Принцип метода рентгеновской компьютерной томографии
В 1886 году, на следующий год после открытия Вильгельмом Рентгеном «икс-лучей», знаменитый изобретатель Томас Эдисон публично заявил, что намерен получить первый рентгеновский снимок «живого мозга». Однако уже через несколько недель работы великому ученому пришлось признать свою неудачу — ему так и не удалось создать технологию, позволяющую рентгеновским лучам «заглянуть внутрь» плотной структуры костей черепа, сохранив данные о мягкой ткани мозга. Такой возможности человечеству пришлось подождать до конца следующего века, пока в 1972 году не был предложен метод компьютерной томографии.
Сегодня компьютерная томография считается сравнительно простым, доступным и повсеместно используемым диагностическим методом.
Принцип получения изображений
Компьютерная томография базируется на рентгеновском излучении и его детектировании. Это особый вид электромагнитного излучения, которое способно проходить через непрозрачные для обычного света среды. Нужно помнить, что это излучение:
- ослабляется в среде (тканях) тем больше, чем плотнее среда, сквозь которую они прошли;
- имеет непрямой ионизирующий эффект, то есть отрыв электронов от атомов вещества, через которое проходит рентген-излучение, что и обуславливает лучевую нагрузку на пациента при исследовании;
Линию, по которой проходит рентген-излучение от излучателя к детектору, как правило называют осью х, линию, которая проходит, проще говоря, от «право» к «лево» для пациента — осью у, а линию «верх-низ» пациента, то есть толщину среза — осью z.
В современном компьютерном томографе рентгеновская трубка совершает спиральное вращение вокруг тела пациента в аксиальной плоскости, постоянно генерируя излучение. Если точнее, трубка вращается по кругу, и одновременно с этим непрерывно смещается вперед или назад стол с пациентом.
В традиционных пошаговых томографах происходит цикл «вращение — шаг стола — вращение».
При этом пучок излучения сформирован в виде тонкого веера — широкий по оси у, узкий по оси z. Проходя сквозь тело пациента, рентгеновское излучение ослабляется соответственно плотности ткани, через которую оно прошло, затем попадает на детекторы и регистрируется.
Детекторы в современных КТ-аппаратах расположены в несколько рядов, причем наружный ряд шире, чем внутренний. Это позволяет многократно регистрировать излучение от каждого среза, получая более точные данные и сокращая время исследования. В наиболее распространенных на сегодня типах томографов может быть от 4 или 16 до 320 рядов детекторов, как в представленном фирмой Toshiba в 2007 году AQUILION ONE. Когда Вы слышите термин «16-срезовый КТ», имеется ввиду именно количество рядов детекторов. Детекторы могут быть расположены дугой напротив излучателя и вращаться одновременно с трубкой (томографы 3-го поколения), а могут быть неподвижными и занимать всю окружность, в то время как вращается только рентгеновская трубка (4-е поколение томографов).
А дальше начинается именно то, за что Аллан Кормак и Годфри Хаунсфилд получили Нобелевскую премию в 1979 году: на основе имеющихся данных о том:
- какое количество излучения покинуло рентгеновскую трубку;
- какое количество излучения зарегистрировалось детекторами;
- и где находилась трубка и детекторы в каждый момент времени происходит реконструкция и построение изображений с помощью итеративных алгоритмов.
Для реконструкции используются данные от каждого луча, который проходил через выбранное поле обзора от трубки до детектора. Коэффициент ослабления для каждой точки изображения рассчитывают с помощью усреднения значений ослабления для всех лучей, пересекающих эту точку. Полученные таким образом данные называют исходными, или «сырыми». Эти необработанные данные уже представляют изображения срезов, отображенные в оттенках серой шкалы, однако нуждаются в дальнейшей обработке.
Шкала Хаунсфилда
Во время реконструкции изображения каждому пикселю приписывается числовое значение, выраженное в единицах ослабления, или единицах Хаунсфилда, которое определяется тем, насколько ослабляется луч, проходя через данный воксель (единицу объема) — проще говоря, эта шкала показывает примерную плотность вещества.
Само изображение среза, каким мы увидим его на экране, получается благодаря тому, что каждый пиксель будет отображен каким-то оттенком серого в зависимости от плотности вокселя и настроек окна. Шкала Хаунсфилда начинается со значения –1000 HU (hounsfield unit) для воздуха, значение 0 HU задано для воды, жир занимает значения от –120 до –90 HU, нормальная ткань печени — 60–70 HU, кровь — 50–60, костная ткань — 250 и выше. Верхний предел шкалы колеблется от +1000 до более чем +3000 для разных томографов. Программы-просмотрщики КТ-изображений всегда имеют возможность вычислить среднюю плотность выделенной области, ведь отличить разницу в 10–15 HU «на глаз» трудно, но разница эта может быть значима, например, для диагностики жирового гепатоза, степени накопления новообразованием контраста и т. д.
Для визуальной оценки КТ-изображений важны настройки окна. Дело в том, что человеческий глаз не способен различить несколько тысяч оттенков серого, и, чтобы различить близкие по значению плотности, но все же разные структуры, изображение рассматривают в определенном окне. Например, ширина костного окна — 2000 HU, уровень — 500 HU. Это значит, что структуры плотностью 500 HU отобразятся на экране в виде средне-серого цвета, значениям 500 HU до –500 HU будут присвоены оттенки от средне- до очень темно-серого, а структуры плотностью ниже –500 будут отображены слишком темными, чтобы четко их дифференцировать. Структуры плотность выше 1500 HU будут, соответственно, слишком светлыми.
Но вернемся к полученным в результате первичной алгебраической обработки данным. Если перевести «сырые» данные в изображения, то они получатся нерезкими и с размытыми контурами, поэтому для дальнейшей обработки применяют математическую фильтрацию с усилением контуров (конволюцию).
Кернель, или ядро конволюции заложено в протоколе исследования и обработки данных, однако радиолог может менять его по своему усмотрению, задав более «жесткий» или «мягкий» кернель. Например, для сред с высоким естественным контрастом (ткань легкого, костные структуры) применяют жесткий кернель, для органов брюшной полости (низкий естественный контраст) — мягкий. Есть возможность применить разный кернель конволюции к одному и тому же массиву сырых данных, например, после сканирования головы пациента с подозрением на черепно-мозговую травму создать одну серию изображений с жестким кернелем для четкой визуализации костей черепа, а вторую — с мягким кернелем, на ней будут хорошо визуализированы ткани мозга и мозговых оболочек. Каждая серия анализируется радиологом отдельно.
Еще один важный параметр реконструкции изображения — толщина среза. Его минимальное значение определено параметрами сканирования (проще говоря, толщиной луча). Тонкие срезы используются там, где нужно визуализировать множество мелких контрастных структур — например, при томографии височной кости. Однако чем тоньше срезы, тем больше время сканирования и лучевая нагрузка на пациента.
Для дальнейшей удобной работы с полученными после первичной обработки исходными данными в КТ применяют инструменты постпроцессинга. Наиболее частые — это мультипланарная реконструкция (MPR), позволяющая из аксиальных сканов построить коронарные и саггитальные изображения.
Проекция максимальной интенсивности (MIP) строится таким образом: для каждой координаты XY представлен только пиксель с наивысшим номером Хаунсфилда вдоль оси z, так что в одном двумерном изображении наблюдаются все самые плотные структуры в данном объеме. MIP используют для визуализации костных структур или контрастированных сосудов.
Другой метод — 3D-рендеринг, позволяющий восстановить из исходных данных, подходящих по определенный критерий (чаще всего это также структуры наивысшей плотности — кости и кровь, содержащая контрастное вещество) трехмерную модель. Работая на станции, радиолог может рассматривать модель со всех сторон и «отрезать» лишние фрагменты изображений. Одним из видов 3D рендеринга является виртуальная эндоскопия — технология, позволяющая вывести в трехмерном изображении полый орган (чаще всего проводят виртуальные колоноскопию и бронхоскопию). Это исследование не заменяет реальной скопической процедуры, но может предоставить дополнительные данные или помочь в планировании реальной процедуры.
4D-рендеринг широко используется в основном для КТ-исследования сердца. Для этой технологии необходим томограф с возможностью синхронизировать сканирование и сердечный ритм пациента; используются томографы 4-го поколения либо мультисрезовые томографы с количеством детекторов от 64 и выше. Сканирование проводится в разные фазы сердечного цикла, затем из полученных изображений строится последовательность 3D-моделей, по очереди соединенных в «фильм», позволяющий отследить изменения во время сердечного цикла.
Для большинства исследований в КТ используют контрастные вещества (КВ) — вещества, содержащие йод и повышающие значения плотности среды, в которой находятся. В настоящее время выделяют ионные и неионные, мономерные и димерные йодсодержащие рентгеноконтрастные средства. Ионные КВ имеют повышенную осмолярность и в настоящее время не рекомендованы для парентерального контрастирования из-за высокой частоты побочных эффектов. Ионные КС могут быть использованы для перорального контрастирования, сиалографии (контрастирования слюнных желез) и т.д.
Существуют различные методики КТ-исследования с помощью контрастного препарата.
«Классическая» многофазная КТ предполагает введение сравнительно большого (обычно от 70 до 120 мл) контрастного средства со скоростью 3–4 мл/с. За этим следует несколько сканирований нужной области в определенные моменты времени — фазы. Например, исследование печени при подозрении на новообразование чаще выполняется в нативную (бесконтрастную), артериальную (контрастное вещество преимущественно в артериях, 15–40 с от начала введения), портовенозную (КВ в системе портальной вены и печеночных венах, 55–60 с) и отсроченную, или паренхиматозную (несколько минут после введения КВ) фазы. Полученные изображения позволяют не только оценить анатомию сосудов органа, но и дифференцировать найденные образования по характеру накопления КВ.
Образование активно накапливает контраст и в артериальную фазу «светится» интенсивнее остальной паренхимы, а в венозную и отсроченную фазы контраст «вымывается» и образование выглядит менее плотным или таким же по плотности, как и остальная паренхима? Вероятно, это гиперваскулярная опухоль или метастаз. Не накапливает контраст (или накапливает в пределах 10 HU) и выглядит гиподенсным во всех фазах? Скорее всего, это киста.
Учитывая накопление КВ в определенных фазах, характер этого накопления, а также размеры, расположение и структуру образования, рентгенолог делает предположение о характере образования. Внутривенное контрастирование используется также для проведения КТ-ангиографии.
Перфузионная КТ используется чаще всего для диагностики нарушений мозгового кровообращения и нарушений перфузии миокарда, а также для оценки раннего ответа на химиотерапию. Эта методика позволяет отграничить зону некроза от пенумбры — зоны обратимой ишемии. Перфузионная КТ может быть выполнена на любом мультиспиральном компьютерном томографе, однако, чем больше он имеет детекторов, тем большую зону можно охватить при сканировании. Начальным этапом выполнения перфузионной КТ является нативное сканирование для исключения геморрагии, а также для выявления иной патологии головного мозга. Перфузионная КТ выполняется после внутривенного болюсного введения 40–50 мл контрастного препарата и 2030 мл физиологического раствора со скоростью 5 мл/с. После внутривенного болюсного введения контрастного препарата выполняются многократные сканирования на одном или нескольких уровнях, следующие друг за другом с минимальными промежутками времени или при непрерывной работе рентгеновской трубки. Общая длительность перфузионного исследования составляет около 1 минуты. Для получения графика контрастного усиления (зависимость плотности в единицах Хаунсфилда от времени) для каждого воксела в зоне интереса необходимо зарегистрировать множественные фазы и находить зоны, где скорость кровотока и времени транзита контрастного препарата не соответствуют объему кровотока, что и будет показателем обратимой ишемии.
Можно выделить несколько основных факторов, затрудняющих чтение томограммы:
- бывает сложно «узнать» анатомические структуры, рассматривая их на аксиальных срезах;
- затруднять чтение могут также артефакты (чаще встречаются артефакты от движения и от присутствия металлических объектов);
- эффекты частного объема.
О последних поговорим подробнее.
Один срез на экране представляет собой плоскостное изображение, построенное из пикселей. Однако нужно помнить, что одному пикселю на экране соответствует трехмерный воксель в реальной жизни и толщина этого вокселя соответствует толщине среза.
Допустим, в срез попала структура, которая на всей толщине среза имеет приблизительно одинаковую ширину, например, сосуд. В данном случае проблем не возникает, и структура будет иметь на сканах четкие контуры.
Но что, если срез пришелся на край позвонка? В воксель попала часть позвонка и часть межпозвоночного диска. Они имеют разную плотность и немного разные размеры. Полученные от вокселей данные суммировались, и в результате на скане появляется структура с нечеткими контурами, плотность которой представляется средней между плотностью позвонка и диска.
Еще один пример: округлой формы образование или лимфоузел. При сканировании в срез попадает часть лимфоузла, остальное — окружающая жировая клетчатка. На скане мы увидим нечеткую округлую структуру, а если захотим измерить ее плотность, значения будут средними между реальной плотностью узла и плотностью жира.
Если структура имеет коническую форму и сужается «в срезе», она также будет иметь нечеткие контуры. Примером может служить размытость контуров почки в области полюсов на томограммах. Такая же размытость появится, если, например, сосуд «делает поворот» в срезе.
Исходя из сказанного, можно дать несколько советов врачу или студенту, который осмелился открыть диск с КТ-исследованием пациента (или сесть за рабочую станцию радиолога) и проанализировать его самостоятельно:
- Пользуйтесь атласами посрезовой и специальными атласами КТ- и МРТ-анатомии наряду с обычными анатомическими атласами;
- Не анализируйте только аксиальные срезы: откройте в просмотрщике несколько окон и прослеживайте интересующую Вас структуру на аксиальных, сагиттальных и корональных срезах одновременно;
- Внимательно проанализируйте изображения, используя разные настройки окна, чтобы хорошо изучить структуры разной плотности; вы увидели образование легкого в «легочном» окне? Изучив его, перейдите в «костное» окно, чтобы выявить возможные метастазы в костные структуры;
- Также внимательно изучите исследование в разных фазах контрастирования; некоторые образования могут иметь схожую с окружающей тканью плотность на бесконтрастных сканах и выделяться только после введения контраста;
- Узнайте, проводилось ли пациенту контрастное исследование до проведенного КТ? Возможно, он проходил рентгеноскопию с применением сульфата бария, и увиденные вами ярко светящиеся области в просвете кишечника — это остатки бариевой взвеси; пациенту проводилось КТ с внутривенным контрастированием накануне? Контрастное вещество может оставаться в мочевыводящих путях (время его выведения зависит от используемого препарата и функции почек), а в случае экстравазации контрастного средства — в мягких тканях пациента;
- Держите в памяти тот факт, что больной во время исследования лежит на спине. Поэтому, например, жидкость в плевральной полости не собирается в плевральных синусах, а «растекается» по нижней стенке плевральной полости;
- Будьте внимательны, проводя денситометрию: помните, что в срез может попадать не только интересующая Вас структура, особенно, если эта структура небольших размеров из-за эффектов частного объема. Всегда измеряйте плотность в нескольких разных областях органа; проводите денситометрию только на бесконтрастных сканах (или сравнивайте показатели денситометрии на при нативном и контрастном исследовании; в этом случае следите, чтобы показатели были взяты из одной области). Интерпретировать результаты денситометрии также следует с осторожностью: жидкость высокой плотности в плевральной полости может быть кровью, транссудатом, гноем, смесью крови и экссудата и т. д; повышение плотности ткани печени — следствием цирротических изменений, диффузной формы злокачественного образования, а может быть и следствием нарушения обмена веществ, например, в виде отложений меди при болезни Вильсона-Коновалова.
А потому — главное правило: оценивайте изменения комплексно. Отмечайте не только изменение плотности, но и форму, объем, структуру органа; положение, форму, распространенность, контуры и структуру найденного образования и паттерн контрастного накопления. Сопоставляйте обнаруженные изменения с данными анамнеза и лабораторных исследований пациента. И помните, что любой метод имеет ограничения.
Компьютерная томография (КТ, МСКТ, РКТ) — диагностический метод, позволяющий посредством рентгеновского излучения получить послойное изображение внутреннего строения организма в аксиальной плоскости с последующей возможной многоплоскостной (мультипланарной) обработкой изображения.
Магнитная резонансная томография (МРТ, ЯМРТ) — диагностический метод, основанный на явлении ядерного магнитного резонанса, позволяющий получить послойное изображение внутреннего строения организма в различных плоскостях.
Этот пост рассчитывается как маленькая шпаргалка в помощь. Громадный объем работы, используемых знаний и навыков не всегда позволяет лечащему врачу запомнить все диагностические нюансы. Как врачу рентгенологу, мне неоднократно приходилось и приходится сталкиваться с необоснованным назначением врачом-клиницистом того или иного вида исследования, что в последующем также приводит к непониманию происходящего пациентом. Внешне аппараты и получаемые изображения выглядят схожими, а области исследования зачастую одни и те же.
Начнем, пожалуй, с основ — с физики.
Рентгеновское излучение — вид электромагнитных волн, находящихся в волновом спектре между ультрафиолетом и гамма-излучением.
В компьютерном томографе существует кольцевая часть — гентри, в которой расположена рентгеновская трубка и напротив нее несколько рядов детекторов. Стол с пациентом продвигается через апертуру гентри, где вращаются трубка и детекторы. Поскольку движение стола непрерывное поступательное, воображаемый рисунок движения рентгеновского луча формирует спираль, а несколько рядов детекторов — много спиралей (мультиспиральная КТ, МСКТ). Проходя через высокоплотные структуры, рентгеновское излучение задерживается тканями, и чем более плотная структура, тем меньше остаточного излучения достигнет детектора. Полученные данные о «долетевших» до детекторов фотонах обрабатываются компьютером, и строится изображение в аксиальной плоскости. Эти изображения далее анализирует рентгенолог: измеряет плотность интересующих структур (в единицах Хаунсфилда, Hounsfield unit, HU), строит различные реконструкции изображений в специализированном вьюере (просмотрщике, viewer), на основе них структурирует описание и делает заключение.
Ядерный магнитный резонанс — физическое явление, отображающее переориентацию магнитных моментов ядер вещества в магнитном поле, эта возможность энергетического перехода с одного уровня на другой и составляет основу ядерного магнитного резонанса.
В томографе генерируется постоянное магнитное поле, однако величина его намеренно изменяется использованием градиентных катушек для различных частей тела. Катушка транслирует радиоволны различной частоты и принимает сигналы, полученные в ответ.
При исследовании пациент помещается на столе томографа в постоянном магнитном поле. Атомы водорода в организме реагируют на магнитное поле и выравнивают свой магнитный момент. Во время сканирования через катушки транслируются радиоволны различной частоты. Подаваемые радиоимпульсы заставляют вращаться протоны с определенной частотой. При прекращении подачи радиоимпульса атомы водорода высвобождают накопленную энергию. Детекторы на катушке измеряют эту энергию, полученные данные уже анализирует компьютер и строит МР-изображения.
Поскольку организм человека в большей степени состоит из воды, резонна калибровка аппарата на атомы водорода (их наибольшее число в природе), соответственно органы и ткани, содержащие в своей структуре больше жидкости, визуализируются отчетливей (мягкие ткани), а дифференцировка и детализация содержащих мало жидкости костей при МРТ снижена, что замечательно компенсируется КТ.
Исходя из физических основ методов и формируются отличия. КТ — менее затратный технически метод, техническое обслуживание магнитного томографа требует больше физических и финансовых затрат, отсюда и разница в стоимости исследования.
КТ, вследствие воздействия ионизирующего излучения, не рекомендуется проходить часто, а во избежание отрицательных эффектов и вовсе противопоказана при беременности.
МРТ для организма не имеет отрицательных последствий, и ее часто назначают в акушерской практике, но пациентам, содержащим в своем теле металлические фрагменты (шовный материал, металлоконструкции на основе парамагнетиков), а также искусственные водители ритма, выполнение МРТ строго противопоказано. Также нежелательно выполнение МРТ при боязни закрытого пространства, ведь необходимо достаточно длительное время без движения находиться в закрытом контуре магнита.
Также оба метода позволяют проводить сканирование с использованием контрастных средств, вводимых внутривенно. Это дает возможность оценить характер имеющихся объемных образований (по динамике изменения плотности или интенсивности сигнала), сосудистое русло, просветы желчевыводящих протоков (при магнитно-резонансной холангиопанкреатографии, МР-ХПГ).
Назначать контрастирование необходимо с осторожностью, учитывая риски возникновения аллергических реакций, а в случае с йодсодержащими контрастными веществами — возможность развития у пациента почечной недостаточности и тиреотоксического криза в случае имеющейся гиперфункции щитовидной железы.
Таблица 1 | Сравнительные характеристики КТ и МРТ
В финале хотелось бы пожелать своим коллегам взвешенно принимать решение о назначении каждого из видов диагностики, ведь это здорово сэкономит силы и время вам, вашему пациенту и диагносту.
Компьютерная томография (КТ, компьютерная аксиальная томография, КАТ) - медицинское рентгенологическое исследование позволяющее получить рентгеновское изображение внутренних органов. Рентгеновские лучи проходят сквозь тело человека, а компьютерная система формирует изображение как поперечных слоев (срезов) так и продольных.
На иллюстрации показаны рентгеновские снимки легких, полученные при проведении компьютерной томографии. Слева (А) - продольное (фронтальное) сечение, справа (В) - поперечное (аксиальное) сечение. На схеме показан ход лучей, фронтальный (С) и поперечный (D) (аксиальный)
КТ vs МРТ
Основные различия между КТ и МРТ:
- При КТ используются рентгеновские лучи, при МРТ - магниты и радиоволны.
- В отличие от МРТ при КТ не видны сухожилия и связки.
- МРТ подходит для исследования спинного мозга.
- КТ подходит при обнаружении злокачественных опухолей, пневмонии, патологии на рентгенографии грудной клетки, кровотечении в головном мозге, особенно после травм.
- Опухоль головного мозга четче видна на МРТ.
- Компьютерная томография позволяет быстрее выявить разрывы и повреждения внутренних органов, поэтому она может быть более подходящей при обследовании пациента после травмы.
- Сломанные кости и позвонки четче видны на КТ.
- КТ лучше показывает легкие и органы в грудной полости между легкими.
КТ в СПБ
О контрастировании при проведении компьютерной томографии
Прежде чем говорить о контрастном усилении рентгеновских изображений, нужно обозначить, что такое рентгенпозитивность и рентгеннегативаность.
Рентгенпозитивными органами, тканями или образованиями мы называем те структуры, которые хорошо видны на рентгеновском изображении. Лучшим примером рентгенпозитивности являются костные структуры.
Рентгеннегативными органами, тканями или образованиями мы называем те структуры, которые на рентгене не видны. Лучшим примером рентгеннегативности является кровь.
Чтобы увидеть то чего не видно (или видно недостаточно хорошо), в медицине используются рентгеноконтрастные вещества. Они позволяют увидеть не только плохо видимые структуры, но и их взаимное соотношение. Иллюстрации, демонстрирующие преимущество контрастирования в компьютерной томографии, смотрите ниже.
К сожалению, очень часто приходится сталкиваться с тем, что врачи, проводящие компьютерную томографию, прямо или косвенно отговаривают пациентов от контрастирования.
Отказ от необходимого контрастирования приводит либо к ошибкам в диагнозе, либо к необходимости повторных исследований, что, соответственно, ведет к дополнительным финансовым и временным тратам.
Боль в спине и компьютерная томография
Как и в случае с головной болью, роль медицинской визуализации (к которой относится и КТ) при болях спине переоценена.
В ряде исследований показано, что обследование, проведенное при первичном обращении, в целом никак не повлияло на тактику лечения. Ни прогноз, ни исходы не улучшились. Во всех исследованиях выявлялись случайные находки, не имеющие медицинского смысла и последствий, которые не улучшали качество жизни пациентов.
Насколько компьютерная томография вредна для здоровья
Доза облучения при МСКТ головы, одного сустава, костей (одна зона) - 0,9-2 м3в, что приравнивается к полугодовому воздействию природного фона. То есть за пол года без всяких процедур вы получаете точно такую же дозу облучения.
- Доза облучения при МСКТ одного отдела позвоночника - 1,5-4 м3в = воздействию природного фона в течение года.
- Доза облучения при МСКТ органов грудной клетки - 2,9-9 м3в, КТ органов брюшной полости - 3,1-9,7 м3в = природный фон за 1,5-2 года
- Доза облучения при МСКТ органов малого таза - 4,3-15 м3в = природному фону за 2-3 года.
Из-за лучевой нагрузки нерациональное, самостоятельное и частое использование компьютерной томографии запрещено. Это обследование лучше всего делать по назначению врача, и не чаще, чем один раз в 6 месяцев.
Как делается компьютерная томография
В ходе компьютерной томографии человек находится в центре сканера на специальном столе, а вокруг располагаются комплексы излучателей и датчиков. В входе скрининга они двигаются внутри кольца Гентри и позволяют исследовать ткани под углом в 360 градусов. Как правило, одно вращение длится не больше трех секунд. Пучки рентгеновского излучения проходят сквозь пациента. В зависимости от сканируемых тканей, они ослабляются в разной мере. Когда рентгеновское излучение начинает усиливаться, сигналы преобразуются в цифровые коды и попадают в компьютер. После цикла вращения все собранные данные оказываются в его памяти, и начиняется процедура создания трехмерных реконструкций органов и тканей.
Томографы электро-лучевые
Основная часть современных аппаратов КТ основана на работе рентгеновского излучения. Однако в отделения кардиологии, как правило, используют томографы электро-лучевые. В них применяется электронно-вакуумное излучение. Такие устройства дополнены кардио-синхронизаторами. Они дают возможность выполнить точнейшую оценку состояния главной сердечной мышцы в определенные фазы ее работы. Кроме того, врач сможет оценить фракции выброса крови, выяснить объем сердечных камер, рассчитать диастолический, систолический объем и прочее.
Для чего и как используется компьютерная томография в медицине
Компьютерная томография позволяет получить изображения:
- мягких тканей
- органов малого таза
- кровеносных сосудов
- легких
- головного мозга
- брюшной полости
- костей
КТ часто оказывается предпочтительным способом диагностики многих видов злокачественных опухолей (рак печени, легких и поджелудочной железы).
Визуализация позволяет врачу подтвердить наличие опухоли, ее, размер, местонахождение и степень поражения близлежащих тканей.
КТ головы может предоставить важную информацию о головном мозге - зафиксировать кровотечение, расширение артерий или опухоль.
КТ может выявить опухоль в брюшной полости и любое увеличение размеров или воспаление в близлежащих внутренних органах. КТ “видит” травмы селезенки, почек и печени.
Поскольку компьютерная томография обнаруживает патологически измененные ткани, она полезна для планирования областей лучевой терапии и биопсии и может предоставить важную информацию о состоянии сосудов и кровотоке.
Это помогает врачу оценить состояние костей, плотность костной ткани и состояние позвоночника пациента.
КТ также может предоставить важную информацию о травмах кистей, стоп пациента и других костных структур. На КТ хорошо видны даже мелкие кости и окружающие их ткани.
Компьютерная томография и беременность
Любая женщина, которая подозревает у себя возможную беременность, должна заранее сообщить об этом своему врачу, поскольку есть риск, что рентгеновские лучи могут нанести вред плоду. Хотя, ссылаясь на Американскую коллегию рентгенологов (American College of Radiography), Американская ассоциация специалистов по лечению беременных (American Pregnancy Association, APA) отмечает, что «ни одна диагностическая рентгенограмма не приводит к достаточной дозе облучения чтобы вызвать неблагоприятные последствия у развивающегося эмбриона или плода».
Тем не менее, APA отмечает, что КТ не рекомендуется женщинам, «если польза явно не перевешивает риск».
КТ и грудное вскармливание
Если в период лактации женщине необходимо внутривенно ввести йодсодержащее рентгеноконтрастное вещество, ей следует временно прекратить кормить ребенка грудью, поскольку это вещество может попасть в грудное молоко.. Возобновить лактацию можно через 24 часа после процедуры.
Мультиспиральная компьютерная томография
Среди самых современнейших приборов стоит выделить компьютерные томографы с датчиками, расположенными в ряд. Такие многорядные аппараты называются мультиспиральными компьютерными томографами. Их конструктивное отличие от обычного спирального томографа заключается в том, что напротив источника излучения находятся сразу несколько датчиков, а не один. На исследование с помощью такого аппарата тратится меньше времени, и контрастность изображения получается более высокой. У мультиспиральной КТ имеется сканер с 2-мя источниками, который дает возможность получать снимки движущихся объектов, например, сердца.
различия КТ и рентгена
Прототипом компьютерной томографии является рентген. В том и другом виде диагностики принцип получения изображения основывается на особенностях прохождения лучей сквозь различные ткани тела. Костная ткань поглощает излучение полностью, поэтому на снимке выглядит белой, мягкие ткани, частично его задерживающие – серыми, а прослойки воздуха – черными. Разница между этими видами обследования заключается в том, что благодаря компьютерным технологиям стало возможным создать 3D изображения. КТ представляет собой послойное рентгеновское изучения человеческих тканей не с одной точки, как при рентгене, а с различных ракурсов. Для этого сканирование проводят вокруг пациента с разных точек. В процессе диагностики и рентгеновское излучение, и датчики перемещаются и действуют синхронно. Именно поэтому получаются разные проекции изучаемой области. Компьютерные томографы имеются разных типов. В зависимости от этого человек может проходить обследование не только в горизонтальном положении, а также вертикальном или наклонном.
При компьютерной томографии врач не ограничивается получением данных только лишь одного среза, как это происходит при рентгене. Чтобы картина была полной, он выполняет больше таких срезов, как правило, от 16 до 500. Создаются срезы на небольшом расстоянии друг от друга, всего в несколько миллиметров. Чтобы лучше рассмотреть обследуемый участок, выполняются дополнительные обзорные снимки. На такой рентгенограмме фиксируются все уровни проводимой диагностики.
Подготовка к компьютерной томографии
- Провел осмотр пациента;
- Назначил нужный вид КТ;
- Написал направление и уточнил протокол обследования - нативная, с контрастом, КТ ангиография.
Как правило, в назначении указывается тип томографии, особенности ее проведения, область сканирования. Кроме того, врач прописывает в направлении предварительный диагноз пациента и фокус обследования.
Если компьютерная томография будет проводиться на органах брюшной полости, малого таза и желудочно-кишечного тракта, то в течение двух дней до исследования стоит отказаться от продуктов и препаратов, которые вызывают метеоризм и повышенное газообразование. Лучше в это время перейти на легкую диету.
Подробнее:
Перед самой процедурой пациента попросят снять часы, очки, кольца, цепочки и прочие аксессуары. После этого обследуемому предложат лечь на специальный стол. Пациенту нужно быть готовым к тому, что во время сканирования врач попросит не глотать или на время задержать дыхание.
Конусно-лучевые исследования на низкодозных КТ
Конусно-лучевые исследования отличаются мгновенностью проведения. Благодаря этому факту человек получает минимум облучения. Такой томограф необходим для прицельного сканирования небольшого объекта. Как правило, его применяют в травматологии, стоматологии или ортопедии. Чаще всего низкодозную КТ назначают детям.
Побочное действие от контраста
Применение контрастного вещества может вызвать аллергию (0,5% случаев), а также боль, вздутие живота, нарушение стула. Если эти симптомы не проходят в течение суток, нужно обратиться за помощью в медицинский центр, где Вам делали компьютерную томографию. Введение контраста иногда вызывает тошноту, поэтому, в качестве подготовки к КТ с контрастом пациента просят прекратить прием пищи за 2 часа до контрастирования. Так снижается риск рвоты и тошноты.
Рентгеновское излучение. Цифры и факты
- Рентгеновские лучи - это естественный тип излучения, то есть в обычной жизни мы подвергаемся рентгеновскому облучению.
- В среднем человек получает облучение, равное 3 миллиЗивертам в год (мЗв - единица поглощенной энергии ионизирующего излучения).
- Рентгеновское излучение - канцероген.
- Преимущества рентгеновского излучения в медицине значительно перевешивают любые потенциальные негативные последствия.
- КТ дает наибольшую дозу рентгеновского излучения по сравнению с другими рентгеновскими методами исследования (например, обычной рентгенографией или флюорографией)
- В рентгеновских лучах кости кажутся белыми, а газы - черными (см. иллюстрацию ниже)
Что такое компьютерная томография - принцип метода
Обследование осуществляется на специальном высокотехнологичном оборудовании - спиральном компьютерном томографе. Функционирует аппарат на основе возможностей человеческих тканей воспринимать рентгеновские лучи. Каждая ткань поглощает их с разной интенсивностью и разной скоростью. По данным затухания или ослабления пучков рентгеновского излучения компьютер способен строить изображения исследуемой области. Далее из них программа может создавать трехмерные реконструкции органов и тканей, которые врачи могут развернуть и рассмотреть под различными ракурсами.
С помощью современного мультиспирального компьютерного томографа можно исследовать очень небольшие анатомические структуры, всего несколько миллиметров в диаметре. Уровень детализации и качество обследования зависит от срезовых возможностей аппарата. Чем больше срезов может делать установка за оборот кольца, тем точнее будут реконструкции.
О вреде компьютерной томографии
При всей своей эффективности КТ как диагностический метод исследования с использованием ионизирующего излучения имеет свои нежелательные стороны, связанные с этим методом как прямо, так и косвенно.
Вот доза облучения, которую получает пациент, при проведении компьютерной томографии:
Диагностическая процедура
Обычные эффективные дозы (мЗв)
Эквивалентный период естественного фонового облучения
Дополнительный риск развития онкологического заболевания с летальным исходом в течение жизни на одно обследование
Конечности и суставы (кроме тазобедренного сустава)
1 на несколько миллионов
Зубы (одна прикусная рентгенограмма)
1 на несколько миллионов
Зубы (панорамный снимок)
1 на 2 миллиона
Грудная клетка (один снимок в задне-передней проекции)
Шейный отдел позвоночника (шея)
Грудной отдел позвоночника
Поясничный отдел позвоночника
Внутривенная урограмма (почки и мочевой пузырь)
Пассаж бариевой взвеси
КТ грудной клетки
КТ брюшной полости/ таза
Считается, что 0,4% всех злокачественных новообразований в США вызывается излучением, полученном при КТ. При этом в 2007 году в США было выполнено 62 миллиона компьютерных томографий.
Риски значительно возрастают у детей и у людей пожилого возраста.
К сожалению, в реальной практике наблюдается избыточное назначение компьютерной томографии. Кроме того, пациенты часто сами себе назначают этот вид исследования. Приведем следующие примеры:
Головная боль и компьютерная томография
В диагностике обычной головной боли роль компьютерной томографии сильно переоценена. Но при этом редкому пациенту с частными головными болями не назначается и не проводится данная процедура. Во время одного из научных исследований в специализированной клинике головной боли врачи отобрали 373 человека из нескольких тысяч пациентов учреждения. У отобранных людей наблюдались симптомы требующие, по мнению врачей-специалистов, проведения компьютерной томографии.
В итоге из более, чем 300 человек, проблемы были найдены всего у четырех пациентов. У трех пациентов найденные проблемы не были связаны с головной болью и не требовали каких-либо вмешательств. Лишь у одного человека выявилась устранимая проблема, связанная с головной болью.
Спиральная компьютерная томография
На сегодняшний день большинство медицинских учреждений Санкт-Петербурга оборудовано спиральными компьютерными томографами. В таком аппарате во время процедуры излучатели идут по спирали. Благодаря такой работе сканирование происходит очень быстро. Спиральная компьютерная томография отличается от КТ тем, что стол с пациентом постоянно находится в движении, а трубки рентгеновского излучения постоянно вращаются. Это дает возможность получать множественные снимки и в разы увеличить точность диагностики.
У меня клаустрофобия: могу ли я делать КТ?
Пациент с клаустрофобией должен заранее сообщить об этом своему врачу или рентгенологу. В таком случае пациенту могут назначить инъекцию успокоительного. Это позволит ему пройти обследование максимально комфортно.
КТ (компьютерная томография) - это неинвазивный способ обследования внутренних органов и тканей с использованием рентгеновских лучей. Слово «томография» состоит из двух слов. Первое «tomos», что переводится как «слой», второе «graphо», что означает «писать». Таким образом, томография – это не что иное, как послойное изучение тканей человека. Слово компьютерная означает, что обработка результатов осуществляется компьютером.
Бесплатная консультация о диагностике
Если сомневаетесь, запишитесь на бесплатную консультацию.
Или проконсультируйтесь по телефону
Как делается компьютерная томография - видео
Цель компьютерной томографии
Исследование при помощи компьютерной томографии назначают в следующих случаях:
- Травма головы, позвоночника;
- Судороги и обморочные состояния;
- Эхинококковые кисты;
- Нарушение работы сосудов;
- Костные деструкции;
- Переломы и вывихи;
- Заболевания органов дыхания;
- Заболевания органов брюшной полости;
- Заболевания органов малого таза;
- Подозрение на опухоль и онкопоиск.
Для чего нужно сделать компьютерную томографию
Исследования при помощи современного компьютерного томографа дают возможность выявить:
- Наличие опухоли;
- Метастатические очаги;
- Костные деструкции;
- Абсцессы внутренних органов;
- Очаги некроза;
- Сосудистые аномалии;
- Изменения в головном мозге и черепе;
- Воспалительные заболевания внутренних органов.
Вредна ли компьютерная томография
Чтобы исследовать организм, в современной медицине применяют разные виды лучей:
- Ионизирующие, что облучают человека. К ним относят рентген.
- Неионизирующие. Это электромагнитные волны и ультразвук. Они не облучают пациента.
Обследование на мультиспиральном компьютерном томографе сопряжено с лучевой нагрузкой на организм, поэтому не может считаться совершенно безопасным. Уровень облучения зависит от:
- модели томографа;
- зоны обследования;
- срезовости установки.
Как работает компьютерная томография
Генератор рентгеновского излучения испускает лучи, которые, проходя через тело человека, улавливаются специальным детектором. Во время прохода лучи теряют часть энергии.Чем плотнее орган, тем больше энергии теряется. На основании разницы между исходной энергией луча и энергией луча, прошедшей через тело, компьютерная система создает изображение, которое затем изучает врач-рентгенолог.
В классическом компьютерном томографе серия изображений формируется путем “покадровой” съемки. Рентгеновский луч проходит сквозь тело пациента, фиксируется детектором, подвергается компьютерной обработке, после чего пациент смещается по отношению к источнику излучений и формируется следующий срез.
Врач сам задает шаг, через который формируется срез. В зависимости от целей исследования шаг может составлять и один миллиметр, и даже один сантиметр.
Сегодня существует дополнительная технология - т.н. мультиспиральная компьютерная томография (МС КТ), где в дополнение к поперечному лучу используется луч спиральный. Это позволяет сформировать практически непрерывное изображение.
Представьте себе, что вы можете в деталях рассмотреть ломтик хлеба, не разрезая сам хлеб. Это и есть компьютерная томография.
Отличия МРТ или КТ
КТ и МРТ – эта два совершенно разных вида диагностики. При МРТ нет ионизирующего излучения. Принцип работы магнитно-резонансного томографа основывается на явлении ядерного магнитного резонанса, когда под воздействием электромагнитного поля атомы водорода в клетках начинают совершать колебательные движения. Кроме того, магнитно-резонансная томография позволяет более эффективно определить воспалительные процессы, новообразования в мягких тканях и головном мозге, поскольку в этих тканях высокое содержание воды, а значит, можно получить хороший эффект резонанса, от которого и зависит высокая контрастность изображений.
Компьютерное исследование незаменимо при выявлении патологий и аномалий в костной ткани, легких и бронхов. Компьютерная томография лучше всего показывает состояние костей, органов дыхания и полых органов, например, кишечника, желудка, мочевого пузыря.
Что лучше выбрать - МРТ или КТ, должен определять лечащий врач. В своем суждении он будет основываться на первичном диагнозе, цели обследования и состоянии здоровья пациента.
Мы расскажем о самом методе, ответим на вопросы как делается КТ, как проходит процедура и какие плюсы имеет. В случае возникновения дополнительных вопросов, вы можете найти интересующую вас информацию на сайте, задать вопрос в чате или позвонить в наш колл-центр.
Мы с радостью ответим на ваши вопросы!
Что такое компьютерная томография?
Компьютерная томография (КТ) - медицинское рентгенологическое исследование, позволяющее получить послойное изображение внутренних органов. Рентгеновские лучи проходят через человеческое тело, а компьютер формирует изображение тонких срезов.
На изображении показаны снимки легких, полученные в ходе проведения компьютерной томографии. 1 - продольное (фронтальное) сечение, 2 - поперечное (аксиальное) сечение.
На схеме 3 показан ход лучей.
Рентгеновское излучение
Рентгеновские лучи - это естественный тип излучения. В повседневной жизни мы регулярно подвергаемся рентгеновскому облучению. Поглощенная энергия ионизирующего излучения измеряется в миллиЗивертах (мЗв). По статистике, человек за год получает облучение, равное 3 мЗв. Рентгеновское излучение является канцерогеном, то есть в процессе накопления в организме человека может вызывать появление злокачественных опухолей, поэтому исследования необходимо проходить по показаниям, строго по направлению врача.
Как делают КТ
Генератор рентгеновского излучения испускает лучи, которые, проходя через тело человека, теряют некоторую часть своей энергии и улавливаются специальным детектором. Чем плотнее орган, через который проходит излучение, тем больше энергии теряется. Основываясь на разнице между начальной энергией луча и энергией луча на выходе, компьютерная система генерирует изображение, которое затем изучает врач-рентгенолог.
Компьютерный томограф формирует серию изображений путем “послойной” съемки. Рентгеновский луч проходит сквозь тонкий слой тела человека, которое во время сканирования постепенно перемещается перпендикулярно оси вращения рентгеновской трубки, на выходе из тела человека ослабленное рентгеновское излучение фиксируется детектором. Таким образом, после компьютерной обработки массива полученных данных за одно сканирования получается множество тонких срезов исследуемой части тела.
В зависимости от цели обследования, врач самостоятельно регулирует толщину и интервал среза (шаг).
Технология, которая позволяет сформировать практически непрерывное изображение с помощью дополнительного спирального луча называется мультиспиральная компьютерная томография (МСКТ).
Назначение КТ
Компьютерная томография используется для получения изображений:
- костей;
- мягких тканей;
- кровеносных сосудов;
- грудной клетки;
- головного мозга;
- органов брюшной полости;
- органов малого таза.
Зачастую компьютерная томография является предпочтительным методом диагностики многих видов злокачественных опухолей (рак легких, почек, печени, поджелудочной железы).
Визуализация позволяет определить наличие опухоли, ее размер, границы, локализацию и степень поражения близлежащих тканей.
КТ головы предоставляет важную информацию о головном мозге – с ее помощью можно зафиксировать кровотечение, расширение артерий или травмы черепа.
КТ органов брюшной полости помогает выявить наличие опухоли, определить увеличение размеров или воспаление в близлежащих внутренних органах. На КТ отчетливо видны травмы селезенки, почек и печени.
Важность КТ невозможно переоценить в рамках планирования биопсии и лучевой терапии.
Метод позволяет дать оценку состоянию костей, позвоночника и плотности костной ткани.
КТ позволяет получить важную информацию о травмах кистей, стоп и других костных структур. На снимках отчетливо видны даже мелкие кости и окружающие их ткани.
Как проводится исследование
В течение определенного периода до исследования пациенту необходимо воздержаться от приема пищи и, возможно, даже - жидкости.
Непосредственно перед процедурой в большинстве случаев пациенту нужно раздеться до нижнего белья, снять все ювелирные украшения и надеть халат, который чаще всего предоставляет медицинский центр.Если больница халат не предоставляет, то пациент должен быть одет в свободную одежду без металлических элементов.
Некоторым пациентам, возможно, нужно принять рентгеноконтрастное вещество.Иногда контрастное вещество вводится в виде клизмы или инъекции.
Если у пациента есть аллергия на рентгеноконтрастное вещество об этом необходимо заранее сообщить врачу. Некоторые лекарства могут уменьшить аллергические реакции на контрастные вещества.
Во время исследования пациент должен лечь на движущийся диагностический стол, который вдвигается в компьютерный томограф, имеющий форму пончика.
В большинстве случаев на диагностическом столе пациент лежит на спине лицом вверх. Но иногда может потребоваться лечь на живот лицом вниз или на боку.
После одного рентгеновского снимка стол слегка сдвигается, и аппарат делает еще один снимок и так далее. Для получения наилучших результатов пациент должен сохранять максимально возможную неподвижность.
Во время проведения исследования в комнате не должно быть никого, кроме пациента. Двустороннюю связь между рентгенологом и пациентом обеспечивает переговорное устройство. Исключение составляют лишь дети. Их сопровождающий может быть рядом с пациентом, но на нем должен быть надет свинцовый фартук, который предотвращает негативное влияние облучения.
КТ снимки
Как только процедура реконструкции окончена, программы компьютера выводят на экран сформированное изображение. Кости на снимках выглядят в белом цвете, газ и воздух – в черном, а все остальные ткани в серых оттенках разной интенсивности. Данные представляются в виде схем, которые способны отражать миллиметровые слои изучаемой ткани. Это и есть КТ-картина.
После того, как снимок получен, врач начинает изучать изображение, обрабатывать информацию. Для этого он использует возможности увеличения или уменьшения снимка, выделяет интересующую его область, устанавливает размеры органа, визуализирует опухоли. Рассмотрев внимательно томограмму, врач способен отличить здоровые ткани от абсцессов, опухолей, метастазов и кист.
Кроме того, полученные данные позволяют узнать плотность тканей. Для этого специалисту необходимо выбрать «окна плотности» или диапазон плотности. На томограмме появится шкала. Единицы Хаунсфилда, в которых измеряют плотность, будут выведены на экран. Что касается точности томографа, то он позволяет увидеть даже самые мельчайшие отклонения. Если плотность ткани отличается на 0,4%, то томограф зафиксирует этот показатель. Для сравнения: обычный рентген позволяет получить результат при отклонении плотности на 15-20%.
При необходимости снимок можно распечатать в любой момент. Для этого применяется фотопленка или запись на электронном носителе - диск, флешка, USB. Обычно итогом спиральной компьютерной томографии становится: заключение, диск, протокол исследования. Их пациент может забрать в тот же день или на следующий день.
Виды компьютерных томографов
Для получения диагностических данных применяются разные способы исследования:
- КТ с контрастным веществом;
- КТ с 2-мя источниками излучения;
- Мультиспиральная компьютерная томография;
- КТ-ангиографическая диагностика;
- Конусно-лучевые исследования.
Когда нельзя делать компьютерную томографию
Исследование при помощи компьютерного томографа противопоказано:
- при беременности на любом сроке;
- детям младшего возраста (до 7 лет);
При проведении КТ с контрастом кормящим мамам после обследования 2 дня не стоит кормить грудью младенца. За это срок контрастный состав полностью выйдет из тела пациентки, и не возникнет угроза интоксикации ребенка через молоко матери.
Зоны компьютерной томографии
Компьютерная томография фото
Что такое Компьютерная томография с контрастом
Чтобы четкость полученного снимка была более контрастной, при обследовании могут применять специальное вещество – контраст. Контрастирование позволяет обеспечить максимальную насыщенность снимку. Контраст вводят внутривенно или применяют перорально. Все зависит от того, какую ткань или орган необходимо обследовать. В качестве контрастного препарата чаще всего применяют йодосодержащие составы, поэтому КТ обследования с контрастом противопоказаны пациентам с индивидуальной непереносимостью йода, при почечной недостаточности и некоторых патологиях щитовидки.
Читайте также: