойтесь о том, что данная процедура провоцирует какие-то осложнения.
Однако, стоит учесть следующие моменты:
У некоторые пациентов наблюдаются аллергические реакции на состав контрастного вещества.
Если вы больны сахарным диабетом любого типа или употребляете метморфин, то контраст может ухудшить ваше состояние. Таким больным необходимо получить консультацию лечащего врача еще перед проведением диагностики.
В некоторых случаях можно говорить о возникновении онкологических заболеваний, которые могут быть спровоцированными злоупотребления разных видов КТ. В зоне риска дети и старики.Если проводить исследование не чаще нескольких раз в месяц, то об опасности можно не волноваться.Вы можете пообщаться с врачом и узнать какую именно дозу облучения вы или ваш ребенок получите после каждой процедуры и насколько это безопасно.
- Иногда имеются риски повреждения имплантатов или кардиостимуляторов, которые находятся внутри тела человека. Именно поэтому важно предупреждать специалистов о наличии подобных приборов в вашем случае. Однако такие ситуации крайне редки, поэтому говорить о статистике подобных явлений не приходится.
Может ли что-то повлиять на действие КТ
На результаты и проведение обследования могут повлиять следующие нюансы:
Любой срок беременности у женщин. Данная диагностика не рекомендуется все будущим мамам, особенно на первых триместрах.
Применение таких веществ, как висмут и барий до проведения КТ. Часто, когда медики назначают ирригоскопию, которая подразумевает применение данных составов, возникает необходимость переноса КТ. Ведь и виснут и барий проявятся на конечном снимке, что затруднит постановку правильного диагноза.
Совершение каких либо телодвижений во время нахождения в аппарате. Очень важно во время КТ оставаться неподвижным.
Различные металлические элементы в теле пациента. Части имплантов или другие фрагменты снижают качество готового изображения, делая область вокруг них размытой.
Принципы и методы работы компьютерной томографии
Бывает, что результаты КТ не сответствуют данным, полученным в результате магнитного исследования или ультразвукового. На самом деле, это вовсе не значить, что какое-то из обследований проведено неверно. Томография позволяет сканировать определенный орган совершенно с другого ракурса, что наоборот, делает диагностику более развернутой.
Если вы отправляете на процедуру ребенка, то обязательно приготовьте его морально ко всему, с чем ему придется столкнуться. Научите его задерживать дыхание, расскажите об ощущениях, настройте его правильно. Часто дети не могут спокойно лежать длительное время, поэтому врачи делают им инъекции успокоительного. Расскажите ему об этом, чтобы вид иглы не напугал его ещё больше.
Обязательно получите консультацию педиатра. Он сможет определить, насколько уровень облучения навредит состоянию маленького пациента.
Специалисты в самых сложных случаях рекомендуют применять различные виды оборудования, чтобы сделать исследования более тщательными и сформировать многослойное изображение.
Часто результатами КТ можно заменить результаты ПЭТ. Особенно, если дело касается диагностирования онкологии.
Чтобы определить, есть ли у пациента ишемия или атеросклероз, врачи используют одну из разновидностей данного исследования. ЭПТ занимает меньше времени, но прекрасно подходит для диагностики состояния сердца или сосудов.Сейчас эта технология уступает мультидекторной разновидности томографии, которая является более инновационной и точной.
В данную процедуру может входить комплекс мер, назначенный на оценку уровня усвоения кальция коронарными артериями. Это способствует определению рисков возникновения болезней сердца и сосудов.
Иногда намного эффективнее может быть использование МРТ-технологий. Следует допускать использование разных методов для диагностирования различных заболеваний.
Не все специалисты едины во мнении, что если исследовать с помощью КТ все тело пациента, то можно выявить ишемическую болезнь. Обязательно проконсультируйтесь со своим доктором, если вам назначена процедура именно для этой цели.
- Помните о том, что исследование всего организма с помощью КТ - это дорого и не совсем безопасно. Злоупотребление данной процедурой повышает риски оперативного вмешательства и образования злокачественных опухолей. Поэтому, если у вас нет предпосылок предполагать наличие какого-либо заболевания, не проводите такое исследование в подобных масштабах.
Где применяется компьютерная томография
С открытием КТ врачам по всему мира стала доступна диагностика множества серьезных заболеваний: первоначально метод использовался в нейрохирургии и неврологии. Еще одна сфера применения - выявление патологий легких, надпочечников, желчного пузыря, печени и других органов брюшной полости.Точное и детализованное изображение позволяет провести полноценное исследование костей, спинного мозга и позвоночного столба.
Компьютерная томография, сокращенно КТ - это способ получения послойных срезов тела человека или другого объека с помощью рентгеновских лучей. Этот метод для диагностических целей был предложен к использованию в 1972 году, его основателями принято считать Годфри Хаунсфилда и Алана Кормака, получившими за свои разработки Нобелевскую премию. В основе компьютерной томографии лежит измерение разницы ослабления рентгеновского излучения различными тканями, обработка полученных данных компьютером с помощью математических алгоритмов и формирование графического отображения (срезов) органов человека на экране с последующей их интерпретацией врачом-радиологом.
В момент своего появления компьютерная томография произвела революцию в медицинской диагностике, так как впервые появилась возможность рассмотреть послойное изображение тела человека без вмешательства скальпеля хирурга или эндоскопа. Сегодня метод КТ прочно занял свою нишу в диагностике самых разных болезней — прежде всего, онкологических заболеваний, болезней легких, костей, органов живота, внутреннего уха и т.д.
ПРИНЦИП РАБОТЫ КОМПЬЮТЕРНОГО ТОМОГРАФА
Данные, которые могут быть получены при компьютерной томографии, это:
- характеристики излучения, полученные на выходе рентгеновской трубки
- характеристики излучения, достигнувшего детектора
- месторасположение трубки и детектора в каждый момент времени.
Все остальные данные получаются посредством обработки полученной информации. Большая часть сечений при компьютерной томографии имеет ориентацию перпендикулярно по отношению к продольной оси тела.
Для получения среза трубка оборачивается вокруг пациента на 360 градусов, толщина среза при этом задается заранее. В обычном КТ-сканере трубка вращается постоянно, излучение расходится веерообразно. Рентгеновская трубка и принимающее устройство (детектор) спарены, их вращение вокруг сканируемой зоны происходит синхронно: рентгеновское излучение испускается и улавливается детекторами, расположенными на противоположной стороне, практически одновременно. Веерообразное расхождение происходит под углом от 40 до 60 градусов, в зависимости от конкретного аппарата.
Принцип действия компьютерного томографа : вокруг тела пациента вращается рентгеновская трубка. Расположенные на противоположной стороне детекторы улавливают рентгеновское излучение.
Одно изображение формируется обычно при повороте трубки на 360 градусов: измеряются коэффициенты ослабления излучения во множестве точек (современные аппараты имеют возможность собирать информацию с 1400 точек и больше).
МУЛЬТИСПИРАЛЬНАЯ (МНОГОСРЕЗОВАЯ) КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ — ЧТО ЭТО?
Наиболее современными являются томографы с множественными рядами детекторов: с трубкой спарен не один, а несколько рядов детекторов, что способствует укорочению времени исследования, повышает разрешающую способность, позволяет более четко визуализировать мелкие структуры (например, небольшие кровеносные сосуды). В зависимости от количества ряда детекторов компьютерные томографы бывают 16-, 32-, 64-, 128-срезовыми и т.д. Чем больше количество детекторов, тем быстрее можно получить качественные изображения органа.
ОТЛИЧИЕ СПИРАЛЬНОЙ И ОБЫЧНОЙ (ПОШАГОВОЙ) КТ
В чем отличие обычного компьютерного томографа от мультиспирального? При пошаговой (традиционной) томографии срезы получаются следующим образом: происходит один оборот (или несколько оборотов) трубки вокруг заданного участка тела, в результате чего формируется изображение одного среза определенной толщины; затем стол (и пациент) сдвигается в заданном направлении на определенное расстояние, величина которого выбирается заранее. Также выбирается величина, на которую срезы будут перекрывать друг друга — это необходимо, чтобы не упустить мелкие детали изображения. Исследование, таким образом, занимает несколько минут (в зависимости от размеров пациента), требует более точного расчета времени при введении контрастного средства.
В отличие от пошаговой томографии, при спиральной КТ получение данных происходит при продвижении пациента внутри аппарата постоянно, а трубка при этом совершает непрерывное движение по кругу. Скорость движения стола привязана ко времени, необходимому для одного оборота трубки, в результате чего получается массив данных, более пригодных для создания качественных реконструкций и коррекции неточностей изображений.
Устройство мультиспирального (многосрезового) компьютерного томографа: одновременно с движением пациента происходит вращение рентгеновской трубки, испускающей широкий пучок рентгеновских лучей. Траектория сканирования приобретает спиральную форму.
Спиральная компьютерная томография обладает следующими преимуществами перед пошаговой: возможность создания более качественных трехмерных и мультипланарных реконструкций; более высокая скорость проведения исследования; возможность выявления образований, размеры которых меньше толщины среза: если при пошаговой КТ, когда образование попадает между срезами, его не видно, то при спиральной визуализация возможна.
ВТОРОЕ МНЕНИЕ ПО КТ
Несмотря на высокую точность компьютерной томографии, иногда результаты диагностики могут быть неоднозначными или сомнительными. В таких случаях помогает пересмотр данных КТ опытным радиологом, который специализируется на определенном виде обследования. Такая высококвалифицированная и независимая расшифровка снимков КТ позволяет уточнить диагноз и предоставляет лечащему врачу точную информацию для выбора правильного лечения. Получить экспертную расшифровку результатов компьютерной томографии можно с помощью системы консультаций Национальной телерадиологической сети. Достаточно загрузить КТ-снимки с диска и получить точное заключение, составленное по наиболее современным стандартам.
Компьютерная томография - метод был предложен в 1972 г Годфри Хаунсфилдом и Алланом Кормаком , удостоенными за эту разработку Нобелевской премии. Метод основан на измерении и сложной компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями.
Компьютерная томография (КТ) - в широком смысле, синоним термина томография (так как все современные томографические методы реализуются с помощью компьютерной техники); в узком смысле (в котором употребляется значительно чаще), синоним термина рентгеновская компьютерная томография , так как именно этот метод положил начало современной томографии.
Рентгеновская компьютерная томография - томографический метод исследования внутренних органов человека с использованием рентгеновского излучения.
Появление компьютерных томографов
Первые математические алгоритмы для КТ были разработаны в г. австрийским математиком И. Радоном (см. преобразование Радона). Физической основой метода является экспоненциальный закон ослабления излучения , который справедлив для чисто поглощающих сред. В рентгеновском диапазоне излучения экспоненциальный закон выполняется с высокой степенью точности, поэтому разработанные математические алгоритмы были впервые применены именно для рентгеновской компьютерной томографии.
Предпосылки метода в истории медицины
Изображения, полученные методом рентгеновской компьютерной томографии, имеют свои аналоги в истории изучения анатомии . В частности, Николай Иванович Пирогов разработал новый метод изучения взаиморасположения органов оперирующими хирургами, получивший название топографической анатомии . Сутью метода было изучение замороженных трупов, послойно разрезанных в различных анатомических плоскостях («анатомическая томография»). Пироговым был издан атлас под названием «Топографическая анатомия, иллюстрированная разрезами, проведёнными через замороженное тело человека в трёх направлениях». Фактически, изображения в атласе предвосхищали появление подобных изображений, полученных лучевыми томографическими методами исследования.
Разумеется, современные способы получения послойных изображений имеют несравнимые преимущества: нетравматичность, позволяющая прижизненную диагностику заболеваний; возможность аппаратной реконструкции однократно полученных изображений в различных анатомических плоскостях (проекциях), а также трёхмерной реконструкции; возможность не только оценивать размеры и взаиморасположение органов, но и детально изучать их структурные особенности и даже некоторые физиологические характеристики, основываясь на показателях рентгеновской плотности и их изменении при внутривенном контрастном усилении.
Шкала Хаунсфилда
Для визуальной и количественной оценки плотности визуализируемых методом компьютерной томографии структур используется шкала ослабления рентгеновского излучения, получившая название шкалы Хаунсфилда (её визуальным отражением на мониторе аппарата является чёрно-белый спектр изображения). Диапазон единиц шкалы («денситометрических показателей , англ. Hounsfield units »), соответствующих степени ослабления рентгеновского излучения анатомическими структурами организма, составляет в среднем от - 1024 до + 1024 (в практическом применении эти величины могут несколько отличаться на разных аппаратах). Средний показатель в шкале Хаунсфилда (0 HU) соответствует плотности воды, отрицательные величины шкалы соответствуют воздуху и жировой ткани, положительные - мягким тканям, костной ткани и более плотному веществу (металл).
Следует отметить, что «рентгеновская плотность» - усредненное значение поглощения тканью излучения; при оценке сложной анатомо-гистологической структуры измерение её «рентгеновской плотности» не всегда позволяет с точностью утверждать, какая ткань визуализируется (например, насыщенные жиром мягкие ткани имеют плотность, соответствующую плотности воды).
Изменение окна изображения
Обычный компьютерный монитор способен отображать до 256 градаций серого цвета, некоторые специализированные медицинские аппараты способны показывать до 1024 градаций. В связи со значительной шириной шкалы Хаунсфилда и неспособностью существующих мониторов отразить весь её диапазон в черно-белом спектре, используется программный перерасчет серого градиента в зависимости от интересуемого интервала шкалы. Черно-белый спектр изображения можно применять как в широком диапазоне («окне») денситометрических показателей (визуализируются структуры всех плотностей, однако невозможно различить структуры, близкие по плотности), так и в более-менее узком с заданным уровнем его центра и ширины («легочное окно», «мягкотканное окно» и т. д.; в этом случае теряется информация о структурах, плотность которых выходит за пределы диапазона, однако хорошо различимы структуры, близкие по плотности). Проще говоря, изменение центра окна и его ширины можно сравнить с изменением яркости и контрастности изображения соответственно.
Средние денситометрические показатели
КТ-скан грудной клетки в легочном и мягкотканном окнах (на изображениях указаны параметры центра и ширины окна)
| Вещество | HU |
|---|---|
| Воздух | −1000 |
| Жир | −120 |
| Вода | 0 |
| Мягкие ткани | +40 |
| Кости | +400 и выше |
Развитие современного компьютерного томографа
Современный компьютерный томограф фирмы Siemens Medical Solutions
Современный компьютерный томограф представляет собой сложный программно -технический комплекс. Механические узлы и детали выполнены с высочайшей точностью. Для регистрации прошедшего через среду рентгеновского излучения используются сверхчувствительные детекторы , конструкция и материалы, применяемые при изготовлении которых постоянно совершенствуются. При изготовлении КТ томографов предъявляются самые жесткие требования к рентгеновским излучателям. Неотъемлемой частью аппарата является обширный пакет программного обеспечения , позволяющий проводить весь спектр компьютерно-томографических исследований (КТ-исследований) с оптимальными параметрами, проводить последующую обработку и анализ КТ-изображений. Как правило, стандартный пакет программного обеспечения может быть значительно расширен с помощью узкоспециализированных программ, учитывающих особенности сферы применения каждого конкретного аппарата .
Поколения компьютерных томографов: от первого до четвёртого
Прогресс КТ томографов напрямую связан с увеличением количества детекторов, то есть с увеличением числа одновременно собираемых проекций.
Аппарат 1-го поколения появился в 1973 г. КТ аппараты первого поколения были пошаговыми. Была одна трубка направленная на один детектор. Сканирование производилось шаг за шагом делая по одному обороту на слой. Один слой изображения обрабатывлся около 4 минут.
Во 2-ом поколении КТ аппаратов использовался веерный тип конструкции. На кольце вращения напротив рентгеновской трубки устанавливалось несколько детекторов. Время обработки изображения составило 20 секунд.
3-ее поколение компьютерных томографов ввело понятие спиральной компьютерной томографии. Движение трубки и детекторов, за один шаг стола синхронно осуществляла полное вращение по часовой стрелке, что значительно уменьшило время исследования. Увеличилось и количество детекторов. Время обработки и реконструкций заметно уменьшилось.
4-ое поколение имеет 1088 люминисцентных датчика расположенных по всему кольцу гантри. Вращается лишь рентгеновская трубка. Благодаря этому методу время вращения сократилось до 0,7 секунд. Но существенного отличия в качестве изображений с КТ аппаратами 3-го поколения не имеет.
Двумя основными разновидностями введения контрастного препарата являются пероральное (пациент с определенным режимом выпивает раствор препарата) и внутривенное (производится медицинским персоналом). Главной целью первого метода является контрастирование полых органов желудочно-кишечного тракта; второй метод позволяет оценить характер накопления контрастного препарата тканями и органами через кровеносную систему. Методики внутривенного контрастного усиления во многих случаях позволяют уточнить характер выявленных патологических изменений (в том числе достаточно точно указать наличие опухолей, вплоть до предположения их гистологической структуры) на фоне окружающих их мягких тканей, а также визуализировать изменения, не выявляемые при обычном («нативном») исследовании.
В свою очередь внутривенное контрастирование делится на два метода: обычное внутривенное контрастирование и болюсное контрастирование.
При первом методе контраст вводится от руки рентген-лаборантом, время и скорость введения не регулируются, после введения контрастного вещества начинается само исследование.
При втором методе контраст так же вводится внутривенно, но вводит в вену контраст уже специальный аппарат, разграничивающий время подачи. Метод заключается в том, чтобы разграничить фазы контрастирования. Примерно через 20 секунд после начала введения аппаратом контраста, начинается сканирование, при котором визуализируется наполнение артерий. Затем аппарат через определенное время сканирует этот же участок второй раз для выделения венозной фазы, в которой визуализируется наполнение вен. В венозной фазе различают множество подфаз, в зависимости от изучаемого органа. Так же различают паренхиматозную фазу, при которой наблюдается равномерное повышение показателей плотности паренхиматозных органов.
Компьютерная томография с двумя источниками
DSCT - Dual Source Computed Tomography. Русскоязычной аббревиатуры в настоящее время нет.
В 2005 году компанией 1979 году, но технически его реализация в тот момент была невозможно.
По сути он является одним из логичных продолжений технологии МСКТ. Дело в том, что при исследовании сердца (КТ-коронарография) необходимо получение изображений объектов находящихся в постоянном и быстром движении, что требует очень короткого периода сканирования. В МСКТ это достигалось синхронизацией ЭКГ и обычного исследования при быстром вращении трубки. Но минимальный промежуток времени, требуемый для регистрации относительно неподвижного среза для МСКТ при времени обращения трубки, равном 0,33 с (≈3 оборота в секунду), равен 173 мс, то есть время полуоборота трубки. Такое временное разрешение вполне достаточно для нормальной частоты сердечных сокращений (в исследованиях показана эффективность при частотах менее 65 ударов в минуту и около 80, с промежутком малой эффективности между этими показателями и при больших значениях). Некоторое время пытались увеличить скорость вращения трубки в гентри томографа. В настоящее время достигнут предел технических возможностей для ее увеличения, так как при обороте трубки в 0,33 с ее вес возрастает в 28 раз (перегрузки 28 ). Чтобы получить временное разрешение менее 100 мс, требуется преодоление перегрузок более чем 75 g.
Использование же двух рентгеновских трубок, расположенных под углом 90°, дает временное разрешение, равное четверти периода обращения трубки (83 мс при обороте за 0,33 с). Это позволило получать изображения сердца независимо от частоты сокращений.
Также такой аппарат имеет еще одно значительное преимущество: каждая трубка может работать в своем режиме (при различных значениях напряжения и тока, кВ и мА соответственно). Это позволяет лучше дифференцировать на изображении близкорасположенные объекты различных плотностей. Особенно это важно при контрастировании сосудов и образований, находящихся близко от костей или металлоконструкций. Данный эффект основан на различном поглощении излучения при изменении его параметров у смеси кровь + йодсодержащее контрастное вещество при неизменности этого параметра у гидроксиапатита (основа кости) или металлов.
В остальном аппараты являются обычными МСКТ аппаратами и обладают всеми их преимуществами.
Массовое внедрение новых технологий и компьютерных вычислений позволили внедрить в практику такие методы, как виртуальная эндоскопия, в основе которых лежит РКТ и МРТ.
Литература
- Cormack A.M. Early two-dimensional reconstruction and recent topics stemming from it // Nobel Lectures in Physiology or Medicine 1971-1980. - World Scientific Publishing Co., 1992. - p. 551-563
