Компьютерная томография принцип метода. Компьютерная томография сосудов и других органов: суть метода, показания, плюсы и минусы, сравнение с МРТ

История появления КТ в медицине началась с конструирования первого аппарата (компьютерного томографа) Хаунсфилдом в 1972 г. Это стало возможным благодаря тому, что в 1963 г физик А. Кормак разработал математический метод реконструкции рентгеновского изображения головного мозга. Сначала аппарат был предназначен только для исследования головного мозга, а затем уже через 2 года появился томограф для исследования всего тела. За изобретение КТ учёные А. Кормак и Г. Хаунсфилд получили Нобелевскую премию в 1979 г.

Из каких составных частей состоит компьютерный томограф, где можно фиксировать полученное изображение?

Компьютерный томограф состоит из следующих составных частей.

Стол, на котором помещается больной и который может автоматически перемещаться в направлении его длины. Расстояние между двумя срезами 5-10 мм. Один срез получают за 1-2 с.

Штатив «Гентри» с отверстием диаметром 50 см, внутри которого расположен стол с пациентом. В штативе установлена круговая система детекторов (в количестве до нескольких тысяч). Рентгеновская трубка движется по окружности (продолжительность вращения 1-3 с) или по спирали, испуская лучи, которые, проходя через тело человека, попадают на детекторы, они преобразуют энергию излучения в электрические сигналы.

Компьютер служит для сбора и обработки информации, поступающей от детекторов, а также для реконструкции изображения, его хранения и передачи необходимой информации на дисплей, пульт управления, штатив и стол.

Пульт управления, с помощью которого устанавливают режим работы аппарата. К пульту подключен монитор и другие устройства для записи, хранения и преобразования информации.

Фиксировать изображение при КТ можно:

На мониторе в реальном времени или поместить в долговременную память компьютера;

Рентгеновской плёнке;

Фотоплёнке.

Какие существуют разновидности КТ?

В настоящее время существуют нижеперечисленные разновидности КТ.

Электронно-лучевая КТ использует в качестве источника излучения не рентгеновские лучи, а вакуумные электронные пушки, испускающие быстрые электроны; применяют пока только в кардиологии.

Поперечная КТ использует рентгеновские лучи, при этом осуществляется движение рентгеновской трубки по окружности, в центре которой находится объект, получаются поперечные срезы тела человека на любом уровне.

Спиральная КТ отличается тем, что рентгеновская трубка движется по спирали по отношению к объекту и за несколько секунд его «просматривает». Спиральная КТ позволяет получать не только поперечные, но также фронтальные и сагиттальные срезы, что расширяет её диагностические возможности. На основании спиральной КТ разрабатывают новые методики.

КТ-ангиография позволяет в трёхмерном изображении видеть сосуды, в первую очередь брюшную аорту на большом протяжении.

Трёхмерная КТ способствует объёмному изучению органов.

Виртуальная эндоскопия способна дать цветное изображение как наружных контуров органов с соседними образованиями, так и визуализировать внутреннюю поверхность некоторых органов (например, трахеи и главных бронхов, толстой кишки, сосудов), создавая иллюзию продвижения по ним, как при эндоскопии.

Компьютерные томографы с кардиосинхронизаторами создают возможность получения поперечных срезов сердца только в заданное время - во время систолы или во время диастолы. Это позволяет судить о размерах камер сердца и оценить сократительную способность сердечной стенки.

Для чего существует при КТ методика усиления, как проводится и каковы показания к её применению?

Методика усиления при КТ существует для повышения контрастности изображения. Этого достигают путём внутривенного введения больному 20-40 мл водорастворимого контрастного вещества (натрия амидотризоат), которое способствует увеличению поглощения рентгеновского излучения.

Показания к применению методики усиления при КТ

Обнаружение объёмных образований, так, например, на фоне усиленной тени паренхимы печени лучше выявляются:

Малососудистые или бессосудистые образования (кисты, опухоли);

Выделяются сильно васкуляризированные опухоли - гемангиомы.

Дифференциальная диагностика:

Доброкачественных и злокачественных опухолей;

Первичного рака и метастазов в печень.

Уточнённая диагностика патологических изменений головного мозга, средостения, малого таза.

В каких случаях нужна подготовка пациентов к КТ?

Подготовка пациентов к КТ нужна при исследовании органов брюшной полости, она заключается в следующем.

Пациент должен быть натощак.

Принимают меры для уменьшения газов в кишечнике (за 2-3 дня до исследования - низкошлаковая диета и приём натощак активированного угля из расчёта 1 таблетка на 10 кг массы тела 1 раз в сутки утром).

Контрастирование желудка и кишечника, чтобы они не затрудняли интерпретацию мягкотканных образований брюшной полости. Для этого 20 мл (1 ампулу) 76% водорастворимого контрастного вещества (натрия амидотризоат) растворяют в 1/2 л кипяченой воды, затем 1/2 этого раствора принимают перорально за 12 ч до исследования, 1/2 из оставшейся половины - за 3 ч и остальной контраст непосредственно перед исследованием. Время приёма препарата рассчитано с учётом сроков эвакуации по ЖКТ.

Контрастирование желудка и кишечника для изучения этих органов проводят путём приёма 250-500 мл 2,5% водорастворимого контраста непосредственно перед исследованием.

Необходимо добиться отсутствия в желудке и кишечнике бариевой взвеси, оставшейся после предварительно проведённого рентгенологического исследования, поэтому КТ назначают не раньше, чем через 2-3 сут после рентгеноскопии.

В чём состоят преимущества КТ?

Благодаря КТ впервые за всю историю развития медицины появилась возможность изучать анатомию органов и тканей на живом человеке, включая структуры диаметром в несколько миллиметров.

При выведении изображения на дисплей можно с помощью компьютера увеличивать или уменьшать исследуемые объекты, менять теневую картину для лучшей визуализации.

С помощью КТ можно дифференцировать друг от друга рядом расположенные объекты даже с небольшой разницей в плотности - 0,4-0,5% (при рентгенографии не менее 15-20%).

КТ применяют при исследовании органов мало доступных для рентгенологического исследования, таких как головной и спинной мозг, печень, поджелудочная железа, надпочечники, предстательная железа, лимфатические узлы, сердце. При этом КТ уточняет данные сонографии.

При КТ существует возможность детального изучения патологических изменений, их локализации, формы, размеров, контуров, структуры, плотности, что позволяет не только установить их характер, но и провести дифференциальную диагностику заболеваний. Так, например, благодаря установлению плотности объём- ного образования можно отдифференцировать кисту от опухоли.

Под контролем КТ производят пункцию различных объектов.

КТ используют для динамического контроля после проведения консервативного и хирургического лечения.

КТ нашла широкое применение в лучевой терапии для установления формы, размеров и границ полей облучения, особое значение это имеет благодаря получению поперечных срезов тела человека на любом уровне, так как раньше приходилось изготавливать разметку опухолей на поперечных срезах вручную.

Как формируется изображение при КТ? Для чего существует шкала Хаунсфилда? Какое изображение дают различные органы?

Формирование изображения при КТ, как и при рентгенологическом исследовании, происходит благодаря тому что различные органы и ткани по-разному поглощают рентгеновские лучи, что зависит в первую очередь от плотности объекта. Для определения плотности объектов при КТ существует так называемая шкала Хаунсфилда, согласно которой для каждого органа и ткани подсчитан коэффициент абсорбции (КА).

КА воды принят за 0.

КА костей, обладающих наибольшей плотностью, составляет +1000 единиц Хаунсфилда (Hounsfield Unifs );

КА воздуха, имеющего наименьшую плотность, равен -1000 HU. В этом интервале и располагаются все органы и ткани:

В отрицательной части шкалы менее плотные: жировая клетчатка, лёгочная ткань (они дают гиподенсивное изображение);

В положительной части - более плотные: печень, почки, селе- зёнка, мышцы, кровь и т.д. (выглядят гиперденсивными).

Разница КА многих органов и очагов может составлять всего 10-15 HU, но тем не менее они визуализируются из-за большой чувствительности метода (в 20-40 раз больше, чем рентгенографии).

При исследовании каких органов используют КТ?

КТ используют обычно для исследования тех органов, которые невозможно или технически трудно изучить рентгенологически, а также при трудностях дифференциальной рентгенодиагностики и для уточнения данных УЗИ:

Органы пищеварения (поджелудочная железа, печень, желчный пузырь, желудок, кишечник);

Почки и надпочечники;

Селезёнка;

Органы грудной полости (лёгкие и средостение);

Щитовидная железа;

Орбита и глазное яблоко;

Носоглотка, гортань, придаточные пазухи носа;

Органы малого таза (матка, яичники, предстательная железа, мочевой пузырь, прямая кишка);

Молочная железа;

Головной мозг;

Введение

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.

Известно, что чем больше мы познаем, тем больше осознаем, как много непознанного еще остается. Не существует простого решения проблемы по­лучения качественных медицинских изображений. Чем глубже становится на ше представление о физическо-математических принципах, лежащих в осно­ве формирования КТ-изображения, тем полнее осознание практической не­возможности создания «идеального» изображения при различных состояни­ях пациента. Сама аппаратно-техническая сущность оборудования и материалов, используемых для визуализации, требует компромиссного ме­тодологического подхода для получения КТ-изображения. Имеющийся в на­личии аппаратно-технический ассортимент следует рассматривать как некое «меню» возможностей, из которого следует выбирать наиболее подход? дие технические и материальные средства решения конкретной задачи.

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).

Впервые методику определения рентгенологической плотности объ­ектов с использованием движущейся рентгеновской трубки предложил нейрорентгенолог W. Oldendorf (1961). Математические принципы реко­нструкции изображения были разработаны Frank (1918) и Cormarck П969). Первые томографические изображения головного мозга были получены инженером английской фирмы электромузыкальных инстру­ментов (EMI) G. Hounsfield, который создал первый прототип рентгеновского компьютерного томографа. Результаты первых экспериментов исследовании структур головы были настолько оптимистичны, что в августе 1970 г. он приступил к работе по изготовлению прототипа аппарата для клинического применения. В 1971 г. была создана установка сканирования, получившая название EMI-Scaner. Эта установка представляла сложную механико-электрическую рентгеновскую систе­му, основанную на принципе линейно вращательного движения блока «рентгеновская трубка - детектор полученного излучения» вокруг стола с пациентом. С пульта управления EMI-Scaner цифровые данные иссле­дования направлялись в специализированный вычислительный центр в котором в течение 6 ч производилась обработка информации. Тогда же, в 1971 г., EMI-Scaner был установлен в английском госпитале «Аткин сон Морли», где 4 октября было выполнено первое в мире КТ-исследо вание головного мозга человека в условиях медицинского учреждения И уже весной 1972 г. были опубликованы первые результаты клиничес­кого применения компьютерной томографии для диагностики заболе­ваний головного мозга.

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.

На рис. 1 схематически показан принцип действия аппарата III поко­ления, основанный на вращении жестко связанной между собой систе­мы «рентгеновская трубка - система детекторов» вокруг поступательно двигающегося стола с пациентом.

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 I поколения (упомянутый выше EMI-Scaner, впервые установленный в 1971 г. в английском госпитале «Аткинсон Морли») ос­нову системы сканирования исследуемого объекта составляли рентге­новская трубка (как источник излучения) и один детектор, расположен­ные друг напротив друга. Блок рентгеновская трубка - детектор совер­шал только поступательное движение в плоскости среза.

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 имеются2 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.

Преимущества спирального типа сканирования: скорость проведе­ния исследования, исключение пропуска информации между КТ-срезами, возможность синхронизировать КТ с введением большого объема контрастного препарата и выполнять исследования в разные промежут­ки времени после его введения. Особое внимание при получении изоб­ражения следует обратить на возможность использования в этом случае ещё одной или нескольких обработок «сырых» математических данных сканирования, для чего было введено новое понятие «индекс рекон­струкции» (толщина слоя, выделяемого из «сырых» данных компью­тера). Если величина индекса реконструкции меньше толщины выде­ляемого КТ-слоя, восстанавливаемого из «сырых» данных, то происхо­дит математическое наложение близлежащих периферических отделов КТ-срезов, что позволяет получить новую серию изображений высокого качества той же области сканирования без риска для пациента, так как повторное сканирование (дополнительное облучение) отсутствует. Однако при этом значительно увеличивается количество реконструированных срезов, что увеличивает время анализа КТ-информации. Математическое наложение близлежащих слоев позволяет нивелировать зубчатые края контуров органов и тканей при построении качественных мультипланарных и трехмерных изображений.

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.

Основы получения изображения

Компьютерно-томографическая диагностика основана на традици­онных рентгенологических принципах работы, и важнейшими задачами, которые необходимо решить при проведении исследования, являются определение точной локализации, количества, формы и размеров пато­логических очагов, интенсивности их тени, четкости контуров, а также один из основных моментов - возможность математически точного оп­ределения коэффициента абсорбции (плотности) исследуемой ткани, отражающего величину поглощения пучка рентгеновского излучения при прохождении через тело человека. В зависимости от плотности каж­дая ткань по-разному поглощает рентгеновское излучение, и, соответ­ственно, для каждой ткани имеется свой коэффициент абсорбции. Пер­сональный компьютер выполняет математическую реконструкцию вы­численных коэффициентов абсорбции и их пространственное распре­деление на многоклеточной матрице с последующей трансформацией в виде изображения на экране дисплея. Картина воспроизводится на матрице, размеры которой зависят от конструкции аппарата (от 256 на аппарате Somatom CR фирмы Siemens до 1024 на аппарате PQ-6000 фирмы Picker) с соответствующей величиной клетки (пиксель). Увеличе­ние матрицы наряду с увеличением количества детекторов, а также плотности их расстановки позволяет определить коэффициент абсорб­ции меньшего участка КТ-изображения. Коэффициенты абсорбции из­меряются в относительных единицах по шкале плотностей, предложен­ной G. Hounsfield (рис. 2), известных как единицы Хаунсфилда (ед.Н).

Таким образом, компьютерный томограф обладает двумя видами разрешающей способности: пространственная (зависящая от размера клетки матрицы) и перепад плотности (порог чувствительности равен 5 ед.Н (0,5%).

Шкала плотностей позволяет сопоставлять коэффициент абсорбции различных тканей с поглощающей способностью воды, коэффициент абсорбции которой принят за 0. На практике положение центра окна ус­танавливают равным измеренному или ожидаемому среднему значению плотностей исследуемых структур в области интереса, а ширину окна - в соответствии с диапазоном плотностей исследуемых органов и тканей. Окно шириной в 256 значений градаций серого может быть раз­мещено на любом участке шкалы плотностей путем произвольного вы­бора центра окна. Если значения чисел в матрице изображения пропор­циональны значениям чисел Хаунсфилда в матрице реконструкции, то те участки экрана, которые отображают более плотные ткани, будут выглядеть светлее, чем рентгенологически менее плотные области. Со­ответственно, на экране монитора белым цветом будут отображаться наиболее рентгенологически плотные структуры, а более темным цве­том - структуры, имеющие меньшую рентгенологическую плотность. Изменение плотностных характеристик органов и тканей на экране ви­зуально будет восприниматься как изменение контрастности. Регулируя ширину окна, можно изменять изучаемый диапазон плотностей, что ви­зуально будет восприниматься как изменение в контрастности изобра­жения близких по значению плотности структур.

Следует отметить, что соотношение, предложенное G. Haunsfield, имеет простую физическую интерпретацию. В этой системе отсчета ед.Н воды равна 0, ед.Н воздуха равна -1000, а для самых плотных структур ед.Н составляют примерно 3000.

Диагностические возможности компьютерной томографии

Поданным литературы (2, 6, 8,11, 19, 24, 31, 48, 50, 53), чувствитель­ность метода составляет от 80 до 95%, специфичность несколько ни­же - 75-90% для различных патологических процессов.

Известны 2 типа ограничений диагностических возможностей рент­геновской КТ - объективные и субъективные.

К объективным ограничениям относятся:

1) малые размеры патологического очага, отсутствие градации плот­ностей между патологическими и неизмененными тканями;

2) атипичное течение патологического процесса при нетипичной КТ-картине.

Субъективные ограничения включают:

1) неверно выбранную тактику исследования;

2) ошибки, возникающие в результате неполноценной подготовки па­циента к исследованию или из-за артефактов технического порядка, обусловленных подвижностью объекта исследования.

Для качественной реконструкции необходимо выполнять десятки срезов. При этом сразу же встает вопрос о лучевой нагрузке на пациента, которая представляет собой величину эффективной дозы (Е). Эффективная доза - условное понятие, характеризующее дозу равномерного облучения всего тела, соответствующую риску появления отдаленных последствий при дозе реального неравномерного облучения определенного органа (или нескольких органов). Измеряется эффективна доза в зивертах (Зв).

В настоящее время дозовая нагрузка для жителя нашей страны при рентгенологических обследованиях составляет 2,5-3,0 мЗв в год, что 2-3 раза превышает уровень облучения в таких странах, как Англия Франция, Швеция, США, Япония (2, 17, 23).

Для качественной мультипланарной реконструкции необходимо делать десятки КТ-срезов, а значит, при выполнении исследования следует рассматривать все возникающие вопросы о лучевой нагрузке на пациента.

В Российском научном центре рентгенорадиологии Минздравсоцразвития РФ было проведено исследование дозовых нагрузок на пациентов при выполнении ряда рентгенологических процедур, включая КТ. По результатам проведенной работы (11, 39) было установлено, что К является наиболее щадящим методом рентгеновского исследования (табл. 1).

Необходимо подчеркнуть, что для рентгеновской КТ характерны ло­кальность лучевой нагрузки и высокий уровень защиты других органов от рассеянного излучения. Кроме того, лучевая нагрузка, благодаря модернизации оборудования, уменьшается.

Таблица 1. Эффективные дозы при ряде компьютерно-томографических и

рентгенографических исследований

Организация отделения компьютерной томографии

Штат отделения рентгеновской компьютерной томографии мно­гопрофильной 600-коечной больницы, как правило, состоит из 6 чело­век (2 врача, 3 рентгенолаборанта и 1 инженер). По нашему опыту, это­го числа специалистов вполне достаточно для эффективного функцио­нирования подразделения.

Следует отметить, что штатное расписание кабинета РКТ регламен­тируется приказом Минздрава РСФСР № 132 от 02.08.91, в соответст­вии с которым кабинет РКТ входит в состав отдела (отделения) лучевой диагностики лечебно-профилактического учреждения, возглавляет его квалифицированный врач-рентгенолог, прошедший подготовку по рентгеновской компьютерной томографии. При этом штатные нормативы кабинета РКТ устанавливаются с учетом обеспечения работы не менее чем в двухсменном режиме из расчета для односменной работы: 1 врач-рентгенолог, 2 рентгенолаборанта и 1 инженер.

В отделении обследуются пациенты с патологией практически всех, кроме «движущихся», например сердца, органов как хирургического, так и терапевтического характера.

Запись больных на исследование производится на основании заявки и истории болезни - для стационарных больных, на основании краткой выписки из амбулаторной карты с обоснованием цели исследования -для амбулаторных больных. Амбулаторные больные обследуются в по­рядке очереди по предварительной записи, стационарные - в тот же (экстренная диагностика) либо на следующий день после необходимой подготовки для проведения процедуры.

Компьютерно-томографическое исследование проводится по следу­ющей схеме:

1) анализ медицинской документации, определение тактики КТ-исследования;

2) размещение пациента на столе;

3) ввод в компьютерный томограф общих сведений (паспортные данные. Дополнительные комментарии);

4) выполнение томограммы: уточнение исходного уровня выполнения процедуры и возможного угла наклона рамы томографа, т.е. определяется план исследования;

5) выполнение серии КТ-срезов;

6) запись полученной информации на магнитный и фотоносители;

7) обработка и описание результатов сканирования.

На компьютерно-томографическое исследование без внутривенного контрастного усиления отводится 45 мин, с внутривенным контрастным усилением - 60 мин. Полученное изображение фиксируется на жесткий диск то­мографа (временное хранение), магнитную ленту, компакт-диск, рент­геновскую пленку (для длительного хранения). Фотопроцесс осущес­твляется в специальной лаборатории (минимальная площадь 12 м 2) ав­томатически при помощи проявочной машины. Архив рентгенограмм хранится в специальной комнате в несгораемых шкафах.

В день исследования пациента его основные личные (паспортные) и анамнестические данные вводятся в базу данных персонального компь­ютера, где при помощи специально созданной программы выполняется описание полученных КТ-данных. Кроме того, основные сведения - пас­портные данные, уровень КТ-исследования, предварительный диагноз, заключение по результатам КТ, учет израсходованной пленки - записы­ваются в специальные журналы. Картотека обследованных больных (паспортные данные, название медицинского подразделения, напра­вившего пациента на исследование, дата и уровень исследования, предварительный диагноз, описание КТ-данных, количество выполнен­ных снимков) хранится в базе данных персонального компьютера и ре­гулярно подвергается статистической обработке.

Компьютерная томография - один из самых современных и информативных методов диагностики, получающий сейчас все более широкое распространение. Что же такое компьютерная томография?

Принципы компьютерной томографии

Принцип работы компьютерного томографа достаточно прост. Основывается он на использовании рентгеновских лучей (X-лучей). Проходя через тело человека, рентгеновские лучи поглощаются различными тканями в разной степени. Затем X-лучи попадают на специальную чувствительную матрицу, данные с которой считываются в компьютер. Ну а современные компьютеры позволяют обработать эту информацию как угодно: нарисовать четкую "картинку" исследуемого органа, построить различные таблицы и графики.

Казалось бы, отличие от обычной рентгенографии не такое уж большое - ведь и простой рентгеновский снимок можно обработать на компьютере. Но на самом деле это не так. На рентгеновском снимке мы видим лишь накладывающиеся друг на друга "тени" всех органов, через которые прошел рентгеновский луч. А компьютерный томограф позволяет получить четкое изображение определенного среза тела. Сделав же "фотографии" нескольких таких срезов с шагом, скажем, в 1 миллиметр, мы получим очень качественное объемное, трехмерное изображение, которое позволяет увидеть в подробностях топографию органов пациента, локализацию, протяженность и характер очагов заболеваний, их взаимосвязь с окружающими тканями. Кроме того, чувствительность компьютерных томографов на порядок выше, чем обычных рентгеновских аппаратов: на рентгеновском снимке можно достаточно четко различить ткани, отличающиеся по степени проглощения X-лучей на 10-20%, а у современных компьютерных томографов этот показатель составляет 1-2%.

Где применяется компьютерная томография

Компьютерная томография может применяться для диагностики очень широкого спектра заболеваний. Первой областью, где стали активно использоваться компьютерные томографы, стала неврология и нейрохирургия. Впервые врачи получили возможность заглянуть в головной мозг живого человека - ни УЗИ, ни обычная рентгенография такой возможности не дают.

Чуть позже компьютерные томографы стали использовать для диагностики заболеваний легких и органов брюшной полости. В настоящее время компьютерная томография широко применяется также для исследования мочеполовой сферы (почки, мочевой пузырь и мочеточники, яичники, простата), костей и суставов, позвоночного столба и спинного мозга.

Вредна ли компьютерная томография? Так как метод основан на использовании рентгеновских лучей, то понятно, что при исследовании пациент получает определенную дозу излучения. Но эта доза невелика, не больше, чем при рентгенографии небольших участков, например зубов или кисти.

А вот действительно серьезный недостаток метода компьютерной томографии - это его дороговизна. Стоимость компьютерных томографов такова, что до недавнего времени приобрести их не могли себе позволить даже многие областные клинические больницы. Сейчас ситуация несколько улучшилась, но говорить о доступности этого метода обследования для всех, кто в нем нуждается, еще очень и очень рано...

Читайте подробнее.

Данный метод был впервые использован в 1972 г. Он основан на измерении и последующей обработке данных о различии ослабления рентгеновского излучения тканями, отличающимися по плотности.

КТ используют для визуализации камер сердца, крупных сосудов, перикарда и расположенных рядом тканей. На практике КТ наиболее часто используют для визуализации аорты при подозрении на расслоение аорты. Спиральная КТ имеет вращающуюся раму, которая получает изображения быстрее, чем за одну секунду. Дальнейшие разработки спиральной КТ привели к созданию мультиспиральной КТ, которая может получить до 32-64 срезов за один оборот рамы. На полученных изображениях практически исключены помехи, вызванные движением тела.

В настоящее время стала возможной неинвазивная визуализация коронарных артерий. Пространственное разрешение КТ позволяет получать изображения проксимальных частей коронарных артерий, по качеству сравнимые с обычной коронароангиографией. Коронарные обходные шунты тоже можно хорошо увидеть с помощью спиральной КТ, и в некоторых лечебных учреждениях состояния шунта оценивают с использованием именно этой технологии. Также можно определите кальцификацию коронарных артерий, что напрямую коррелирует со степенью атеросклеротического поражения. Следовательно, количественное определение кальция можно использовать для стратификации риска.

Изображения, получающиеся посредством использования метода рентгеновской компьютерной томографии, имеют определенные аналоги в истории анатомии. Следует упомянуть, что еще великий русский физиолог Н. И. Пирогов разработал и внедрил в практику метод изучения взаиморасположения органов и тканей, названный «топографической анатомией». Предложенный метод заключался в послойном иссечении замороженных тканей («ледяная анатомия») в 3 направлениях. На основе метода был издан атлас, иллюстрации в котором по сути напоминали изображения, полученные с помощью томографа.

Современные методики получения послойных изображений, разумеется, имеют массу преимуществ. Это возможность прижизненной диагностики и осуществления компьютерной реконструкции в 3 плоскостях. При помощи методик можно не только устанавливать размеры и взаиморасположение органов и тканей, но и производить изучение их структурных особенностей и ряда физиологических характеристик.

Для оценки плотности структур организма, исследуемых с помощью метода компьютерной томографии, применяется специальная градация ослабления рентгеновского излучения, называемая шкалой Хаунсфилда. Отражением данной шкалы на мониторе томографа является черно-белый спектр полученного изображения. Диапазон ослабления рентгеновского излучения составляет от -1024 до +3071, т. е. 4096 условных единиц ослабления. Средний показатель в данной шкале соответствует плотности воды, отрицательные цифры - воздуху и жировой ткани (малая плотность), а положительные цифры - мягким тканям и костям (более высокая плотность). Следует учитывать, что шкалы разных аппаратов могут отличаться между собой.

При работе с компьютерным томографом важно помнить, что «рентгеновская плотность» - относительное и усредненное понятие. Так, перенасыщенные жиром мягкие ткани могут иметь плотность, соответствующую плотности воды, что иногда затрудняет определение характера исследуемой структуры.

Неотъемлемой частью аппарата для проведения томографии является значительный по объему пакет программного обеспечения. Он дает возможность проводить весь спектр компьютерно-томографических исследований. Причем он может быть дополнен за счет узкоспециализированных программ, делающих поправки на сферу применения каждого отдельно взятого аппарата.

Коллимация рентгеновских лучей, проходящих через тело человека, позволяет получить серию аттенуированных изображений, которые с помощью компьютера формируют поперечные «срезы» объекта (обычно шаг срезов составляет 3-8 мм, что зависит от прибора, а также от клинической задачи, поставленной перед специалистом). В последнее время на смену последовательной съемке пришла методика непрерывной регистрации изображения (спиральная КТ). Контрастности тканей достигают за счет того, что ткани ослабляют рентгеновское излучение в разной степени. Всю брюшную полость можно просканировать за одну задержку дыхания. Ожирение положительно сказывается на качестве КТ (в отличие от УЗИ). Разделенная во времени съемка с введением внутривенных контрастных веществ на основе йода может проявить характерные особенности патологического процесса в артериальную и венозную фазу кровообращения или обозначить портальный венозный кровоток. Режим съемки всегда зависит от того, какой орган интересует исследователя или какова поставленная клиническая задача.

Показания для КТ при болезнях ЖКТ весьма разнообразны. К ним относят исследования при остром животе; диагностику и определение стадии злокачественных образований; оценку того, что происходит при другой патологии поджелудочной железы, поражениях билиарного тракта и печени; выявление внутрибрюшных скоплений жидкости. Отдельно обсуждают КТ-пневмоколонографию. В зависимости от анатомии места расположения и опыта специалиста под контролем КТ или УЗИ можно осуществлять прицельную биопсию патологически измененных тканей.

Противопоказаний для КТ мало. К ним относят непереносимость йода (этот вопрос следует обсудить с радиологом, так как почти всегда ценную информацию можно извлечь из КТ без контрастирования).

В КТ рентгеновский источник и детектор рентгеновского излучения, расположенные в конструкции в форме бублика, двигаются циркулярно вокруг пациента, лежащего на механизированном столе, который перемещается сквозь устройство. Обычно используются мультиде-текторные сканеры с 4-64 или более рядами детекторов, т.к. большее число детекторов позволяет сканировать быстрее и с более высоким разрешением изображений.

Данные от датчиков, по существу, представляют собой серию рентгеновских снимков, сделанных под разными углами вокруг пациента. Однако изображения не рассматриваются непосредственно, а отправляются на компьютер, который быстро реконструирует их в 2-мерные изображения (томограммы), представляющие срез тела в любой желаемой плоскости. Данные также можно использовать для построения подробного 3-мерного изображения. У некоторых КТ стол движется постепенно и останавливается при каждом сканировании. У других КТ стол во время сканирования движется непрерывно; т.к. пациент движется по прямой линии и детекторы движутся по кругу, серии изображений делаются по спирали вокруг пациента - отсюда и термин «спиральная КТ».

Эти же принципы томографических изображений можно применять к радиоизотопному сканированию, при котором датчики для испускаемого излучения окружают пациента, а вычислительная техника преобразует данные датчиков в томографические изображения; примеры - однофотонная эмиссионная КТ (ОФЭКТ) и ПЭТ.

Лучевая нагрузка при проведении КТ области живота велика (эквивалентна выполнению 500 рентгеновских снимков грудной клетки или 3,3 годам воздействия фонового излучения), поэтому в отношении молодых людей и больных, нуждающихся в повторных исследованиях, всегда необходимо учитывать возможные альтернативные подходы. Проведения КТ следует избегать при беременности, особенно в I триместре.

ПЭТ - лучевой метод получения изображения. Используют фармакологические препараты с включением радиоактивных элементов с коротким временем полураспада, что позволяет оценить различные аспекты функции сердца в разных областях:

• Общая и локальная функция левого желудочка.
• Кровоток в миокарде.
• Метаболизм миокарда: метаболизм глюкозы и жирных кислот, потребление кислорода.
• Фармакология: Р-адренергические и мускариновые рецепторы симпатическая иннервация, миокардиальный АПФ (ангиотензин-превращающий фермент) и рецепторы ангиотензина II.
• Экспрессия генов миокарда.

Клиническое применение

Определение жизнеспособности миокарда. Основное клиническое применение в кардиологии ПЭТ - определение жизнеспособности миокарда у больных ИБС со сниженной функцией левого желудочка, которая может быть улучшена путем выполнения хирургической или чрескожной коронарной реваскуляризации. Показано, что ПЭТ имеет высокую чувствительность при прогнозировании восстановления функции левого желудочка после реваскуляризации, а также позволило понять основные механизмы развития дисфункции левого желудочка у пациентов с ИБС.

По сравнению с простой рентгенографией томографические срезы КТ дают более пространственную детализацию и позволяют лучше различать уплотнения мягких тканей. Так как КТ предоставляет гораздо больше информации, она предпочтительнее обычной рентгенографии для получения изображений большинства тканей головного мозга, головы, шеи, позвоночника, груди и брюшины. Трехмерные изображения поражений могут помочь хирургам планировать операцию. КТ является наиболее точным исследованием для обнаружения и локализации камней в мочевом пузыре.

КТ может быть сделана с или без внутривенного вливания рентгеноконтрастного вещества. Неконтрастная КТ используется для обнаружения острого кровоизлияния в мозг, камней в мочевом пузыре, узлов в легких, а также для определения переломов костей и других скелетных аномалий.

Контрастные вещества, вводимые орально или иногда ректально, применяются для визуализации органов брюшной полости; иногда, чтобы расширить нижний отдел желудочно-кишечного тракта и сделать его видимым, используется газ. Контрастное вещество в желудочно-кишечном тракте помогает отличить желудочно-кишечный тракт от окружающих структур. Стандартное контрастное вещество, вводимое перорально, производится на основе бария, но при подозрении на прободение кишечника или когда высок риск аспирации, следует применять низкоосмолярное йодированное контрастное вещество.

Исследовательское применение

Значительное количество параметров, доступных исследованию при помощи ПЭТ, позволяет оценить многие аспекты функции сердца и предоставить сведения о механизмах работы сердца при различных заболеваниях. Это исследование позволяет также оценить механизмы лечебного действия при используемых и внедряемых терапевтических методиках. Приведем ряд примеров:

• Кровоток в миокарде и микроциркуляция: ИБС, гипертрофическая кардиомиопатия, аортальный стеноз, синдром X.
• Метаболизм в миокарде и энергетический обмен в сердце: ишемическая кардиомиопатия, дилатационная кардиомиопатия.
• Автономная функция сердца.

Вариации

Виртуальная колоноскопия. После введения газа в прямую кишку через гибкий резиновый катетер малого диаметра, выполняется КТ всей толстой кишки. Виртуальная колоноскопия производит 3-мерные изображения толстой кишки высокого разрешения, которые в некотором роде имитируют результаты оптической колоноскопии. Эта техника может показать полипы толстой кишки и поражения слизистой оболочки толстой кишки размером до 5 мм. Это альтернатива обычной колоноскопии.

КТ внутривенной пиелографии или урографии. Вводится внутривенно контрастное вещество. Процедура дает детальные изображения почек, мочеточников и мочевого пузыря. Она является альтернативой обычной внутривенной урографии.

КТ легочной ангиографии. После быстрой болюсной инъекции контрастного вещества быстро выполняются изображения в виде тонких срезов, в то время как контрастное вещество делает артерии и вены непрозрачными. Усовершенствованные методы компьютерной графики применяются для удаления изображения окружающих мягких тканей и обеспечения высокодетального изображения кровеносных сосудов, аналогичного обычной ангиографии.

Недостатки

На долю КТ приходится наибольшая доза диагностического радиационного облучения всех пациентов в целом. Если выполняются многочисленные сканирования, общая доза облучения может быть высокой, подвергая пациента потенциальному риску (см. гл. «Принципы рентгеновской визуализации. Опасности ионизирующего излучения»). Пациентам, у которых периодически наблюдаются камни в мочевыводящих путях или перенесшим серьезные травмы, скорее всего надо делать многократное КТ-сканирование. Всегда следует учитывать соотношение риска радиационного облучения и преимущества обследования.

В некоторых КТ применяют внутривенное контрастное вещество, вызывающее определенный риск. Если барий вытекает из сосудов в ткани за пределами просвета желудочно-кишечного тракта, он может вызвать серьезное воспаление; при вдыхании барий может вызвать тяжелую пневмонию. Барий может также затвердеть и сгуститься, потенциально способствуя развитию непроходимости кишечника. Гастрографин более безопасен, но контрастное вещество и снимки желудочно-кишечного тракта, которые он делает, не так хороши.

Стол КТ не подходит для очень тучных пациентов.

Сравнение позитронно-эмиссионной томографии с другими радионуклидными методами обследования сердца (гамма-камера, SPECT)

Преимущества:

• Короткое время полураспада радиоактивных препаратов.
• Возможность повторных исследований с небольшим интервалом.
• Более качественное пространственное разрешение.
• Возможность качественной оценки накопления радиоактивного препарата в органе позволяет численно определить физиологические параметры.
• Циклотрон располагается в том же учреждении, где проводится исследование.

Недостатки:

• Дорогой метод.
• Ограниченный доступ.
• Преимущественное использование в научных работах.

За последнее десятилетие МРТ сердца показала себя как важный метод исследования в диагностике и лечении сердечно-сосудистых заболеваний.

Методика:

• Используют сигналы, излучаемые протонами (ионы водорода присутствуют в большом количестве в живых организмах, так как значительная часть тела человека состоит из воды).
• При использовании магнитного поля протоны выстраиваются параллельно (большинство) и перпендикулярно полю с результирующим вектором между ними.
• Результирующий вектор изменяется при использовании разных типов короткого радиочастотного излучения.
• При прекращении этого вторичного излучения вектор возвращается к исходной позиции и высвобождает энергию в виде радиоволн.
• Существуют две формы восстановления сетчатого вектора - продольная и поперечная.

МРТ не требует ионизирующего излучения и позволяет получить множественные «срезы» сердца. МРТ используют для исследования разных органов, в том числе для визуализации аорты и расположения крупных сосудов, изучения камер сердца при врождённых пороках. Данные можно получать, обрабатывая сигнал, отражающийся от движущейся крови. Есть специальные алгоритмы и программы, показывающие скорость, наличие регургитации крови, стеноза клапанов. Также доступно проведение анализа движений стенки сосуда. Так, например, стенка левого желудочка легко визуализируется при МРТ, в то время как при ЭхоКГ её визуализировать сложнее.

Значительную роль играет МРТ при оценке жизнеспособности миокарда. Можно увидеть области гипоперфузии при сканировании в динамике на фоне введения контрастного вещества (например, гадолиния). При этом ишемию видно намного лучше, чем при использовании технологий ядерной медицины, что позволяет производить более точный подбор пациентов, которым требуется реваскуляризация.

Виды магнитно-резонансного исследования

1. Спин-эхо используют для оценки морфологии. Ткани организма, имеющие разную плотность, отличаются, текущая кровь отображается в темном цвете.
2. Гоадиент-эхо используют для исследования шунтов, поражений клапанов, крупных сосудов и оценки функции левого желудочка. Поток крови (т.е. поток протонов) вдоль магнитного градиента имеет магнитные векторы с фазой, изменяющейся пропорционально скорости потока, что позволяет проводить оценку динамических нарушений. Использующиеся более слабые различия по плотности тканей отображают поток крови в виде сигнала высокой интенсивности.

Использование магнитно-резонансной томографии сердца

Перечень возможностей МРТ постоянно расширяется:

• Врожденные заболевания сердца. Полезно при исследовании сложных пороков сердца и крупных сосудов (анатомия и гемодинамика).
• Функция желудочков. Особенно важно для определения систолической и диастолической функции левого и правого желудочков и выявления их опухолей. Полезно в определение эффективности нового метода лечения.
• Заболевания аорты. Не уступает чреспищеводной ЭхоКГ и КТ в диагностике острого расслоения аорты. Отлично зарекомендовала себя в описательной анатомии расслоения аорты (источник, протяженность, объем поражения), особенно у пациентов с предшествующими заболеваниями аорты и операциями на аорте. При синдроме Марфана проведение ряда последовательных исследований позволяет выявить прогрессирование аневризмы. Внутристеночная гематома, бляшки.
• Заболевания клапанов сердца. Основными методами диагностики при данных заболеваниях остаются чреспищеводная ЭхоКГ и катетеризация сердца. Более широко начинают использовать МРТ как метод с улучшенным отношением чувствитепьность/специфичность.
• Кардиомиопатии. Выявляет морфологические признаки и позволяет провести оценку гемодинамики. При гипертрофической обструктивной кардиомиопатии данный метод позволяет выявить фиброз и нарушения перфузии. МРТ - один из методов диагностики аритмогенной кардиомиопатии правого желудочка.
• Опухоли сердца и заболевания перикарде. Необходимо для оценки как первичного, так и метастатического опухолевого поражения сердца. Дает возможность определить локализацию и внесердечное распространение. Последовательное градиент-эхо позволяет оценить васкуляризацию опухоли. МРТ - наиболее предпочтительный метод диагностики заболеваний перикарда и выявления выпота в полости перикарда.

Магнитно-резонансная томография сердца

Преимущества:

• Быстрые последовательные изображения.
• Клинические признаки дополняют анатомическую, гемодинамическую и функциональную информацию при одинаковых снимках.
• Неинвазивная методика (при диагностическом исследовании) в сравнении с ангиографией, чреспищеводной ЭхоКГ.
• Высокое пространственное разрешение в сравнении с ЭхоКГ, КТ.
• Нет ионизирующего облучения в сравнении с ангиографией и т.д.

Недостатки:

• Клаустрофобия - вызывается узким закрытым пространством внутри томографа.
• Недостаток адекватного наблюдения - электрическое искажение затрудняет применение данного метода у больных с нестабильной гемодинамикой, для которых как раз полезна точность МРТ сердца. Данный недостаток можно преодолеть при использовании специальных широких пластин (для мониторинга, кислородотерапии и т.д.), которые позволяют изолировать металлическое/электрическое оборудование.
• Высокие затраты и отсутствие центров, проводящих МРТ. Необходимы высокие начальные финансовые затраты. Тем не менее данный метод исследования начинают широко использовать в клинической практике.

Металлические протезы остаются некоторой проблемой при проведении МРТ. Ферромагнетизм (свойство металлов притягиваться магнитным полем) сначала относился к железным конструкциям и их свойству притяжения в магнитном поле. Однако другие металлы также сильно магнетичны: кобальт, диспрозий, гадолиний и никель. Сплавы, содержащие данные металлы, в какой-либо степени будут обладать магнетизмом. Большинство протезов человека не являются сильными магнетиками, так как используемые для их создания сплавы железа содержат различные примеси для увеличения прочности и усиления антиоксидантных свойств.

Возможность повреждений при магнитно-резонансной томографии и наличии металлических предметов

Существует три основных механизма развития повреждений:

• Ударное повреждение. Связано с дополнительным оборудованием (баллоны с кислородом, зажимы, ножницы и т.д.), которое находится в помещении МРТ. Сильное магнитное поле притягивает металлические предметы через комнату с явными последствиями. Поэтому все металлические предметы должны быть удалены из помещения МРТ или необходимо использовать безопасное оборудование.
• Имплантированные протезы. Повреждение может возникнуть из-за внутреннего движения металлических протезов. Вероятное движение зависит от магнетических свойств протезе и сдерживания его движения окружающими тканями. Таким образом, бедренный протез имеет меньшую вероятность стать причиной повреждений, чем внутричерепная артериальная клипса.
• Электрический ток. МРТ вызывает электрические ток в аппаратуре, способной к электропроводности, что приводит к накаливанию и термической травме. Примеры такого оборудования - провода кардиостимулятора, проводники, катетеры для катетеризации легочной артерии.

Оборудование и безопасность при проведении магнитно-резонансной томографии

• Коронарные стенты.

Существует теоретический риск термического повреждения, а также риск внутреннего движения. Однако клинические исследования показали безопасность применения МРТ у данной группы больных.

• Другие сосудистые стенты.

Соответствуют риску при коронарных стентах (производители часто рекомендуют ожидать от 6 до 52 ч после имплантации).

• Проводники.

Могут вызвать термические повреждения (новые МРТ-проводники отличаются безопасностью для магнитно-резонансного исследования).

• Протезные клапаны, кольца.

Все клапаны проявили себя безопасными, включая ранние баллонные и коробчатые клапаны.

• Искусственный водитель ритма и имплантированный дефибриллятор сердца.

Существует опасность движения, термической травмы и электрического торможения импульсации. Использование МРТ связано с увеличением смертности. В настоящее время их использование не рекомендовано, однако рекомендации могут измениться при использовании новых (современных) томографов высокой надежности.

• Внутрисердечные катетеры.

Полиуретановые и поливинилхлоридные безопасны. Прочие с наличием металлических частей (например, катетеры, плавающие в легочной артерии) могут быть причиной термического повреждения и небезопасны.

• Интрааортальный баллонный насос и насос левого желудочка.

Небезопасны из-за возможности термического повреждения, внутреннего движения или механических неисправностей.

• Провода для электрокардиографа.

Стандартные металлические провода опасны в связи с ожогами (могут быть тяжелыми). Новые углеродно-основные магнитно-резонансно совместимые отведения отвечают всем требованиям безопасности.

• Стернальные швы, перикардиальные пошаговые швы.

Безопасны, но являются источниками артефактов

Спиральная компьютерная томография

Метод заключается в параллельном осуществлении постоянного вращения источника излучения вокруг тела обследуемого и постоянного поступательного движения стола, на котором размещается пациент, вдоль продольной оси сканирования. В отличие от более раннего метода - последовательной компьютерной томографии - скорость движения стола с пациентом может изменяться по мере надобности. Увеличение скорости движения пропорционально увеличивает площадь сканируемой области тела. Данная технология позволяет существенно сократить время исследования и снизить степень облучения обследуемого.

Многослойная компьютерная томография

Многослойная компьютерная томография - более совершенная методика. При ней рентгеновское излучение принимается несколькими рядами детекторов и используется объемная форма пучка рентгеновского излучения. Несомненные преимущества по сравнению со спиральной компьютерной томографией - это улучшение временного и пространственного разрешения вдоль продольной оси, увеличение скорости сканирования, а следовательно, уменьшение времени обследования. Так же к достоинствам этого метода относят существенное улучшение контрастного разрешения, увеличение обследуемой зоны и уменьшение степени облучения пациента.

Главным недостатком метода компьютерной томографии была и остается относительно высокая степень лучевой нагрузки на обследуемого человека, хотя с развитием технологий ее удалось существенно уменьшить.

Для улучшения визуального отличия органов друг от друга, а также различения нормальных и патологических структур в организме используются разнообразные методики контрастного усиления. В процессе этих исследований пациенту вводятся перорально либо внутривенно йодсодержащие препараты. В 1-м случае достигается максимальное контрастирование полых органов пищеварительного тракта. При внутривенном введении ренгеноконтрастных препаратов можно объективно оценить характер и степень накопления контрастного вещества тканями и органами пациента. Внутривенное контрастное усиление зачастую дает возможность уточнить характер обнаруженных патологических изменений, в том числе новообразований, и зафиксировать те из них, которые крайне сложно обнаружить в ходе стандартного исследования.

Компьютерная томография, как и другие методы исследования, имеет определенные показания. В качестве скринингового теста данная методика применяется при головных болях, черепно-мозговых травмах, не сопровождавшихся потерей сознания, при периодическом возникновении обморочных состояний, а также для исключения диагноза «рак легкого». Для экстренной диагностики компьютерная томография применяется при тяжелых травмах, наличии подозрений на кровоизлияние в мозг, повреждение крупного сосуда или на острые повреждения паренхиматозных органов. Для плановой диагностики компьютерная томография используется относительно редко, в целях окончательного подтверждения диагноза. В ряде случаев некоторые врачебные манипуляции, в частности пункции, также выполняют под контролем компьютерной томографии.

Для получения изображения на мониторе размером 200 х 200 пикселей система вычисления включает в себя 40 000 линейных уравнений.

Существует ряд противопоказаний к проведению этого исследования. Так, применение данного метода без использования рентгеноконтрастного вещества не допускается в периоде беременности и при высокой массе тела больного (максимальной для конкретного прибора).

С контрастным веществом данное исследование не проводится при индивидуальной непереносимости рентгено-контрастного препарата, почечной недостаточности, тяжелой форме сахарного диабета, беременности, патологиях щитовидной железы и миеломной болезни.

На сегодняшний день наиболее инновационным подходом в исследовании организма является рентгеновская компьютерная томография, которая позволяет наиболее точно и эффективно определить место поражения, а также структуру любого человеческого органа или ткани.

Точная диагностика заболеваний всегда была ключевым моментом во врачебной практике. Ведь без определения диагноза зачастую практически невозможно назначить компетентное лечение. Производители современной медицинской техники усиленно работают в этом направлении. С каждым годом методы и средства диагностирования становятся наиболее продвинутыми и точными.

Принцип работы компьютерной томографии и ее главные отличия от иных методов диагностики

Изобретение в свое время стало прорывом в диагностике различных заболеваний. Однако прогресс не стоит на месте. Эволюция затронула не только человека, но и все приборы и технику, связанную с ним. Следующим прорывом, который повлиял на медицинскую отрасль и мир в целом, стало изобретение компьютера. Совместив и усовершенствовав оба этих мировых изобретения, производители медицинского оборудования предоставили миру аппарат, который стал отправной точкой для развития целой медицинской отрасли. В тот момент получила свое начало рентгеновская компьютерная томография или сокращенно РКТ.

Принцип работы компьютерной томографии (КТ) основывается на применении все тех же рентгеновских лучей. Однако структура работы устройства имеет несколько отличий. Виной этому различная структура обоих аппаратов и их функциональные возможности.

Рентген формирует изображение в единичный момент воздействия пучком лучей на организм, которые полностью пронизывают человека и тем самым воспроизводят картину его органов. Это изображение, как правило, двумерно, и на нем нельзя распознать отдельные ткани или органы. Лишь общую суть и протекание процессов возможно вычленить из этой картинки.

КТ основана на длительном анализе исследуемого объекта. Принцип ее работы заключается в последовательном непрерывном низкочастотном облучении определенного участка. Процесс этот производится, как правило, в неподвижном состоянии, что может вызвать некоторые сложности для пациента, связанные с длительным временем обездвиживания. Однако эти вторичные неудобства являются необходимой мерой для получения точного, а, главное, верного диагноза. Попеременно проходя через тело человека, лучи возвращаются в специальный приемник, который анализирует их и выводит результаты исследований на экран компьютера. Визуальное отображение, полученное таким способом, является детальным и четким, поскольку полностью отображает ткани, кости и даже сосуды исследуемого участка. Это изображение является отличным помощником при составлении верного диагноза.

Преимущества компьютерной томографии

В более технологически развитых странах Европы или Америки КТ входит в состав обязательного ежегодного медицинского осмотра. У нас же эта процедура относится к разряду дорогостоящих. Что влечет использование устаревших моделей аппаратуры и рентгеновских устройств в поликлиниках и больницах. Лишь специализированные и в большинстве случаев платные клиники могут похвастаться наличием аппарата КТ. Однако при всех недостатках медицинского обслуживания в нашем государстве лучшим решением все-таки является использование компьютерной томографии, даже если придется вложить материальные средства в этот способ диагностики. К неоспоримым преимуществам такого метода исследований относятся:

• высокая точность визуальной картинки;
• абсолютная безболезненность процедур;
• низкий уровень радиационного излучения;
• широкий спектр применения аппарата.

Все эти положительные стороны существенно выделяют КТ по сравнению с другими методами диагностики, которые не дают столь четкого понятия процессов, протекающих в исследуемом участке. Что позволяет более детально и четко определить характер проблемы и выбрать способ ее нейтрализации.

Предосторожности к применению компьютерной томографии

Как и любой другой прибор, оснащенный рентгеном, КТ имеет ряд противопоказаний, которые можно назвать предосторожностями или своеобразными ограничениями. К ним относятся:

• беременность;
• возраст до 16 лет;
• повышенная чувствительность к радиоактивному фону.

Женщины, особенно пребывающие в первом триместре беременности, должны обязательно сообщать врачу о своем положении. Лишь он может определить целесообразность проведения процедур и степень опасности для здоровья женщины.

Детский организм постоянно меняется вследствие своего непрерывного роста, что может стать проблемой для проведения диагностики. Доза радиации, как бы ничтожна она ни была, для детского неокрепшего организма может стать существенным испытанием. Поэтому врачи крайне редко, лишь в особых случаях назначают проведение КТ детям до 16 лет.

Некоторые взрослые также имеют повышенную чувствительность к воздействию радиации. Выражается это в ухудшении их самочувствия и головокружении, в особо серьезных случаях возможна потеря сознания и рвота. Но беспокойство этот вызывать не должно, поскольку все эти симптомы проходят сами собой.

В целом КТ не имеет противопоказаний и может проводиться практически всем людям. Единственным исключением являются беременные женщины и дети, которые выделяются в отдельную категорию.

Основные виды компьютерной томографии

Компьютерная томография также имеет свое разделение по типу конструкции устройств и их воздействию на организм человека. На сегодняшний день выделяют два основных вида КТ:

• спиральный метод;
• многослойный метод.

Метод спиральной компьютерной томографии заключается в том, что аппарат синхронно перемещает по спирали источник . В это время плоскость, на которой расположены датчики, тоже движется, что создает непрерывное воздействие на определенный участок.

Врач может задавать параметры вращения и его скорость. Чем выше эти показатели, тем большая площадь подвергается исследованию, что делает возможным ускорение исследований и влияет на степень облучаемости объекта.

Многослойная компьютерная томография — это усовершенствованный метод спирального анализа, который позволяет более детально изучить объект и воспроизвести полученные при этом данные с особой четкостью. Конструкция этого прибора такова, что принимающие датчики выстроены в несколько рядов на поверхности устройства. При помощи подобного устройства существует возможность отслеживать процессы, протекающие в организме в данный момент. Кроме того, с помощью этого аппарата можно просканировать сразу весь орган лишь за один проход томографа.