Компьютерная томография реферат заключение

Обновлено: 05.07.2024

Бесплатная консультация о диагностике

Если сомневаетесь, запишитесь на бесплатную консультацию.
Или проконсультируйтесь по телефону

Что такое компьютерная томография - принцип метода

Обследование осуществляется на специальном высокотехнологичном оборудовании - спиральном компьютерном томографе. Функционирует аппарат на основе возможностей человеческих тканей воспринимать рентгеновские лучи. Каждая ткань поглощает их с разной интенсивностью и разной скоростью. По данным затухания или ослабления пучков рентгеновского излучения компьютер способен строить изображения исследуемой области. Далее из них программа может создавать трехмерные реконструкции органов и тканей, которые врачи могут развернуть и рассмотреть под различными ракурсами.

С помощью современного мультиспирального компьютерного томографа можно исследовать очень небольшие анатомические структуры, всего несколько миллиметров в диаметре. Уровень детализации и качество обследования зависит от срезовых возможностей аппарата. Чем больше срезов может делать установка за оборот кольца, тем точнее будут реконструкции.

Зоны компьютерной томографии

КТ в СПБ

Виды компьютерных томографов

Для получения диагностических данных применяются разные способы исследования:

  • КТ с контрастным веществом;
  • КТ с 2-мя источниками излучения;
  • Мультиспиральная компьютерная томография;
  • КТ-ангиографическая диагностика;
  • Конусно-лучевые исследования.

Спиральная компьютерная томография

На сегодняшний день большинство медицинских учреждений Санкт-Петербурга оборудовано спиральными компьютерными томографами. В таком аппарате во время процедуры излучатели идут по спирали. Благодаря такой работе сканирование происходит очень быстро. Спиральная компьютерная томография отличается от КТ тем, что стол с пациентом постоянно находится в движении, а трубки рентгеновского излучения постоянно вращаются. Это дает возможность получать множественные снимки и в разы увеличить точность диагностики.

Мультиспиральная компьютерная томография

Среди самых современнейших приборов стоит выделить компьютерные томографы с датчиками, расположенными в ряд. Такие многорядные аппараты называются мультиспиральными компьютерными томографами. Их конструктивное отличие от обычного спирального томографа заключается в том, что напротив источника излучения находятся сразу несколько датчиков, а не один. На исследование с помощью такого аппарата тратится меньше времени, и контрастность изображения получается более высокой. У мультиспиральной КТ имеется сканер с 2-мя источниками, который дает возможность получать снимки движущихся объектов, например, сердца.

Конусно-лучевые исследования на низкодозных КТ

Конусно-лучевые исследования отличаются мгновенностью проведения. Благодаря этому факту человек получает минимум облучения. Такой томограф необходим для прицельного сканирования небольшого объекта. Как правило, его применяют в травматологии, стоматологии или ортопедии. Чаще всего низкодозную КТ назначают детям.

Томографы электро-лучевые

Основная часть современных аппаратов КТ основана на работе рентгеновского излучения. Однако в отделения кардиологии, как правило, используют томографы электро-лучевые. В них применяется электронно-вакуумное излучение. Такие устройства дополнены кардио-синхронизаторами. Они дают возможность выполнить точнейшую оценку состояния главной сердечной мышцы в определенные фазы ее работы. Кроме того, врач сможет оценить фракции выброса крови, выяснить объем сердечных камер, рассчитать диастолический, систолический объем и прочее.

Что такое Компьютерная томография с контрастом

Чтобы четкость полученного снимка была более контрастной, при обследовании могут применять специальное вещество – контраст. Контрастирование позволяет обеспечить максимальную насыщенность снимку. Контраст вводят внутривенно или применяют перорально. Все зависит от того, какую ткань или орган необходимо обследовать. В качестве контрастного препарата чаще всего применяют йодосодержащие составы, поэтому КТ обследования с контрастом противопоказаны пациентам с индивидуальной непереносимостью йода, при почечной недостаточности и некоторых патологиях щитовидки.

Побочное действие от контраста

Применение контрастного вещества может вызвать аллергию (0,5% случаев), а также боль, вздутие живота, нарушение стула. Если эти симптомы не проходят в течение суток, нужно обратиться за помощью в медицинский центр, где Вам делали компьютерную томографию. Введение контраста иногда вызывает тошноту, поэтому, в качестве подготовки к КТ с контрастом пациента просят прекратить прием пищи за 2 часа до контрастирования. Так снижается риск рвоты и тошноты.

Цель компьютерной томографии

Исследование при помощи компьютерной томографии назначают в следующих случаях:

  • Травма головы, позвоночника;
  • Судороги и обморочные состояния;
  • Эхинококковые кисты;
  • Нарушение работы сосудов;
  • Костные деструкции;
  • Переломы и вывихи;
  • Заболевания органов дыхания;
  • Заболевания органов брюшной полости;
  • Заболевания органов малого таза;
  • Подозрение на опухоль и онкопоиск.

Как делается компьютерная томография

В ходе компьютерной томографии человек находится в центре сканера на специальном столе, а вокруг располагаются комплексы излучателей и датчиков. В входе скрининга они двигаются внутри кольца Гентри и позволяют исследовать ткани под углом в 360 градусов. Как правило, одно вращение длится не больше трех секунд. Пучки рентгеновского излучения проходят сквозь пациента. В зависимости от сканируемых тканей, они ослабляются в разной мере. Когда рентгеновское излучение начинает усиливаться, сигналы преобразуются в цифровые коды и попадают в компьютер. После цикла вращения все собранные данные оказываются в его памяти, и начиняется процедура создания трехмерных реконструкций органов и тканей.


Как делается компьютерная томография - видео

КТ снимки

Как только процедура реконструкции окончена, программы компьютера выводят на экран сформированное изображение. Кости на снимках выглядят в белом цвете, газ и воздух – в черном, а все остальные ткани в серых оттенках разной интенсивности. Данные представляются в виде схем, которые способны отражать миллиметровые слои изучаемой ткани. Это и есть КТ-картина.

После того, как снимок получен, врач начинает изучать изображение, обрабатывать информацию. Для этого он использует возможности увеличения или уменьшения снимка, выделяет интересующую его область, устанавливает размеры органа, визуализирует опухоли. Рассмотрев внимательно томограмму, врач способен отличить здоровые ткани от абсцессов, опухолей, метастазов и кист.

При необходимости снимок можно распечатать в любой момент. Для этого применяется фотопленка или запись на электронном носителе - диск, флешка, USB. Обычно итогом спиральной компьютерной томографии становится: заключение, диск, протокол исследования. Их пациент может забрать в тот же день или на следующий день.

Компьютерная томография фото

Подготовка к компьютерной томографии

  • Провел осмотр пациента;
  • Назначил нужный вид КТ;
  • Написал направление и уточнил протокол обследования - нативная, с контрастом, КТ ангиография.

Как правило, в назначении указывается тип томографии, особенности ее проведения, область сканирования. Кроме того, врач прописывает в направлении предварительный диагноз пациента и фокус обследования.

Если компьютерная томография будет проводиться на органах брюшной полости, малого таза и желудочно-кишечного тракта, то в течение двух дней до исследования стоит отказаться от продуктов и препаратов, которые вызывают метеоризм и повышенное газообразование. Лучше в это время перейти на легкую диету.

Подробнее:

Перед самой процедурой пациента попросят снять часы, очки, кольца, цепочки и прочие аксессуары. После этого обследуемому предложат лечь на специальный стол. Пациенту нужно быть готовым к тому, что во время сканирования врач попросит не глотать или на время задержать дыхание.

Вредна ли компьютерная томография

Чтобы исследовать организм, в современной медицине применяют разные виды лучей:

  • Ионизирующие, что облучают человека. К ним относят рентген.
  • Неионизирующие. Это электромагнитные волны и ультразвук. Они не облучают пациента.

Обследование на мультиспиральном компьютерном томографе сопряжено с лучевой нагрузкой на организм, поэтому не может считаться совершенно безопасным. Уровень облучения зависит от:

  • модели томографа;
  • зоны обследования;
  • срезовости установки.

Насколько компьютерная томография вредна для здоровья

Доза облучения при МСКТ головы, одного сустава, костей (одна зона) - 0,9-2 м3в, что приравнивается к полугодовому воздействию природного фона. То есть за пол года без всяких процедур вы получаете точно такую же дозу облучения.

  • Доза облучения при МСКТ одного отдела позвоночника - 1,5-4 м3в = воздействию природного фона в течение года.
  • Доза облучения при МСКТ органов грудной клетки - 2,9-9 м3в, КТ органов брюшной полости - 3,1-9,7 м3в = природный фон за 1,5-2 года
  • Доза облучения при МСКТ органов малого таза - 4,3-15 м3в = природному фону за 2-3 года.

Из-за лучевой нагрузки нерациональное, самостоятельное и частое использование компьютерной томографии запрещено. Это обследование лучше всего делать по назначению врача, и не чаще, чем один раз в 6 месяцев.

Когда нельзя делать компьютерную томографию

Исследование при помощи компьютерного томографа противопоказано:

  • при беременности на любом сроке;
  • детям младшего возраста (до 7 лет);

При проведении КТ с контрастом кормящим мамам после обследования 2 дня не стоит кормить грудью младенца. За это срок контрастный состав полностью выйдет из тела пациентки, и не возникнет угроза интоксикации ребенка через молоко матери.

Для чего нужно сделать компьютерную томографию

Исследования при помощи современного компьютерного томографа дают возможность выявить:

  • Наличие опухоли;
  • Метастатические очаги;
  • Костные деструкции;
  • Абсцессы внутренних органов;
  • Очаги некроза;
  • Сосудистые аномалии;
  • Изменения в головном мозге и черепе;
  • Воспалительные заболевания внутренних органов.

различия КТ и рентгена

Прототипом компьютерной томографии является рентген. В том и другом виде диагностики принцип получения изображения основывается на особенностях прохождения лучей сквозь различные ткани тела. Костная ткань поглощает излучение полностью, поэтому на снимке выглядит белой, мягкие ткани, частично его задерживающие – серыми, а прослойки воздуха – черными. Разница между этими видами обследования заключается в том, что благодаря компьютерным технологиям стало возможным создать 3D изображения. КТ представляет собой послойное рентгеновское изучения человеческих тканей не с одной точки, как при рентгене, а с различных ракурсов. Для этого сканирование проводят вокруг пациента с разных точек. В процессе диагностики и рентгеновское излучение, и датчики перемещаются и действуют синхронно. Именно поэтому получаются разные проекции изучаемой области. Компьютерные томографы имеются разных типов. В зависимости от этого человек может проходить обследование не только в горизонтальном положении, а также вертикальном или наклонном.

При компьютерной томографии врач не ограничивается получением данных только лишь одного среза, как это происходит при рентгене. Чтобы картина была полной, он выполняет больше таких срезов, как правило, от 16 до 500. Создаются срезы на небольшом расстоянии друг от друга, всего в несколько миллиметров. Чтобы лучше рассмотреть обследуемый участок, выполняются дополнительные обзорные снимки. На такой рентгенограмме фиксируются все уровни проводимой диагностики.

Отличия МРТ или КТ

КТ и МРТ – эта два совершенно разных вида диагностики. При МРТ нет ионизирующего излучения. Принцип работы магнитно-резонансного томографа основывается на явлении ядерного магнитного резонанса, когда под воздействием электромагнитного поля атомы водорода в клетках начинают совершать колебательные движения. Кроме того, магнитно-резонансная томография позволяет более эффективно определить воспалительные процессы, новообразования в мягких тканях и головном мозге, поскольку в этих тканях высокое содержание воды, а значит, можно получить хороший эффект резонанса, от которого и зависит высокая контрастность изображений.

Компьютерное исследование незаменимо при выявлении патологий и аномалий в костной ткани, легких и бронхов. Компьютерная томография лучше всего показывает состояние костей, органов дыхания и полых органов, например, кишечника, желудка, мочевого пузыря.

Что лучше выбрать - МРТ или КТ, должен определять лечащий врач. В своем суждении он будет основываться на первичном диагнозе, цели обследования и состоянии здоровья пациента.

В 1895 г. научное сообщество было потрясено первым медицински рентгеновским снимком. Эти посредственного качества рентгенограмм позволяли увидеть ранее невидимые для человеческого глаза структур, Первые рентгеновские снимки вызвали революционное развитие рентгенологии как важнейшего метода медицинской диагностики. Врачи, физики, биологи, химики объединились ради общей цели - возможности получав высококачественное прижизненное изображение органов и тканей человека для ранней диагностики различных заболеваний человека.

За последние годы современная технология получения медицински) изображений пошла значительно дальше рутинного рентгеновского мето­да. Рассматриваемые в этой книге технические и методологические прин-ципы являются основой учения о формировании компьютерно-томографи-ческого (КТ) изображения при различных клинико-диагностических ситуациях. На этих принципах базируются все другие, дополнительные методи­ки визуализации в компьютерной томографии, являясь их производными.

Совмещая в повседневной практике деятельность врача и специалиста в области КТ-визуализации, мы должны так использовать все имеющиеся современные технические возможности, чтобы обеспечить получение опти­мально информативного диагностического изображения при минимальных времени обследования и лучевой нагрузке на пациента. Поэтому всюду где это возможно, важнейшие положения текста сопровождаются соответству­ющими рисунками, схемами и таблицами.

Целью данной книги является стремление дать специалисту по визуали­зации знания, помогающие принимать квалифицированные решения, кото­рые обеспечат высокоинформативное КТ-изображение при минимальном облучении пациента.

Эта книга написана, исходя из практических и образовательных потребнос­тей врачей, рентгенолаборантов, студентов медицинских институтов и медико-технических факультетов, а также других работников здравоохранения.

Технологические основы рентгеновской компьютерной томографии

Диагностика заболеваний внутренних органов всегда представляла большой интерес для врача. Длительное время для постановки диагно­за основой были рентгеновские снимки, дополненные по показаниям продольной томографией и рентгеноскопией. С момента начала приме­нения рентгеновских лучей в диагностическом процессе прошло более 100 лет. За этот период в классической рентгенологии был накоплен ко­лоссальный опыт их применения. Однако недостаточно высокие для современных требований точность, чувствительность и специфичность общерентгенологического метода (связанные как с самой рентге­новской пленкой, так и способом получения изображения) оставались серьезным препятствием для ранней диагностики заболеваний органов

и систем человека.

Научно-технический прогресс способствовал появлению принци­пиально новых методов лучевой диагностике, таких, как компьютерная томография (КТ), сонография, сцинтиграфия, ангиография, магнитно-резонансная томография с возможностью спектроскопии. Из этих нап­равлений наиболее революционным достижением в развитии рентгено­логии стало появление нового быстроразвивающегося метода - полу­чение изображения органов и тканей по данным измерения степени поглощения рентгеновского излучения объектом исследования, полу­чившего название рентгеновская компьютерная томография (РКТ).

Главной заслугой G. Hounsfield можно считать внедрение экспериментальной компьютерной томографии в клиническую практику.

Развитие электронно-вычислительной техники позволило в 1973 отказаться от отдельно стоящего сложного вычислительного комплекса и оснастить EMI-Scaner встроенным специализированным процессо­ром (аппарат II поколения), что не только сократило время обследова­ния пациента, но и позволило создать модель компьютерного томогра­фа для обследования органов и тканей всего тела. Время сбора данных с последующим преобразованием их в КТ-изображение составляло 4,5 мин на один КТ-срез. Эта система стала базовой для последующих поколений компьютерных томографов.

Преимущества компьютерной томографии в сравнении с рентгенографией:

1. КТ-изображение непосредственно не связано с принятым излучением, являясь результатом измерений показателей ослабления излучения только выбранного слоя.

2. Картина среза органа не имеет теней, содержащихся в других слоях.

3. Результаты представляются в цифровой форме в виде распреде­ления коэффициентов ослабления излучения.

4)Исследование тканей, незначительно различающихся между собой по поглощающей способности.

Присуждение Нобелевской премии по медицине (1979) G. Hounsfield и A. Cormarck за внедрение КТ в практику стало высшим признанием значения метода. Изображение, получаемое при КТ, значительно отли­чается от привычного рентгеновского снимка. Основное достоинство этого метода исследования в том, что КТ-изображение является резуль­татом измерений показателей ослабления излучения коллимированного рентгеновского пучка, а картина среза не содержит суммационных теней. КТ позволяет различать ткани, отличающиеся между собой по способности поглощать рентгеновское излучение (по коэффициенту аб­сорбции) и дифференцировать различные анатомические структуры (органы и ткани).

Несмотря на успехи современной лучевой диагностики, задачи ран­него выявления заболеваний и оценки эффективности проводимых ле­чебных мероприятий в настоящее время полностью не решены.

Устройство рентгеновского компьютерного томографа

1. Штатив (гентри), в который вмонтированы рентгеновская трубка, коллиматор, система детекторов, система сбора и передачи информа­ции на персональный компьютер. В штативе имеется отверстие, внутри которого перемещается стол с пациентом. Сканирование производится перпендикулярно (либо под углом) к продольной оси тела.

2. Стол, оборудованный транспортером для перемещения пациента.

3. Консоли управления установкой.

4. Персональный компьютер для обработки и хранения информации,

представляющий собой единый комплекс с консолью управления и штативом.

Принцип работы рентгеновского компьютерного томографа

В основе работы рентгеновского компьютерного томографа лежит просвечивание тонким рентгеновским лучом объекта исследования с последующими регистрацией не поглощенной части прошедшего че­рез этот объект излучения и выявлением распределения коэффициен­тов поглощения излучения в структурах полученного слоя. Пространственное распределение этих коэффициентов преобразуется компью­тером в изображение на экране дисплея, доступное для визуального и количественного анализа.

В процессе развития компьютерной томографии было создано несколько поколений компьютерных томографов.

В томографах II поколения использован аналогичный принцип ска­нирования. Модификацией были увеличение количества детекторов (до 100) и более широкий спектр ракурсов просвечивания, что позволило сократить время сканирования.

Аппараты III поколения стали дальнейшим развитием системы ска­нирования. В этих моделях был применен вращательный тип движения сканирующей системы (см. рис. 1) с большим количеством детекторов. Томографы III поколения позволили сканировать все тело пациента и по­лучили широкое распространение. (Они до настоящего времен i используются во многих медицинских учреждениях). Однако имеются 2 обстоятельства технического свойства, на которые следует обратить внимание. Прежде всего, необходимо отметить основной недостаток аппаратов III поколения: жесткое крепление системы рентгеновская трубка - блок детекторов, которое при сбое работы одного из детекто­ров (или в измерительном канале) проявляется на изображении в виде кольцевого артефакта, вызывая проблемы последующей визуализации объекта исследования. Все это послужило основанием для создана следующего - IV поколения компьютерных томографов.

В компьютерных томографах IV поколения используется принципиаль­но новый вид технического решения системы рентгеновская трубка - де­текторы. В этом случае детекторы неподвижно размещены по всей внут­ренней поверхности кольца, внутри которого вращается источник излуче­ния. При этом количество детекторов составляет 4 тыс., а на некоторых моделях и 4,8 тыс. (фирма Picker, США), что позволяет добиться разреше­ния 22 пар линий/см. При этом при спиральном сканировании (об этом ре­жиме речь пойдет далее. - Прим. авт.) на оборудовании этого производи­теля разрешающая способность аппаратов остается неизменной.

Большое количество детекторов позволяет обеспечить максимально плотное их размещение (минимизируя попадание излучения в промежутки между детекторами), что повышает эффективность использования источника излучения и снижает лучевую нагрузку на пациента. В аппаратах IV поколения цикл сканирования соответствует обороту рентгеновской Т рубки (360°) с экспонированием от 1,0 до 0,25°, в результате чего собираются данные от 360 до 1440 проекционных профилей соот­ветственно.

В V поколении компьютерных томографов источником электронов является электронная пушка. Поток электронов попадает на тормозные пластины, образуя рентгеновское излучение. Для визуализации изображения требуется 5 мл/с с последующей трехмерной реконструкцией. Апертура компьютерного томографа V поколения более 1 м, что позво­ляет укладывать пациента самым разным образом. Следует отметить, что во всем мире используется около 100 томографов V поколения -из-за высокой стоимости и сложности технического обслуживания ши­рокого применения они не получили.

В настоящее время имеются два варианта КТ-сканирования - ак­сиальное и спиральное. На аппаратах II поколения возможно только ак­сиальное сканирование. Применение КТ-аппаратов последующих поко­лений позволяет использовать как аксиальное, так и спиральное скани­рование. Различия между этими видами обработки информации заклю­чаются в следующем.

При аксиальном сканировании получается такой вид изображения, который ограничивает качество последующей реконструкции.

Спиральное сканирование - новый этап в развитии КТ. В этом случае продуцируется один непрерывный массив информации, что дает новые возможности для последующей реконструкции изображения. (С каждо­го витка спирали можно получить множественные срезы. При этом па­раметры обработки данных можно выбрать до и после получения информации). Спиральное сканирование в отличие от аксиального осуще­ствляется при непрерывном движении стола через поле сканирования, которое образует постоянно вращающаяся рентгеновская трубка.

Мультислайсовая КТ - последнее достижение в развитии методики сканирования: благодаря увеличению рядов детекторов за один оборот рентгеновской трубки можно получить до 320 срезов. С помощью мультислайсовой КТ также получают цифровое изображение поперечных срезов любого отдела тела человека, отражающее топографию органов и систем, а также локализацию, характер и стадии выявленных измене­ний, их взаимосвязи с окружающими структурами. При этом сохраняет­ся эффективность спирального сканирования. Одним из достоинств мультислайсового способа сканирования является возможность после­дующих реконструкций с изменением величин толщины среза и шага стола томографа. Последующая реконструкция полученных при иссле­довании КТ-срезов дает полное представление об анатомо-топографических взаимоотношениях.

Мультислайсовый компьютерный томограф представляет собой сверхбыстрый вычислительный комплекс, позволяющий сократить до нескольких минут время самого сложного в методическом плане иссле­дования. На аппарате этого класса при соответствующем анестезиоло­гическом обеспечении можно обследовать детей в возрасте от одного года и старше. Ограничениями в данном случае являются лучевая нагрузка на пациента и разрешающая способность аппарата.

Для диагностики заболеваний легких мультислайсовая спиральная КТ особенно важна, позволяя оценивать узловые образования в легоч­ной ткани: их размеры, объем, скорость роста. Автоматически и с высо­кой чувствительностью вычисляется время удвоения размера узла, а кроме того, выстраивается трехмерная модель узлового образования с выделением из сосудистых и плевральных структур, что дает представление о его наружном изображении.

Мультислайсовая спиральная КТ - незаменимая неинвазивная мето­дика в кардиологии. С ее помощью получают изображения сердца в раз­личные фазы, подсчитывают сердечные объемы, такие как фракция выброса левого желудочка, пиковая скорость выброса, диастолические объемы правого и левого желудочков, конечный диастолический и удар­ный объемы, а также толщину миокардиальной стенки, ее подвижность, массу миокарда и, кроме того, выполняют объемную реконструкцию на­ружного изображения сердца.

Следует отметить, что использование неионных контрастных препаратов в различной концентрации (ультравист, омнипак и т. д.) существенно повышает надежность и безопасность контрастных исследований при КТ.

Возможности мультислайсовой спиральной КТ свидетельствуют о том, что данная методика исследования позволяет по-новому осмыслить представления о роли КТ в диагностическом процессе. В первую очередь это обусловлено возможностями сканирования, которое практически исключает пропуск диагностически важной информации при поиске небольших по размеру патологических изменений, а также быстрого сканирования анатомически больших областей без потери качества. Пои этом необходимо подчеркнуть возможность малоинвазивного исследования сердечно-сосудистой системы с использованием болюсного внутрисосудистого введения контрастного вещества. К тому же данная КТ-методика позволяет получить и изучить данные о состоянии паренхиматозных органов и тканей в различные фазы (артериальную, венозную, смешанную) прохождения контрастного вещества по иссле­дуемому органу, а также объединить полученные при КТ-исследовании данные в одно комбинированное изображение органов и тканей. Такое комбинированное изображение можно рассматривать в различных плоскостях (мультипланарная реконструкция), строить объемное трех­мерное изображение, вращая его на экране монитора под любым углом вокруг оси.

С внедрением новых компьютерных методик становится возможным исследовать сердечно-сосудистую систему. Это позволяет быстро и ка­чественно получить представление об анатомии сердца и сосудов в выб­ранной анатомической области: измерить ход, минимальный и макси­мальный диаметр, степень стеноза в процентном отношении и абсолют­ных величинах, его протяженность, а также осуществить планирование хирургического вмешательства и контроль за его эффективностью.

Благодаря наличию объемного пакета программного обеспечения в современных аппаратах стало реальным создание томограмм практи­чески в любой плоскости. Трехмерная реконструкция КТ-данных, позво­ляет получить более детальное представление об анатомо-топографических взаимоотношениях органов и систем. С внедрением трехмерных изображений изучаемых органов и систем возрастают наглядность и Достоверность получаемых данных.

Примеры трёх различных компьютерных томографов для мелких животных

1 - рентгеновская трубка; 2 – поворачивающийся образец; 3 – детектор; 4 – ось вращения; 5 – конический луч; 6 – варьирующее увеличение; 7 – поворачивающийся гентри; 8 – мышиная кровать.

Настольный микро-КТ (A, B) с вращающейся моделью держателя, стационарным детектором области и микрофокусной рентгеновской трубкой, обеспечивающей усиленное излучение. Такая установка в основном используется для проведения лабораторных исследований. Хорошие результаты исследования зависят от оптимального соотношения между полем сканирования, чёткостью, хорошей фиксации животного к столу, при условии вращающегося гентри (C, D). Всё большие требования к пространственному разрешению, быстрому и более широкому сканированию исследуемого поля достигаются и отображаются на плоской панели детектора, крутящегося гентри со стационарным столом (E, F).

Таблица 1. Сравнение показателей микро-, мини- и клинических компьютерных томографов.



Сегодня компьютерная томография считается сравнительно простым, доступным и повсеместно используемым диагностическим методом.

Принцип получения изображений

Компьютерная томография базируется на рентгеновском излучении и его детектировании. Это особый вид электромагнитного излучения, которое способно проходить через непрозрачные для обычного света среды. Нужно помнить, что это излучение:

  • ослабляется в среде (тканях) тем больше, чем плотнее среда, сквозь которую они прошли;
  • имеет непрямой ионизирующий эффект, то есть отрыв электронов от атомов вещества, через которое проходит рентген-излучение, что и обуславливает лучевую нагрузку на пациента при исследовании;



Рисунок 1 | Направление рентгеновского луча в компьютерном томографе.

В современном компьютерном томографе рентгеновская трубка совершает спиральное вращение вокруг тела пациента в аксиальной плоскости, постоянно генерируя излучение. Если точнее, трубка вращается по кругу, и одновременно с этим непрерывно смещается вперед или назад стол с пациентом.



При этом пучок излучения сформирован в виде тонкого веера — широкий по оси у, узкий по оси z. Проходя сквозь тело пациента, рентгеновское излучение ослабляется соответственно плотности ткани, через которую оно прошло, затем попадает на детекторы и регистрируется.

А дальше начинается именно то, за что Аллан Кормак и Годфри Хаунсфилд получили Нобелевскую премию в 1979 году: на основе имеющихся данных о том:

  • какое количество излучения покинуло рентгеновскую трубку;
  • какое количество излучения зарегистрировалось детекторами;
  • и где находилась трубка и детекторы в каждый момент времени происходит реконструкция и построение изображений с помощью итеративных алгоритмов.

Шкала Хаунсфилда

Во время реконструкции изображения каждому пикселю приписывается числовое значение, выраженное в единицах ослабления, или единицах Хаунсфилда, которое определяется тем, насколько ослабляется луч, проходя через данный воксель (единицу объема) — проще говоря, эта шкала показывает примерную плотность вещества.



Рисунок 3 | Шкала Хаунсфилд.



Для визуальной оценки КТ-изображений важны настройки окна. Дело в том, что человеческий глаз не способен различить несколько тысяч оттенков серого, и, чтобы различить близкие по значению плотности, но все же разные структуры, изображение рассматривают в определенном окне. Например, ширина костного окна — 2000 HU, уровень — 500 HU. Это значит, что структуры плотностью 500 HU отобразятся на экране в виде средне-серого цвета, значениям 500 HU до –500 HU будут присвоены оттенки от средне- до очень темно-серого, а структуры плотностью ниже –500 будут отображены слишком темными, чтобы четко их дифференцировать. Структуры плотность выше 1500 HU будут, соответственно, слишком светлыми.



Обработка данных





Еще один важный параметр реконструкции изображения — толщина среза. Его минимальное значение определено параметрами сканирования (проще говоря, толщиной луча). Тонкие срезы используются там, где нужно визуализировать множество мелких контрастных структур — например, при томографии височной кости. Однако чем тоньше срезы, тем больше время сканирования и лучевая нагрузка на пациента.

Для дальнейшей удобной работы с полученными после первичной обработки исходными данными в КТ применяют инструменты постпроцессинга. Наиболее частые — это мультипланарная реконструкция (MPR), позволяющая из аксиальных сканов построить коронарные и саггитальные изображения.

Проекция максимальной интенсивности (MIP) строится таким образом: для каждой координаты XY представлен только пиксель с наивысшим номером Хаунсфилда вдоль оси z, так что в одном двумерном изображении наблюдаются все самые плотные структуры в данном объеме. MIP используют для визуализации костных структур или контрастированных сосудов.



Рисунок 8 | Аксиальный КТ-скан (слева), корональная (вверху) и саггитальная (внизу) мультипланарные реконструкции.



Рисунок 9 | Использование MIP для просмотра ангиографии сосудов легких.



Рисунок 10 | 3D-реконструкция КТ органов брюшной полости и малого таза.

Использование контрастных веществ

Для большинства исследований в КТ используют контрастные вещества (КВ) — вещества, содержащие йод и повышающие значения плотности среды, в которой находятся. В настоящее время выделяют ионные и неионные, мономерные и димерные йодсодержащие рентгеноконтрастные средства. Ионные КВ имеют повышенную осмолярность и в настоящее время не рекомендованы для парентерального контрастирования из-за высокой частоты побочных эффектов. Ионные КС могут быть использованы для перорального контрастирования, сиалографии (контрастирования слюнных желез) и т.д.



Рисунок 11 | КТ-сканы органов брюшной полости с пероральным контрастированием кишечника (стрелкой показан дивертикул стенки кишечника).

Существуют различные методики КТ-исследования с помощью контрастного препарата.



Рисунок 12 | Трехфазная контрастная КТ пациента с гигантской гемангиомой печени: нативная (бесконтрастная) фаза вверху слева; вверху справа — артериальная фаза; внизу слева — портовенозная фаза; внизу справа — отсроченная (5 мин).



Рисунок 13 | Трехфазная контрастная КТ пациента с простой кистой почки: нативная фаза — вверху слева; вверху справа — кортикальная почечная фаза; внизу слева — паренхиматозная фаза; внизу справа — экскреторная.

Учитывая накопление КВ в определенных фазах, характер этого накопления, а также размеры, расположение и структуру образования, рентгенолог делает предположение о характере образования. Внутривенное контрастирование используется также для проведения КТ-ангиографии.



Рисунок 14 | КТ-аортография у пациента с диссекцией аорты.



Рисунок 15 | КТ-ангиография артерий головного мозга у пациента с болезнью МояМоя (3D-реконструкция).

Перфузионная КТ используется чаще всего для диагностики нарушений мозгового кровообращения и нарушений перфузии миокарда, а также для оценки раннего ответа на химиотерапию. Эта методика позволяет отграничить зону некроза от пенумбры — зоны обратимой ишемии. Перфузионная КТ может быть выполнена на любом мультиспиральном компьютерном томографе, однако, чем больше он имеет детекторов, тем большую зону можно охватить при сканировании. Начальным этапом выполнения перфузионной КТ является нативное сканирование для исключения геморрагии, а также для выявления иной патологии головного мозга. Перфузионная КТ выполняется после внутривенного болюсного введения 40–50 мл контрастного препарата и 2030 мл физиологического раствора со скоростью 5 мл/с. После внутривенного болюсного введения контрастного препарата выполняются многократные сканирования на одном или нескольких уровнях, следующие друг за другом с минимальными промежутками времени или при непрерывной работе рентгеновской трубки. Общая длительность перфузионного исследования составляет около 1 минуты. Для получения графика контрастного усиления (зависимость плотности в единицах Хаунсфилда от времени) для каждого воксела в зоне интереса необходимо зарегистрировать множественные фазы и находить зоны, где скорость кровотока и времени транзита контрастного препарата не соответствуют объему кровотока, что и будет показателем обратимой ишемии.

Правила чтения томограмм

Можно выделить несколько основных факторов, затрудняющих чтение томограммы:

О последних поговорим подробнее.

Один срез на экране представляет собой плоскостное изображение, построенное из пикселей. Однако нужно помнить, что одному пикселю на экране соответствует трехмерный воксель в реальной жизни и толщина этого вокселя соответствует толщине среза.

Допустим, в срез попала структура, которая на всей толщине среза имеет приблизительно одинаковую ширину, например, сосуд. В данном случае проблем не возникает, и структура будет иметь на сканах четкие контуры.

Но что, если срез пришелся на край позвонка? В воксель попала часть позвонка и часть межпозвоночного диска. Они имеют разную плотность и немного разные размеры. Полученные от вокселей данные суммировались, и в результате на скане появляется структура с нечеткими контурами, плотность которой представляется средней между плотностью позвонка и диска.

Еще один пример: округлой формы образование или лимфоузел. При сканировании в срез попадает часть лимфоузла, остальное — окружающая жировая клетчатка. На скане мы увидим нечеткую округлую структуру, а если захотим измерить ее плотность, значения будут средними между реальной плотностью узла и плотностью жира.



Рисунок 16 | Эффеты частного объема.

Исходя из сказанного, можно дать несколько советов врачу или студенту, который осмелился открыть диск с КТ-исследованием пациента (или сесть за рабочую станцию радиолога) и проанализировать его самостоятельно:

А потому — главное правило: оценивайте изменения комплексно. Отмечайте не только изменение плотности, но и форму, объем, структуру органа; положение, форму, распространенность, контуры и структуру найденного образования и паттерн контрастного накопления. Сопоставляйте обнаруженные изменения с данными анамнеза и лабораторных исследований пациента. И помните, что любой метод имеет ограничения.

По данным ВОЗ, более 75% диагнозов в настоящее время устанавливаются с помощью лучевых методов или методов топической диагностики (высокие технологии в диагностике).
Томография - это метод рентгенографии отдельных слоев человеческого тела. Эффект томографии достигается посредством непрерывного движения во время съемки 2-х или 3-х компонентов рентгеновской системы — излучателя, пациента и пленки. Рентгеновский пучок, пройдя через объект, воспринимается пленкой и сразу образует на ней скрытое изображение, которое становится видимым после фотообработки пленки. На томограмме всегда надписана цифра, обозначающая глубину исследуемого слоя (чаще всего в сантиметре от поверхности тела больного).

Вложенные файлы: 1 файл

КТ.docx

По данным ВОЗ, более 75% диагнозов в настоящее время устанавливаются с помощью лучевых методов или методов топической диагностики (высокие технологии в диагностике).

Томография - это метод рентгенографии отдельных слоев человеческого тела. Эффект томографии достигается посредством непрерывного движения во время съемки 2-х или 3-х компонентов рентгеновской системы — излучателя, пациента и пленки. Рентгеновский пучок, пройдя через объект, воспринимается пленкой и сразу образует на ней скрытое изображение, которое становится видимым после фотообработки пленки. На томограмме всегда надписана цифра, обозначающая глубину исследуемого слоя (чаще всего в сантиметре от поверхности тела больного).

Компьютерная томография — принципиально новый и универсальный метод рентгенологического исследования , метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта, был предложен в 1972 году 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 1917 году 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

Шкала Хаунсфилда

Изменение окна изображения

Развитие современного компьютерного томографа

Современный компьютерный томограф представляет собой сложный программно - техни ческий 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 .

С математической точки зрения построение изображения сводится к решению системы линейных уравнений . Так, например, для получения томограммы размером 200×200 пикселей система включает 40000 уравнений. Для решения подобных систем разработаны специализированные методы, ориентированные на параллельные вычисления .

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 обрабатывался 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-е поколение компьютерных томографов ввело понятие спиральной компьютерной томографии. Трубка и детекторы за один шаг стола синхронно осуществляли 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 люминесцентных датчика, расположенных по всему кольцу гентри . 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.

1) Спиральная компьютерная томография представляет собой частный случай компьютерной томографии, особенностью которого является непрерывность вращения рентгеновского излучателя в сочетании с одновременным непрерывным движением стола-транспортера. Это обеспечивается, прежде всего, специальной конструкцией сканирующей системы, в которой имеется т.н. "slip ring" ("скользящее кольцо"), внутри которого вращение сканирующего устройства происходит лишь в одну сторону. Одновременно с началом вращения рентгеновской трубки начинает движение и стол-транспортер, на котором лежит пациент. Поэтому за один цикл вращения трубка описывает вокруг больного не круг, как при обычной компьютерной томографии, а отрезок спирали . В случае спиральной компьютерной томографии речь всегда идет не о конкретном томографическом срезе, а о сканировании целиком всей изучаемой области. Определяющими техническими параметрами здесь будут: толщина среза и скорость подачи (продвижения) стола-транспортера - т.н. pitch (питч). Чем больше питч, тем меньше времени будет затрачено на сканирование области, но точность реконструкции изображений будет несколько ниже, чем при небольшом питче. Количество томографических срезов, которые реконструируются из полученного объема информации, может быть произвольным, поскольку при вторичной реконструкции изображений шаг стола можно задавать произвольно. Время исследования в этом случае не зависит от количества срезов и определяется лишь скоростью сканирования одного среза и длиной области сканирования.

Преимущество в скорости сканирования делает спиральную КТ методом выбора в тех случаях, когда исследование надо провести максимально быстро:

Читайте также: