Доклад

Почему называется радиология ?

Лучевая диагностика — наука о применении излучений для исследования строения и функций нормальных и патологически измененных органов и систем человека с целью профилактики и распознавания заболеваний.

ТК Компьютерная томография основана на рентгеновских лучах, то подробнее остановлючь на них.

Тормозное рентгеновское излучение можно получить ретгеновской трубке.

При прохождении через тело человека пучок рентгеновского излучения ослабевает. Тело человека представляет собой неоднородную среду, поэтому в разных органах излучение поглощается в неодинаковой степени ввиду различной толщины и плотности ткани. При равной толщине слоя излучение сильнее всего поглощается костной тканью, почти в 2 раза меньшее количество его задерживается паренхиматозными органами и свободно проходит через газ, находящийся в легких, желудке, кишечнике

Томография (от греч. tomos — слой) — метод послойного рентгенологического исследования.

На обычной рентгенограмме получается суммационное изображение всей толщи исследуемой части тела. Изображение одних анатомических структур частично или полностью накладывается на изображение других. Вследствие этого теряется очень много важных структурных элементов органов. Томография служит для получения изолированного изображения структур, расположенных в одной плоскости, т.е. как бы расчленения суммационного изображения на составляющие его изображения отдельных слоев объекта. Показания к томографии достаточно широки, особенно в учреждениях, в которых нет компьютерного томографа. Наиболее широкое распространение томография получила в пульмонологии. Описанное выше послойное рентгенологическое исследование проводят без применения компьютеров. Этот метод называют линейной, или конвенциональной, томографией

Компьютерная томография — это послойное рентгенологическое исследование, основанное на компьютерной реконструкции изображения, получаемого при круговом сканировании объекта узким пучком рентгеновского излучения. Метод основан на измерении и сложной компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями. В настоящее время рентгеновская компьютерная томография является основным томографическим методом исследования внутренних органов человека с использованием рентгеновского излучения.

Компьютерная томография (К.Т) буквально «взорвала» не только лучевую, но и вообще медицинскую диагностику. Впервые за всю историю развития медицины у врача появилась уникальная возможность изучить у живого человека неинвазивным методом анатомические структуры внутренних органов диаметром всего несколько миллиметров.

Первые математические алгоритмы для КТ были разработаны в 1917 году австрийским математиком И. Радоном . 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.

Идея компьютерной томографии родилась в Южно-Африканской Республике у физика А. Кормака. В Кейптаунской больнице его поразило несовершенство технологии исследования головного мозга. Он рассчитал взаимодействие узкого пучка рентгеновского излучения с веществом мозга и в 1963 г. опубликовал статью о возможности компьютерной реконструкции изображения мозга. а в 1969 году английский инженер-физик Г. Хаунсфилд из фирмы «EMI Ltd.» сконструировал «ЭМИ-сканер» — первый компьютерный рентгеновский томограф, клинические испытания которого прошли в 1971 году, — разработанный только для сканирования головы. Средства на разработку КТ были выделены фирмой EMI, в частности, благодаря высоким доходам, полученным от контракта с группой The Beatles. Время сканирования первого объекта (мозг, консервированный в формалине) на созданной ими экспериментальной установке составило 9 ч. Уже в 1972 г. была произведена первая томограмма женщине с опухолевым поражением мозга. 19 апреля 1972 г. на конгрессе Британского радиологического института Г. Хаунсфилд и врач Дж.Амброус выступили с сенсационным сообщением «Рентгенология проникает в мозг». А в 1979 г. Аллан Кормаку и Гонфри Хаунсфилду была присуждена Нобелевская премия. В настоящее время в мире функционируют десятки тысяч компьютерных томографов, что соизмеримо с числом классических рентгеновских аппаратов.

Компьютерный томограф представляет собой чрезвычайно сложное устройство, при создании которого были использованы наиболее прогрессивные компьютерные, электронные и механические технологии. Схема получения компьютерных томограмм представлена на рис. 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 какомлибо 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. При использовании стандартных программ компьютер реконструирует внутреннюю структуру объекта. В результате этого получается изображение тонкого слоя изучаемого органа, обычно порядка нескольких миллиметров, которое выводится на дисплей, и врач обрабатывает его применительно к поставленной перед ним задаче: может масштабировать изображение (увеличивать и уменьшать), выделять интересующие его области (зоны интереса), определять размеры органа, число или характер патологических образований.

Для визуальной и количественной оценки плотности визуализируемых структур используется шкала ослабления рентгеновского излучения, получившая название шкалы Хаунсфилда (её визуальным отражением на мониторе аппарата является чёрно-белый спектр изображения). За нулевую отметку принята плотность воды. Диапазон единиц шкалы («денситометрических показателей, англ. Hounsfield units»), соответствующих степени ослабления рентгеновского излучения анатомическими структурами организма, составляет от −1024 до +3071, то есть 4096 чисел ослабления. отрицательные величины шкалы соответствуют воздуху( -1000) и жировой ткани, положительные — мягким тканям, костной ткани (+1000) и более плотному веществу (металл). В практическом применении измеренные показатели ослабления могут несколько отличаться на разных аппаратах.

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).

Обычный компьютерный монитор способен отображать до 256 оттенков серого цвета, некоторые специализированные медицинские аппараты способны показывать до 1024 оттенков. 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. при компьютерной томографии выявляются самые незначительные перепады плотности, около 0,4—0,5 %, тогда как обычная рентгенограмма может отобразить плотностной градиент только в 15—20 %.

Поколения компьютерных томографов: от первого до четвёртого[править | править код]

Прогресс КТ-томографов напрямую связан с увеличением количества детекторов, то есть с увеличением числа одновременно собираемых проекций.

Аппарат 1-го поколения появился в 1973 году. КТ-аппараты первого поколения были пошаговыми. Была одна трубка, направленная на один детектор. Сканирование производилось шаг за шагом, делая по одному обороту на слой. Каждый слой обрабатывался около 4 минут.

Во 2-м 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-е поколение имеет 1088 люминесцентных датчиков, 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.

В последние годы бурно развивается так называемая спиральная томография, при которой излучатель движется по спирали по отношению к телу пациента и захватывает, таким образом, за короткий промежуток времени, измеряемый несколькими секундами, определенный объем тела, который в последующем может быть представлен отдельными дискретными слоями. Спиральная КТ используется в клинической практике с 1988 года, когда компания Siemens Medical Solutions представила первый спиральный компьютерный томограф. Спиральное сканирование заключается в одновременном выполнении двух действий: непрерывного вращения источника — рентгеновской трубки, генерирующей излучение, вокруг тела пациента, и непрерывного поступательного движения стола с пациентом вдоль продольной осисканирования z через апертуру гентри. В этом случае траектория движения рентгеновской трубки относительно оси z — направления движения стола с телом пациента, примет форму спирали.

Спиральная томография инициировала создание новых, чрезвычайно перспективных способов визуализации — компьютерной ангиографии, трехмерного (объемного) изображения органов ) и, наконец, так называемой виртуальной эндоскопии (), которая стала венцом современной медицинской визуализации. Специальной подготовки больного к КТ органов головы, шеи, грудной полости и конечностей не требуется. При исследовании аорты, нижней полой вены, печени, селезенки, почек больному рекомендуется ограничиться легким завтраком. На исследование желчного пузыря пациент должен явиться натощак. Перед КТ поджелудочной железы и печени необходимо принять меры для уменьшения метеоризма. Для более четкого дифференцирования желудка и кишечника при КТ брюшной полости их контрастируют путем дробного приема внутрь пациентом до исследования около 500 мл 2,5 % раствора водорастворимого йодистого контрастного вещества. Следует также учесть, что если накануне проведения КТ больному выполняли рентгенологическое исследование желудка или кишечника, то скопившийся в них барий будет создавать артефакты на изображении. В связи с этим не следует назначать КТ до полного опорожнения пищеварительного канала от этого контрастного вещества .

Многослойная компьютерная томография (МСКТ)

Многослойная компьютерная томография с внутривенным контрастным усилением и трёхмерной реконструкцией изображения.

Многослойная («мультиспиральная», «мультисрезовая» компьютерная томография — МСКТ) была впервые представлена компанией Elscint Co. в 1992 году. Принципиальное отличие МСКТ от спиральных томографов предыдущих поколений в том, что по окружности гентри расположены не один, а два и более ряда детекторов. Для того, чтобы рентгеновское излучение могло одновременно приниматься детекторами, расположенными на разных рядах, была разработана новая — объёмная геометрическая форма пучка.

В 1992 году появились первые двухсрезовые (двухспиральные) МСКТ с двумя рядами детекторов, а в 1998 году — четырёхсрезовые (четырёхспиральные), с четырьмя рядами детекторов соответственно. Кроме вышеотмеченных особенностей, было увеличено количество оборотов рентгеновской трубки с одного до двух в секунду. Таким образом, четырёхспиральные МСКТ пятого поколения на сегодняшний день в восемь раз быстрее, чем обычные спиральные КТ четвёртого поколения. В 2004—2005 годах были представлены 32-, 64- и 128-срезовые МСКТ, в том числе — с двумя рентгеновскими трубками. В 2007 году Toshiba вывела на рынок 320-срезовые компьютерные томографы, в 2013 году — 512- и 640-срезовые. Они позволяют не только получать изображения, но и дают возможность практически в «реальном» времени наблюдать физиологические процессы, происходящие в головном мозге и в сердце

Особенностью подобной системы является возможность сканирования целого органа (сердце, суставы, головной мозг и т. д.) за один оборот рентгеновской трубки, что значительно сокращает время обследования, а также возможность сканировать сердце даже у пациентов, страдающих аритмиями.

Преимущества МСКТ перед обычной спиральной КТ[править | править код]

• улучшение временного разрешения

• улучшение пространственного разрешения вдоль продольной оси z

• увеличение скорости сканирования

• улучшение контрастного разрешения

• увеличение отношения сигнал/шум

• эффективное использование рентгеновской трубки

• большая зона анатомического покрытия

• уменьшение лучевой нагрузки на пациента

Все эти факторы значительно повышают скорость и информативность исследований.

Основным недостатком метода остается высокая лучевая нагрузка на пациента, несмотря на то, что за время существования КТ её удалось значительно снизить.

Компьютерная томография с двумя источниками излучения[править | править код]

В 2005 году компанией «Siemens Medical Solutions» представлен первый аппарат с двумя источниками рентгеновского излучения (Dual Source Computed Tomography). Теоретические предпосылки к его созданию были ещё в 1979 году, но технически его реализация в тот момент была невозможна.

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 времени 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 её увеличения, так как при обороте трубки в 0,33 с её вес возрастает в 28 раз (перегрузки 28 g). 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.

Разработана дополнительная методика выполнения КТ — усиленная КТ Она заключается в проведении томографии после внутривенного введения больному водорастворимого контрастного вещества. Этот прием способствует увеличению поглощения рентгеновского излучения в связи с появлением контрастного раствора в сосудистой системе и паренхиме органа. При этом, с одной стороны, повышается контрастность изображения, а с другой - выделяются сильно васкуляризованные образования, например сосудистые опухоли, метастазы некоторых опухолей. Естественно, на фоне усиленного теневого изображения паренхимы органа в ней лучше выявляются малососудистые или вовсе бессосудистые зоны (кисты, опухоли).

Некоторые модели компьютерных томографов снабжены кардиосинхронизаторами. Они включают излучатель в точно заданные моменты времени— в систолу и диастолу. Полученные в результате такого исследования поперечные срезы сердца позволяют визуально оценить состояние сердца в систолу и диастолу, провести расчет объема камер сердца и фракции выброса, проанализировать показатели общей и регионарной сократительной функции миокарда. Значение КГ не ограничивается ее использованием в диагностике заболеваний. Под контролем КТ производят пункции и прицельную биопсию различных органов и патологических очагов. КТ играет важную роль в контроле эффективности консервативного и хирургического лечения больных. Наконец, КТ является точным методом определения локализации опухолевых поражений, что используют для наводки источника радиоактивного излучения на очаг при проведении лучевой терапии злокачественных новообразований.

КТ-ангиография[править | править код]

Основная статья: КТ-ангиография

КТ-ангиография позволяет получить послойную серию изображений кровеносных сосудов; на основе полученных данных посредством компьютерной постобработки с 3D-реконструкцией строится трёхмерная модель кровеносной системы.

Спиральная КТ-ангиография — одно из последних достижений рентгеновской компьютерной томографии. Исследование проводится в амбулаторных условиях. В локтевую вену вводится йодсодержащий контрастный препарат в объёме около 100 мл. В момент введения контрастного вещества делают серию сканирований исследуемого участка.

КТ-перфузия[править | править код]

Метод, позволяющий оценить прохождение крови через ткани организма, в частности:

• перфузию головного мозга

• перфузию печени

Показания к компьютерной томографии[править | править код]

Компьютерная томография широко используется в медицине для нескольких целей:

1. Как скрининговый тест — при следующих состояниях:

• Головная боль (за исключением сопутствующих факторов, требующих проведения экстренной КТ)

• Травма головы, не сопровождающаяся потерей сознания (за исключением сопутствующих факторов, требующих проведения экстренной КТ)

• Обморок

• Исключение рака легких.

В случае использования компьютерной томографии для скрининга, исследование делается в плановом порядке.

2. Для диагностики по экстренным показаниям — экстренная компьютерная томография

• Экстренная КТ головного мозга — наиболее часто проводимая экстренная КТ, являющаяся методом выбора при следующих состояниях^[3]:

  • Впервые развившийся судорожный синдром

  • Судорожный синдром с судорожным расстройством в анамнезе, в сочетании с хотя бы одним из перечисленного:

    • сопутствующей симптоматикой, подозрительной на органическое поражение головного мозга

    • стойкими изменениями психического статуса

    • лихорадкой

    • недавней травмой

    • стойкой головной болью

    • онкологическим анамнезом

    • приёмом антикоагулянтов

    • предполагаемым или подтверждённым СПИД

    • изменением характера судорог

  • Травма головы, сопровождающаяся хотя бы одним из перечисленного:

    • потерей сознания

    • проникающей травмой черепа

    • другими травмами (политравма)

    • нарушением свёртываемости крови

    • очаговым неврологическим дефицитом

  • Головная боль в сочетании с хотя бы одним из перечисленного:

    • острым, внезапным началом

    • очаговым неврологическим дефицитом

    • стойкими изменениями психического статуса

    • когнитивными нарушениями

    • предполагаемой или доказанной ВИЧ-инфекцией

    • возрастом старше 50 лет и изменением характера головной боли

  • Нарушение психического статуса в сочетании с хотя бы одним из перечисленного:

    • головной болью

    • предполагаемой или доказанной ВИЧ-инфекцией

    • приёмом антикоагулянтов

    • хроническим алкоголизмом

    • значительным подъёмом артериального давления

    • значительной гиповентиляцией

    • очаговым непрологическим дефицитом, в том числе анизокорией, точечными зрачками или отёком диска зрительного нерва

    • менингизмом

• Подозрение на повреждение сосуда (например, расслаивающая аневризма аорты)

• Подозрение на некоторые другие «острые» поражения полых и паренхиматозных органов (осложнения как основного заболевания, так и в результате проводимого лечения) — по клиническим показаниям, при недостаточной информативности нерадиационных методов.

Компьютерная томография для плановой диагностики

• Большинство КТ-исследований делается в плановом порядке, по направлению врача, для окончательного подтверждения диагноза. Как правило, перед проведением компьютерной томографии делаются более простые исследования — рентген, УЗИ, анализы и т. д.

Для контроля результатов лечения

Для проведения лечебных и диагностических манипуляций, например пункции под контролем компьютерной томографии и др.

Некоторые абсолютные и относительные противопоказания[править | править код]

Без контраста:

• Беременность

• Масса тела слишком велика для прибора

С контрастом:

• Наличие аллергии на контрастный препарат

• Почечная недостаточность

• Тяжёлый сахарный диабет

• Беременность (тератогенное воздействие рентгеновского излучения)

• Тяжёлое общее состояние пациента

• Масса тела более максимальной для прибора

• Заболевания щитовидной железы

• Миеломная болезнь

Также проведение компьютерной томографии увеличивает частоту возникновения повреждений в ДНК. При проведении компьютерной томографии доза излучения оказалась в 150 раз выше, чем при однократном рентгенологическом исследовании грудной клетки^[6].