Рентгеновская компьютерная томография

«Рентгеновская компьютерная томография» История появления Томография — метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта посред ством его многократного просвечивания в различных пересекающихся направлениях. Ранее под томографией понимался метод рентгенологического исследования , с помощью которого можно производить снимок слоя , лежащего на определённой глубине исследуемого объекта . Он был предложен через несколько после открытия рентгеновских лучей и был основан на перемещении двух из трёх компонентов (рентгеновская трубка , рентгеновская плёнка , объект исследования ). Наибольшее распространение получил метод съёмки , при котором и с следуемый объект оставался неподвижным , а рентгеновская трубка и кассета с плёнкой согласованно перемещались в противоположных направлениях. Такой метод является устаревшим и получил название классическая томография или линейная томография . Рентгеновская компьютерная томография — томографический метод исследования внутренних органов человека с использованием рентгеновского излучения. Компьютерная томография — в широком смысле , синоним термина томография (так как все современные томографические методы реали зуются с помощью компьютерной техники ); в узком смысле -синоним термина рентгеновская компьютерная томография , так как именно этот метод положил начало современной томографии . Он был предложен в 1972 г Годфри Хаунсфилдом и Алланом Кормаком , удостоенными з а эту разработку Нобелевской премии . Метод основан на измерении и сложной компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями (зависимость линейного коэффициента поглощения m в рентгеновском диапазоне от сост а ва и плотности вещества ). Принцип работы При фиксированном положении источника излучения S на фотоплёнке образуется теневое изображение , являющееся суммой проекций всех слоев объекта О , через которые проходит пучок . Если в процессе съёмки синхронно пере мещать источник и фотоплёнку (или источник и объект , объект и фотоплёнку ) так , чтобы пучок проходил в процессе экспозиции только через один и тот же участок объекта в слое F, то изображение И этого участка получится наиболее чётким , изображения других уча с тков окажутся "размазанными ". Этот метод не позволяет полностью избавиться от наложения проекций других участков на исследуемый ; кроме того , длительность экспонирования , повышающая контраст , для живых организмов ограничена допустимыми дозами облучения. В основе современных методов рентгеновской томографии лежит другой подход : они базируются на применении мощных вычислительных методов обработки данных , получаемых томографическим сканированием , один из вариантов которого приведён на рисунке. Узкий пучок рентгеновского излучения от источника S, сформированный коллиматором К , просвечивает объект О , после чего регистрируется детектором Д . При синхронном перемещении источника и детектора вдоль некоторого направления х осуществляется последоват.ельное сканирование всех участков объекта Измерения повторяются для нескольких направлений сканирования относительно объ екта . Для ускорения съёмки применяют несколько источников ( S 1, S 2, S 3) или перемещающийся источник с расходящимся "веерным " пучком , распределение интенсивности в котором измеряется двумерным координатно-чувствительным детектором . Для восстановления распре деления m, а следовательно , плотности и состава вещества по объёму объекта используют специальные алгоритмы обработки данных на компьютере . Синтезируя далее картину распределения плотности тканей объекта в различных сечениях , можно установить границы здор о вых и поражённых участков , например , при исследованиях опухолей мозга , патологических изменениях сердца , сосудов , поражениях костной ткани и в других случаях , когда прямая диагностика затруднена или вообще невозможна . Поколения компьютерных томографов 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 испол ьзовался 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 томографи и . 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 покол ение 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 поколен и я не имеет . 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 Хаунсфилд а 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 ди а пазоне («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 контр а стности изображения соответственно . Спиральная компьютерная томография Спиральная КТ используется в клинической практике с 1988 года . Спиральное сканирование заключается в одновременном выполнении двух действий : непрерывного вращения источника — рентген овской трубки , генерирующей излучение , вокруг тела пациента , и непрерывного поступательного движения стола с пациентом вдоль продольной оси сканирования z через апертуру гантри . В этом случае траектория движения рентгеновской трубки , относительно оси z — н аправления движения стола с телом пациента , примет форму спирали. В отличие от последовательной КТ скорость движения стола с телом пациента может принимать произвольные значения , определяемые целями исследования . Чем выше скорость движения стола , тем больш е протяженность области сканирования . Важно то , что скорость движения стола может быть в 1,5-2 раза больше толщины томографического слоя без ухудшения пространственного разрешения изображения. Технология спирального сканирования позволила значительно сократить время , затрачиваемое на КТ-исследование и существенно уменьшить лучевую нагрузку на пациента . Многослойная компьютерная томография Многослойная («мультиспиральная» , «му льтисрезовая» компьютерная томография — мсКТ ) была впервые представлена в 1992 году . Принципиальное отличие мсКТ томографов от спиральных томографов предыдущих поколений в том , что по окружности гантри расположены не один , а два и более ряда детекторов . Д л я 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 томографы с дву м я 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 . В 2004 — 2005 годах были представлены 32-, 64- и 128-срезовые мсКТ томографы , в том числе — с двумя рентгеновскими трубками . Сегодня же в некоторых немецких , американских и канадских больницах уже имеются 320-срезовые компьютерные томографы . Эти томографы , впервые представле н ные в 2007 году , являются новым витком эволюции рентгеновской компьютерной томографии . Они позволяют не только получать изображения , но и дают возможность наблюдать почти что «в реальном» времени 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 лучевой трубки , что значительно сокращает время обследования , а так же возможность сканировать сердце даже у пацие н тов , страдающих аритмиями . Показания к компьютерной томографии Как скрининговый тест . Скрининг в медицине используется для исключения потенциально серьезного диагноза в группах риска : — Головная боль — Травма головы , не сопровождающаяся потерей сознания — Обморок — Исключение рака легких. — Для диагностики по экстренным показаниям — экстренная компьютерная томография — Тяжелые травмы — Подозрение на кровоизлияние в мозг — Подозрение на повреждение сосуда (например , расслаивающая аневризма аорты ) — Подоз рение на некоторые другие острые повреждения полых и паренхиматозных органов (осложнения как основного заболевания , так и в результате проводимого лечения ) Компьютерная томог рафия для плановой диагностики Большинство КТ исследований делается в плановом п орядке , 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 лечебн ых и диагностических манипуляций , например пункция под контролем компьютерной томографии и др .