Что такое компьютерная томография, в каких случаях назначается и как проводится. Компьютерная томография - принцип работы Для получения изображения в компьютерной томографии используется

Компьютерная томография

Компьютерный томограф

Компью́терная томогра́фия - метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта, был предложен в 1972 году Годфри Хаунсфилдом и Алланом Кормаком , удостоенными за эту разработку Нобелевской премии . Метод основан на измерении и сложной компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями.

Компьютерная томография (КТ) - в широком смысле, синоним термина томография (так как все современные томографические методы реализуются с помощью компьютерной техники); в узком смысле (в котором употребляется значительно чаще), синоним термина рентгеновская компьютерная томография , так как именно этот метод положил начало современной томографии.

Рентгеновская компьютерная томография - томографический метод исследования внутренних органов человека с использованием рентгеновского излучения.

Появление компьютерных томографов

Первые математические алгоритмы для КТ были разработаны в 1917 году австрийским математиком И. Радоном (см. преобразование Радона). Физической основой метода является экспоненциальный закон ослабления излучения , который справедлив для чисто поглощающих сред. В рентгеновском диапазоне излучения экспоненциальный закон выполняется с высокой степенью точности, поэтому разработанные математические алгоритмы были впервые применены именно для рентгеновской компьютерной томографии.

Предпосылки метода в истории медицины

Изображения, полученные методом рентгеновской компьютерной томографии, имеют свои аналоги в истории изучения анатомии . В частности, Николай Иванович Пирогов разработал новый метод изучения взаиморасположения органов оперирующими хирургами, получивший название топографической анатомии . Сутью метода было изучение замороженных трупов, послойно разрезанных в различных анатомических плоскостях («анатомическая томография»). Пироговым был издан атлас под названием «Топографическая анатомия, иллюстрированная разрезами, проведёнными через замороженное тело человека в трёх направлениях». Фактически, изображения в атласе предвосхищали появление подобных изображений, полученных лучевыми томографическими методами исследования. Разумеется, современные способы получения послойных изображений имеют несравнимые преимущества: нетравматичность, позволяющая проводить прижизненную диагностику заболеваний; возможность аппаратной реконструкции однократно полученных «сырых» КТ-данных в различных анатомических плоскостях (проекциях), а также трёхмерной реконструкции; возможность не только оценивать размеры и взаиморасположение органов, но и детально изучать их структурные особенности и даже некоторые физиологические характеристики, основываясь на показателях рентгеновской плотности и их изменении при внутривенном контрастном усилении.

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

Поколения компьютерных томографов: от первого до четвёртого

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

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

Во 2-м поколении КТ аппаратов использовался веерный тип конструкции. На кольце вращения напротив рентгеновской трубки устанавливалось несколько детекторов. Время обработки изображения составило 20 секунд.

3-е поколение компьютерных томографов ввело понятие спиральной компьютерной томографии. Трубка и детекторы за один шаг стола синхронно осуществляли полное вращение по часовой стрелке, что значительно уменьшило время исследования. Увеличилось и количество детекторов. Время обработки и реконструкций заметно уменьшилось.

4-е поколение имеет 1088 люминесцентных датчиков, расположенных по всему кольцу гентри . Вращается лишь рентгеновская трубка. Благодаря этому методу время вращения сократилось до 0,7 секунд. Но существенного отличия в качестве изображений с КТ аппаратами 3-го поколения не имеет.

Спиральная компьютерная томография

Спиральная КТ используется в клинической практике с 1988 года , когда компания Siemens Medical Solutions представила первый спиральный компьютерный томограф. Спиральное сканирование заключается в одновременном выполнении двух действий: непрерывного вращения источника - рентгеновской трубки , генерирующей излучение, вокруг тела пациента , и непрерывного поступательного движения стола с пациентом вдоль продольной оси сканирования z через апертуру гентри. В этом случае траектория движения рентгеновской трубки, относительно оси z - направления движения стола с телом пациента, примет форму спирали.

В отличие от последовательной КТ скорость движения стола с телом пациента может принимать произвольные значения, определяемые целями исследования. Чем выше скорость движения стола, тем больше протяженность области сканирования. Важно то, что длина пути стола за один оборот рентгеновской трубки может быть в 1,5–2 раза больше толщины томографического слоя без ухудшения пространственного разрешения изображения.

Технология спирального сканирования позволила значительно сократить время, затрачиваемое на КТ-исследование и существенно уменьшить лучевую нагрузку на пациента.

Многослойная компьютерная томография (МСКТ)

Многослойная («мультиспиральная») компьютерная томография с внутривенным контрастным усилением и трёхмерной реконструкцией изображения.

Многослойная («мультиспиральная», «мультисрезовая» компьютерная томография - МСКТ) была впервые представлена компанией Elscint Co. в 1992 году . Принципиальное отличие мсКТ томографов от спиральных томографов предыдущих поколений в том, что по окружности гентри расположены не один, а два и более ряда детекторов. Для того, чтобы рентгеновское излучение могло одновременно приниматься детекторами, расположенными на разных рядах, была разработана новая - объёмная геометрическая форма пучка. В 1992 году появились первые двухсрезовые (двухспиральные) МСКТ томографы с двумя рядами детекторов, а в 1998 году - четырёхсрезовые (четырёхспиральные), с четырьмя рядами детекторов соответственно. Кроме вышеотмеченных особенностей, было увеличено количество оборотов рентгеновской трубки с одного до двух в секунду. Таким образом, четырёхспиральные мсКТ томографы пятого поколения на сегодняшний день в восемь раз быстрее, чем обычные спиральные КТ томографы четвертого поколения. В -2005 годах были представлены 32-, 64- и 128-срезовые МСКТ томографы, в том числе - с двумя рентгеновскими трубками. Сегодня же в некоторых клиниках уже имеются 320-срезовые компьютерные томографы. Эти томографы, впервые представленные в 2007 году компанией Toshiba, являются новым витком эволюции рентгеновской компьютерной томографии. Они позволяют не только получать изображения, но и дают возможность наблюдать почти что «в реальном» времени физиологические процессы, происходящие в головном мозге и в сердце ! Особенностью подобной системы является возможность сканирования целого органа (сердце, суставы, головной мозг и т.д.) за один оборот рентгеновской трубки, что значительно сокращает время обследования, а также возможность сканировать сердце даже у пациентов, страдающих аритмиями. Несколько 320-срезовых сканеров уже установлены и функционируют в России.

Преимущества МСКТ перед обычной спиральной КТ

улучшение временного разрешения
улучшение пространственного разрешения вдоль продольной оси z
увеличение скорости сканирования
улучшение контрастного разрешения
увеличение отношения сигнал/шум
эффективное использование рентгеновской трубки
большая зона анатомического покрытия
уменьшение лучевой нагрузки на пациента

Все эти факторы значительно повышают скорость и информативность исследований.

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

Улучшение временного разрешения достигается за счёт уменьшения времени исследования и количества артефактов из-за непроизвольного движения внутренних органов и пульсации крупных сосудов .

Улучшение пространственного разрешения вдоль продольной оси z, связано с использованием тонких (1–1,5 мм) срезов и очень тонких, субмиллиметровых (0,5 мм) срезов. Чтобы реализовать эту возможность, разработаны два типа расположения массива детекторов в МСК томографах:
- матричные детекторы (matrix detectors), имеющие одинаковую ширину вдоль продольной оси z;
- адаптивные детекторы (adaptive detectors), имеющие неодинаковую ширину вдоль продольной оси z.

Преимущество матричного массива детекторов заключается в том, что количество детекторов в ряду можно легко увеличить для получения большего количества срезов за один оборот рентгеновской трубки. Так как в адаптивном массиве детекторов меньше количество самих элементов, то меньше и число зазоров между ними, что дает снижение лучевой нагрузки на пациента и уменьшение электронного шума. Поэтому три из четырёх мировых производителей МСК томографов выбрали именно этот тип.

Все вышеотмеченные нововведения не только повышают пространственное разрешение, но благодаря специально разработанным алгоритмам реконструкции позволяют значительно уменьшить количество и размеры артефактов (посторонних элементов) КТ-изображений. Основным преимуществом МСКТ по сравнению с односрезовой СКТ является возможность получения изотропного изображения при сканировании с субмиллиметровой толщиной среза (0,5 мм). Изотропное изображение возможно получить, если грани вокселя матрицы изображения равны, то есть воксель принимает форму куба . В этом случае пространственное разрешение в поперечной плоскости x-y и вдоль продольной оси z становится одинаковым.

Увеличение скорости сканирования достигается уменьшением времени оборота рентгеновской трубки, по сравнению с обычной спиральной КТ, в два раза - до 0,45–0,50 с.

Улучшение контрастного разрешения достигается вследствие увеличения дозы и скорости введения контрастных средств при проведении ангиографии или стандартных КТ-исследований, требующих контрастного усиления. Различие между артериальной и венозной фазой введения контрастного средства прослеживается более чётко.

Увеличение отношения сигнал/шум достигнуто благодаря конструктивным особенностям исполнения новых детекторов и используемых при этом материалов; улучшения качества исполнения электронных компонентов и плат ; увеличению тока накала рентгеновской трубки до 400 мА при стандартных исследованиях или исследованиях тучных пациентов.

Эффективное использование рентгеновской трубки достигается за счёт меньшего времени работы трубки при стандартном исследовании. Конструкция рентгеновских трубок претерпела изменения для обеспечения лучшей устойчивости при больших центробежных силах, возникающих при вращении за время, равное или менее 0,5 с. Использование генераторов большей мощности (до 100 кВт), конструктивные особенности исполнения рентгеновских трубок, лучшее охлаждение анода и повышение его теплоёмкости до 8 000 000 единиц также позволяют продлить срок службы трубок.

Зона анатомического покрытия увеличена благодаря одновременной реконструкции нескольких срезов полученных за время одного оборота рентгеновской трубки. Для МСКТ установки зона анатомического покрытия зависит от количества каналов данных, шага спирали, толщины томографического слоя, времени сканирования и времени вращения рентгеновской трубки. Зона анатомического покрытия может быть в несколько раз больше за одно и то же время сканирования по сравнению с обычным спиральным компьютерным томографом.

Лучевая нагрузка при многослойном спиральном КТ-исследовании при сопоставимых объёмах диагностической информации меньше на 30 % по сравнению с обычным спиральным КТ-исследованием. Для этого улучшается фильтрация спектра рентгеновского излучения и производится оптимизация массива детекторов. Разработаны алгоритмы , позволяющие в реальном масштабе времени автоматически уменьшать ток и напряжение на рентгеновской трубке в зависимости от исследуемого органа , размеров и возраста каждого пациента.

Компьютерная томография с двумя источниками излучения

DSCT - Dual Source Computed Tomography. Русскоязычной аббревиатуры в настоящее время нет.

Контрастное усиление

Для улучшения дифференцировки органов друг от друга, а также нормальных и патологических структур, используются различные методики контрастного усиления (чаще всего, с применением йодсодержащих контрастных препаратов).

Двумя основными разновидностями введения контрастного препарата являются пероральное (пациент с определенным режимом выпивает раствор препарата) и внутривенное (производится медицинским персоналом). Главной целью первого метода является контрастирование полых органов желудочно-кишечного тракта; второй метод позволяет оценить характер накопления контрастного препарата тканями и органами через кровеносную систему. Методики внутривенного контрастного усиления во многих случаях позволяют уточнить характер выявленных патологических изменений (в том числе достаточно точно указать наличие опухолей, вплоть до предположения их гистологической структуры) на фоне окружающих их мягких тканей, а также визуализировать изменения, не выявляемые при обычном («нативном») исследовании.

В свою очередь, внутривенное контрастирование можно проводить двумя способами: «ручное» внутривенное контрастирование и болюсное контрастирование .

При первом способе контраст вводится вручную рентгенлаборантом или процедурной медсестрой, время и скорость введения не регулируются, исследование начинается после введения контрастного вещества. Этот способ применяется на «медленных» аппаратах первых поколений, при МСКТ «ручное» введение контрастного препарата уже не соответствует значительно возросшим возможностям метода.

При болюсном контрастном усилении контрастный препарат вводится внутривенно шприцем-инжектором с установленными скоростью и временем подачи вещества. Цель болюсного контрастного усиления - разграничение фаз контрастирования. Время сканирования различается на разных аппаратах, при разных скоростях введения контрастного препарата и у разных пациентов; в среднем при скорости введения препарата 4–5 мл/сек сканирование начинается примерно через 20–30 секунд после начала введения инжектором контраста, при этом визуализируется наполнение артерий (артериальная фаза контрастирования). Через 40–60 секунд аппарат повторно сканирует эту же зону для выделения портально-венозной фазы, в которую визуализируется контрастирование вен. Также выделяют отсроченную фазу (180 секунд после начала введения), при которой наблюдается выведение контрастного препарата через мочевыделительную систему.

КТ-ангиография

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

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

КТ-перфузия

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

Первая компьютерная томограмма головного мозга была получена более 30 лет назад, тогда была обследована пациентка с опухолью головного мозга. До этого времени мозг был недоступен для визуального наблюдения в процессе диагностики. Увидеть живой мозг можно было непосредственно на операции. Компьютерная томография появилась в арсенале врачей в 1972 году и сразу же заняла видное место среди методов диагностики в медицине. Она зарекомендовала себя как один из основных не инвазивных методов исследования головного мозга. Метод соединил в себе последние достижения рентгеновской и вычислительной техники. У врачей появилась возможность получать не косвенные, а прямые данные о структурах мозга, об изменениях, произошедших в них вследствие различных патологических процессов.

О возможностях применения метода компьютерной томографии в нейрохирургической практике наша беседа с врачом- рентгенологом кабинета рентгеновской компьютерной томографии областной клинической больницы Галиной Александровной Пономаревой.

Пусть видит глаз, что дух желал без меры

— Галина Александровна, на чем основан метод компьютерной томографии?

— Метод основан на получении поперечных срезов тела пациента, в том числе и головного мозга, с последующей обработкой на ЭВМ данных о том, как различные органы и ткани тела человека поглощают рентгеновские лучи. Одно сканирование идет 3 секунды, во время обследования деляется 15-20 сканирований. Таким образом обследование длится 7-10 минут.

Томограф Somatom, установленный в областной клинической больнице, относится к компьютерным томографам IV поколения, и позволяет не только получить «срезы мозга», но и реконструировать его объемное изображение.

— При исследовании используются рентгеновские лучи, какую дозу облучения получает пациент?

— Определенная лучевая нагрузка есть, но она минимальна и почти равнозначна обыкновенной рентгенограмме мозга.

— Есть ли ограничения по возрасту?

— Ограничений по возрасту нет. Единственное условие, дети до пятилетнего возраста обследуются под наркозом, так как главным условием компьютерной томографии является неподвижность при обследовании пациента.

— Каковы показания применения метода компьютерной томографии в диагностике заболеваний головного мозга?

— Применение компьютерной томографии для распознавания заболеваний нервной системы особенно перспективно, поскольку точный диагноз в нейрохирургии и невропатологии имеет исключительное значение. Для нейрохирургии компьютерная томография позволяет получить исчерпывающую информацию о характере заболевания: точной локализации патологического процесса, отношении его к окружающим структурам мозга и в большом проценте случаев установить правильный гистологический диагноз. Все это помогает решить вопрос о необходимости проведения операции и выбрать доступ для ее осуществления.

В первую очередь радиологическая компьютерная томография эффективна в выявлении опухолевых заболеваний головного мозга. Для получения более четкого изображения патологически измененных участков в головном мозге применяется контрастное усиление, которое достигается внутривенным введением рентгеноконтрастного вещества.

Другая группа больных, которым показана компьютерная томография – это больные с сосудистой патологией головного мозга. Диагностика этих поражений в настоящее время является одной из актуальных проблем. Такие сосудистые поражения, как геморрагические и ишемические инсульты, могут быть с большой достоверностью диагностированы с помощью компьютерной томографии.

Существенную роль стала играть компьютерная томография в диагностике артериовенозных аневризм различных магистральных сосудов, субарахноидальных кровоизлияний, возникающих в результате их разрыва.

Метод позволяет проследить эволюцию патологических изменений в веществе мозга. То есть, провести оценку непосредственных и отдаленных результатов лечения.

Компьютерная томография позволяет проводить диагностику таких воспалительных заболеваний центральной нервной системы как арахноидиты, энцефалиты, абсцессы мозга.

— Используются ли возможности компьютерного томографа при проведении операций?

— Под контролем компьютерной томографии возможно проведение пункций патологических образований, например абсцессов, и дренирование их. Мы устанавливаем точное расположение очага, хирургу ставим метку для пункции, а затем контролируем прохождение иглы и эвакуацию содержимого из полости.

— Очевидно, метод компьютерной томографии используется не только при плановых исследованиях?

— Безусловно, велико значение метода для пациентов, поступающих в экстренном порядке, особенно когда они находятся без сознания, в коматозном состоянии или возбуждены, и их неврологический осмотр затруднен.

Компьютерная томография в настоящее время является наиболее информативным методом обследования больных с черепно-мозговыми травмами. Она позволяет выявить очаги ушиба в веществе головного мозга, определить объем внутричерепных кровоизлияний, наличие крови в оболочечных пространствах. Кроме того, анализируя показатели плотности, можно судить о периоде черепно-мозговых травм, то есть определить острую или хроническую гематому, степень их рассасывания.

Одним из достоинств метода является возможность определить состояние костных структур. При травмах головного мозга часто повреждаются кости черепа. Компьютерная томография позволяет выявить вдавленные переломы, степень вдавления костных фрагментов и компрессии вещества головного мозга.
При ранениях компьютерная томография позволяет четко определить расположение инородного тела, что помогает нейрохирургу в определении места доступа для оперативного вмешательства.

Не менее важное значение имеет компьютерная томография в резидуальном периоде черепно-мозговой травмы для решения вопроса о перспективах восстановительного лечения.

— Вы уже говорили, что проводите обследования детей. С какими заболеваниями обращаются чаще всего?

— Чаще всего мы проводим диагностику врожденной патологии головного мозга у детей. Показаниями для томографии являются подозрения на объемные поражения головного мозга, врожденную гидроцефалию. Компьютерная томография позволяет не только выявить форму гидроцефалии, степень ее выраженности, но и в ряде случаев уточнить ее причину (опухоль, травматическое повреждение, воспалительный процесс и пр.)

— Невропатологи и нейрохирурги направляют к Вам пациентов не только с патологиями головного мозга, но и больных с проблемами позвоночника.

— Да, мы обследуем больных нейрохирургического спинального профиля. К нам направляются пациенты с дегенеративно-дистрофическими изменениями позвоночника, при подозрении на наличие грыжи диска.

На компьютерных томограммах легко дифференцируются костные и мягкие ткани, выявляются структуры позвоночного канала. При дегенеративных поражениях компьютерная томография позволяет выявить причины сужения позвоночного канала, в том числе за счет грыжевых выпячиваний и изменений в суставах.

Безусловно, большие диагностические возможности у компьютерной томографии при обследовании больных со спинальными травмами.

Методика компьютерной томографии позволяет точно определить наличие костных отломков от тел, отростков позвонков и степень их смещения в просвет позвоночного канала, сдавления спинного мозга.

Эти данные позволяют решить вопрос о показаниях и объеме оперативного вмешательства.

В послеоперационном периоде у этой группы больных возможна оценка эффективности оперативного вмешательства.

Прочитано 60 раз за период публикации, 1 раз за сегодня

Компьютерная томография - метод был предложен в 1972 г Годфри Хаунсфилдом и Алланом Кормаком , удостоенными за эту разработку Нобелевской премии. Метод основан на измерении и сложной компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями.

Появление компьютерных томографов

Первые математические алгоритмы для КТ были разработаны в г. австрийским математиком И. Радоном (см. преобразование Радона). Физической основой метода является экспоненциальный закон ослабления излучения , который справедлив для чисто поглощающих сред. В рентгеновском диапазоне излучения экспоненциальный закон выполняется с высокой степенью точности, поэтому разработанные математические алгоритмы были впервые применены именно для рентгеновской компьютерной томографии.

Предпосылки метода в истории медицины

Разумеется, современные способы получения послойных изображений имеют несравнимые преимущества: нетравматичность, позволяющая прижизненную диагностику заболеваний; возможность аппаратной реконструкции однократно полученных изображений в различных анатомических плоскостях (проекциях), а также трёхмерной реконструкции; возможность не только оценивать размеры и взаиморасположение органов, но и детально изучать их структурные особенности и даже некоторые физиологические характеристики, основываясь на показателях рентгеновской плотности и их изменении при внутривенном контрастном усилении.

Шкала Хаунсфилда

Для визуальной и количественной оценки плотности визуализируемых методом компьютерной томографии структур используется шкала ослабления рентгеновского излучения, получившая название шкалы Хаунсфилда (её визуальным отражением на мониторе аппарата является чёрно-белый спектр изображения). Диапазон единиц шкалы («денситометрических показателей , англ. Hounsfield units »), соответствующих степени ослабления рентгеновского излучения анатомическими структурами организма, составляет в среднем от - 1024 до + 1024 (в практическом применении эти величины могут несколько отличаться на разных аппаратах). Средний показатель в шкале Хаунсфилда (0 HU) соответствует плотности воды, отрицательные величины шкалы соответствуют воздуху и жировой ткани, положительные - мягким тканям, костной ткани и более плотному веществу (металл).

Следует отметить, что «рентгеновская плотность» - усредненное значение поглощения тканью излучения; при оценке сложной анатомо-гистологической структуры измерение её «рентгеновской плотности» не всегда позволяет с точностью утверждать, какая ткань визуализируется (например, насыщенные жиром мягкие ткани имеют плотность, соответствующую плотности воды).

Изменение окна изображения

Обычный компьютерный монитор способен отображать до 256 градаций серого цвета, некоторые специализированные медицинские аппараты способны показывать до 1024 градаций. В связи со значительной шириной шкалы Хаунсфилда и неспособностью существующих мониторов отразить весь её диапазон в черно-белом спектре, используется программный перерасчет серого градиента в зависимости от интересуемого интервала шкалы. Черно-белый спектр изображения можно применять как в широком диапазоне («окне») денситометрических показателей (визуализируются структуры всех плотностей, однако невозможно различить структуры, близкие по плотности), так и в более-менее узком с заданным уровнем его центра и ширины («легочное окно», «мягкотканное окно» и т. д.; в этом случае теряется информация о структурах, плотность которых выходит за пределы диапазона, однако хорошо различимы структуры, близкие по плотности). Проще говоря, изменение центра окна и его ширины можно сравнить с изменением яркости и контрастности изображения соответственно.

Средние денситометрические показатели

КТ-скан грудной клетки в легочном и мягкотканном окнах (на изображениях указаны параметры центра и ширины окна)

Вещество	HU
Воздух	−1000
Жир	−120
Вода	0
Мягкие ткани	+40
Кости	+400 и выше

Развитие современного компьютерного томографа

Современный компьютерный томограф фирмы Siemens Medical Solutions

Современный компьютерный томограф представляет собой сложный программно -технический комплекс. Механические узлы и детали выполнены с высочайшей точностью. Для регистрации прошедшего через среду рентгеновского излучения используются сверхчувствительные детекторы , конструкция и материалы, применяемые при изготовлении которых постоянно совершенствуются. При изготовлении КТ томографов предъявляются самые жесткие требования к рентгеновским излучателям. Неотъемлемой частью аппарата является обширный пакет программного обеспечения , позволяющий проводить весь спектр компьютерно-томографических исследований (КТ-исследований) с оптимальными параметрами, проводить последующую обработку и анализ КТ-изображений. Как правило, стандартный пакет программного обеспечения может быть значительно расширен с помощью узкоспециализированных программ, учитывающих особенности сферы применения каждого конкретного аппарата .

Поколения компьютерных томографов: от первого до четвёртого

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

Во 2-ом поколении КТ аппаратов использовался веерный тип конструкции. На кольце вращения напротив рентгеновской трубки устанавливалось несколько детекторов. Время обработки изображения составило 20 секунд.

3-ее поколение компьютерных томографов ввело понятие спиральной компьютерной томографии. Движение трубки и детекторов, за один шаг стола синхронно осуществляла полное вращение по часовой стрелке, что значительно уменьшило время исследования. Увеличилось и количество детекторов. Время обработки и реконструкций заметно уменьшилось.

4-ое поколение имеет 1088 люминисцентных датчика расположенных по всему кольцу гантри. Вращается лишь рентгеновская трубка. Благодаря этому методу время вращения сократилось до 0,7 секунд. Но существенного отличия в качестве изображений с КТ аппаратами 3-го поколения не имеет.

В свою очередь внутривенное контрастирование делится на два метода: обычное внутривенное контрастирование и болюсное контрастирование.

При первом методе контраст вводится от руки рентген-лаборантом, время и скорость введения не регулируются, после введения контрастного вещества начинается само исследование.

При втором методе контраст так же вводится внутривенно, но вводит в вену контраст уже специальный аппарат, разграничивающий время подачи. Метод заключается в том, чтобы разграничить фазы контрастирования. Примерно через 20 секунд после начала введения аппаратом контраста, начинается сканирование, при котором визуализируется наполнение артерий. Затем аппарат через определенное время сканирует этот же участок второй раз для выделения венозной фазы, в которой визуализируется наполнение вен. В венозной фазе различают множество подфаз, в зависимости от изучаемого органа. Так же различают паренхиматозную фазу, при которой наблюдается равномерное повышение показателей плотности паренхиматозных органов.

Компьютерная томография с двумя источниками

DSCT - Dual Source Computed Tomography. Русскоязычной аббревиатуры в настоящее время нет.

В 2005 году компанией 1979 году, но технически его реализация в тот момент была невозможно.

По сути он является одним из логичных продолжений технологии МСКТ. Дело в том, что при исследовании сердца (КТ-коронарография) необходимо получение изображений объектов находящихся в постоянном и быстром движении, что требует очень короткого периода сканирования. В МСКТ это достигалось синхронизацией ЭКГ и обычного исследования при быстром вращении трубки. Но минимальный промежуток времени, требуемый для регистрации относительно неподвижного среза для МСКТ при времени обращения трубки, равном 0,33 с (≈3 оборота в секунду), равен 173 мс, то есть время полуоборота трубки. Такое временное разрешение вполне достаточно для нормальной частоты сердечных сокращений (в исследованиях показана эффективность при частотах менее 65 ударов в минуту и около 80, с промежутком малой эффективности между этими показателями и при больших значениях). Некоторое время пытались увеличить скорость вращения трубки в гентри томографа. В настоящее время достигнут предел технических возможностей для ее увеличения, так как при обороте трубки в 0,33 с ее вес возрастает в 28 раз (перегрузки 28 ). Чтобы получить временное разрешение менее 100 мс, требуется преодоление перегрузок более чем 75 g.

Использование же двух рентгеновских трубок, расположенных под углом 90°, дает временное разрешение, равное четверти периода обращения трубки (83 мс при обороте за 0,33 с). Это позволило получать изображения сердца независимо от частоты сокращений.

Также такой аппарат имеет еще одно значительное преимущество: каждая трубка может работать в своем режиме (при различных значениях напряжения и тока, кВ и мА соответственно). Это позволяет лучше дифференцировать на изображении близкорасположенные объекты различных плотностей. Особенно это важно при контрастировании сосудов и образований, находящихся близко от костей или металлоконструкций. Данный эффект основан на различном поглощении излучения при изменении его параметров у смеси кровь + йодсодержащее контрастное вещество при неизменности этого параметра у гидроксиапатита (основа кости) или металлов.

В остальном аппараты являются обычными МСКТ аппаратами и обладают всеми их преимуществами.

Массовое внедрение новых технологий и компьютерных вычислений позволили внедрить в практику такие методы, как виртуальная эндоскопия, в основе которых лежит РКТ и МРТ.

Литература

Cormack A.M. Early two-dimensional reconstruction and recent topics stemming from it // Nobel Lectures in Physiology or Medicine 1971-1980. - World Scientific Publishing Co., 1992. - p. 551-563

Появление компьютерной томографии, как метода сканирования человеческого организма, стало возможным только благодаря открытию Вильгельмом Рентгеном, немецким физиком, Х-лучей с уникальной способностью проникать сквозь твёрдые предметы. Спустя некоторое время после этого открытия, лучи получили название рентгеновских, а научный и медицинский мир обрёл невиданный ранее способ исследовать внутреннее состояние человеческого организма без проведения открытых хирургических вмешательств – сканирование рентгеновскими лучами. Рентгенография, как метод получения снимков частей тела в одной плоскости, по сути, стала первым шагом к появлению компьютерной томографии – уже в начале 20 века рентгенографию начали применять в медицинских учреждениях. А благодаря достижениям научно-технического прогресса в 20 столетии, результатами которых стали первые ЭВМ (электронно-вычислительные машины), в 70-х годах медицинскому сообществу всего мира впервые была представлена компьютерная томография.

Становление компьютерной томографии: от Пирогова до Кормака

Несмотря на то, что КТ считается достижением науки конца 20 века, понятие томографии, как и сама методика послойного снятия информации о человеческом организме, впервые появилось в 19 столетии в трудах Николая Ивановича Пирогова, хирурга и анатома. Им был разработана тактика изучения анатомического строения внутренних органов, которую он назвал топографической анатомией.

Суть предложенного способа заключалась в том, чтобы не производить вскрытие трупов сразу по стандартной схеме. Сначала тело необходимо было подвергнуть заморозке, после чего можно было производить послойное разрезание в различных анатомических проекциях. Таким образом, медики получали возможность изучить внутренние состояния больных, правда, уже после их смерти. Помочь умершему таким образом, безусловно, не представлялось возможным, однако собранная таким образом информация представляла собой бесценный клад для науки, для разработки методов диагностирования и лечения, которые можно было успешно применять на живых пациентах. Описанная методика получила название анатомической томографии или “ледяной анатомии” Пирогова.

Начало было положено. В 1895 году происходит открытие проникающих рентгеновских лучей. В начале 20 столетия И. Радон, австрийский учёный-математик, выводит закон, обосновывающий способность Х-лучей по-разному поглощаться средами различной плотности. Именно это свойство рентгеновского облучения и лежит в основе всего метода компьютерной томографии (КТ).

Американский и австрийский физики Кормак и Хаунсфилд, основываясь на теории Радона, независимо друг от друга продолжают работать в этом направлении, и в конце 60-х представляют миру первые прототипы компьютерных томографов. Уже с 1972 года эти аппараты начинают применяться для диагностики пациентов по всему миру.

Виды компьютерных томографов

Процесс развития компьютерных томографов насчитывает 5 этапов, соответственно, за это время были разработаны 5 типов томографов.

Томографы первого поколения конструировались по подобию аппарата Хаунсфилда. Учёный использовал в своём приборе кристаллический детектор с фотоэлектронным умножителем. В роли источника излучения выступала трубка, связанная с детектором. Трубка поочерёдно делала поступательные и вращательные движения при постоянно транслирующемся рентгеновском излучении. Такие аппараты применялись только для обследования головного мозга, так как диаметр просвечиваемой зоны не превышал 24-25 сантиметров, кроме того, сканирование длилось долго, и обеспечить на всё время его проведения полную неподвижность пациента было проблематично.

Второе поколение компьютерных томографов появилось в 1974 году, когда впервые миру были представлены аппараты с несколькими детекторами. Отличие от устройств предыдущего типа заключалось в том, что поступательные движения трубки производились быстрее, а после этого движения трубка делала поворот на 3-10 градусов. За счёт этого полученные снимки были более чёткими, а лучевая нагрузка на организм уменьшалась. Однако продолжительность томографии с использованием такого аппарата всё равно была большой – до 60 минут.

Третий этап развития томографических аппаратов впервые исключал поступательное движение трубки. Диаметр исследуемой зоны увеличился до 40-50 сантиметров, кроме того, используемое компьютерное оборудование стало существенно более мощным: в нём начали использовать более современные первичные матрицы.

Четвёртое поколение томографов появилось на стыке семидесятых и восьмидесятых годов. В них предусматривалось наличие 1100-1200 неподвижных детекторов, расположенных по кольцу. В движение приходила только рентгеновская трубка, благодаря чему время получения изображения существенно сократилось.

Самые современные аппараты – компьютерные томографы пятого поколения. Их принципиальное отличие от предыдущих устройств заключается в том, что в них поток электронов продуцируется неподвижной электронно-лучевой пушкой, которая располагается за томографом. При прохождении через вакуум, поток фокусируется и направляется электромагнитными катушками на вольфрамовую мишень под столом, где располагается пациент. Мишени большой массы размещены в четыре ряда и охлаждаются непрерывной подачей проточной . Неподвижные твёрдотельные детекторы находятся напротив мишеней. Аппараты такого типа изначально использовались для сканирования сердца, так как позволяли получить картинку без шумов и артефактов от пульсации органа, а сейчас они применяются повсеместно.

Суть метода компьютерной томографии

Диагностика посредством КТ представляет собой процесс получения изображения слоя малой толщины посредством обработки данных, полученных с детекторов рентгеновского излучения, путём просвечивания слоя в разных проекциях. Во время сканирования трубка осуществляет обороты вокруг объекта. Различия в плотности различных участков объекта исследования, которые встречает на своём пути излучение, вызывают изменения его интенсивности, фиксирующиеся детектором. Получаемый сигнал обрабатывается компьютерной программой, которая конструирует на его основе послойное изображение.

Современные аппараты дают минимальную толщину слоя от 0,5 миллиметра.

Классификации компьютерной томографии по различным признакам

Одним из оснований разделения процедуры на виды является количество изображения, которое она позволяет получить за одно вращение трубки:

односрезовая КТ даёт один снимок в одной проекции за одно вращение;
многосрезовые КТ могут осуществлять сканирование от 2 до 640 срезов за один цикл трубки.

В зависимости от использования в процессе контрастирующего вещества, различают:

КТ без контраста;
КТ с контрастом, когда пациенту перед началом процедуры внутривенно или перорально вводится окрашивающее вещество.

Применение компьютерной томографии с контрастом обусловлено необходимостью:

повышения информативности полученных снимков:
усиления дифференциации близко расположенных органов на изображении;
отделения патологических и нормальных структур на снимках;
уточнения характера обнаруженных патологических изменений.

По количеству детекторов и оборотов трубки в единицу времени различают такие разновидности компьютерной томографии:

последовательная КТ;
спиральная томография;
многослойная мультиспиральная компьютерная томография.

Последовательная компьютерная томография

Такой вид КТ предполагает, что, после совершения каждого оборота, рентгеновская трубка останавливается для того, чтобы вернуться в исходное положение перед началом следующего цикла. Пока трубка неподвижна, стол томографа с пациентом передвигается вперёд на определённое расстояние (так называемый “шаг стола”) для того, чтобы произвести снимок следующего среза. Толщина среза, а, соответственно, и шага, выбирается в зависимости от целей обследования. При исследовании грудной клетки и брюшной полости, время неподвижности трубки пациент использует для того, чтобы совершить выдох или вдох, и задержать дыхание для следующего снимка. Такой процесс сканирования является фрагментарным, дискретным. Он разделён на циклы, равные одному обороту трубки вокруг объекта сканирования.

Последовательная КТ, на сегодняшний день, применяется достаточно редко. Её используют для обследования различных органов и частей тела, однако у неё есть ряд недостатков (значительная длительность, сдвиг и несоответствие томографических срезов в результате движений пациента), из-за которых её понемногу вытесняют другие разновидности компьютерной томографии – спиральная и многослойная мультиспиральная.

Как работает спиральная томография

Этот вид КТ впервые был предложен в медицинской практике в 1988 году. Его суть заключается в непрерывности двух действий: вращения рентгеновской трубки вокруг объекта исследования, и непрерывного поступательного движения стола с пациентом вдоль продольной оси сканирования сквозь апертуру гентри. Гентри включает в себя источник излучения, детекторы сигналов, а также систему, которая обеспечивает их непрерывное движение. Диаметр апертуры гентри – это глубина области объекта, на которую распространяются возможности сканирования.

В процессе проведения этого вида томографии, движение рентгеновской трубки имеет траекторию спирали. В этом случае скорость движения стола с пациентом может принимать произвольные значения, необходимые для достижения целей исследования. Такая технология позволила уменьшить длительность процедуры, следовательно, и лучевую нагрузку на обследуемого.

Мультиспиральная многослойная компьютерная томография

Основополагающее отличие такого вида компьютерной томографии состоит в количестве детекторов – по окружности гентри их может располагаться минимум 2 ряда, общим количеством до 1100-1200 штук.

Впервые технология мультиспирального или мультисрезового сканирования была предложена в 1992 году. Изначально она подразумевала произведение двух срезов в течение одного цикла вращения рентгеновской трубки, что существенно увеличивало производительность томографа. Сегодня аппараты позволяют получить до 640 срезов объекта за одно вращение, в результате чего появляется не только высокоточная и качественная картинка на снимках, но и возможность следить за состоянием органов в реальном времени. Существенно сократилось и время проведения процедуры – мультиспиральная компьютерная томография, или МСКТ, длится всего 5-7 минут. Такой тип томографии предпочтителен для обследования костных тканей.

Иные разновидности компьютерной томографии

Ещё одним фактором, определяющим дифференциацию видов КТ, является количество источников, выделяющих излучение. С 2005 года на рынке томографов появились первые аппараты с двумя рентгеновскими трубками. Их разработка являлась закономерной необходимостью для выведения компьютерной томографии объектов, находящихся в очень быстром, непрерывном движении, например, сердца. Для достижения наибольшей результативности и объективности результатов обследования этого органа, период среза сканирования должен быть максимально коротким. Усовершенствование существующих томографов с одной рентгеновской трубкой остановилось на том, что был достигнут технический предел скорости её вращения. Использование двух источников излучения, расположенных под углом 90 градусов, даёт возможность получать изображение сердца независимо от частоты его сокращений.

Важное преимущество аппаратов с двумя трубками излучения – их полная “автономность” друг от друга, то есть возможность каждой из них работать в самостоятельном режиме, с различающимися значениями напряжения и тока. Благодаря этому, близко расположенные предметы разной плотности удаётся лучше дифференцировать на изображении.

По областям сканирования выделяют компьютерную томографию:

внутренних органов;
костей и суставов;
сосудистой системы;
головного и спинного мозга.

Каждый из видов томографии различается между собой требованиями по подготовке, необходимостью или отсутствием необходимости вводить контраст, а также режимом работы аппарата.

Компьютерная томография внутренних органов

КТ внутренних органов позволяет получить чёткие снимки и трёхмерное изображение органов грудной клетки, брюшной полости, средостения, шеи, забрюшинного пространства, малого таза, бронхов, мягких тканей.

КТ опорно-двигательного аппарата

Компьютерная томография костей и суставов сканирует состояние и функциональные нарушения в плотных костных образованиях, мышцах, суставных структурах, а также в подкожно-жировой клетчатке. Если, например, для исследования состояния костей успешно используется и рентгенография, то обследование суставов – процесс, требующий более изощрённых решений, ведь сустав представляет собой сложную систему взаимосвязанных между собой элементов. Безусловно, есть иные методы исследования этих частей тела, например, артроскопия и артрография, но они требуют хирургического вмешательства, порой незначительного, однако из-за него могут возникать различные осложнения после процедуры.

Томографическое обследование сосудов

Сканирование сосудистой системы человека с использованием компьютерного томографа, чаще всего, происходит с контрастированием. Такое обследование даёт возможность увидеть и проанализировать особенности строения сосудов, наличие сужений или расширений, тромбов, расслоения, аневризмы, стеноза, артерио-венозной мальформации.

Сканирование головного и спинного мозга с помощью технологий КТ

Компьютерная томография на сегодняшний день является одним из основных способов визуализации спинного и головного мозга для их исследования. Процедура даёт хорошую видимость всех структур головного мозга: мозолистого тела, больших полушарий, мозжечка, варолиева моста, гипофиза, продолговатого мозга, ликворопроводящих областей, борозд полушарий и мозжечка, а также мест выхода самых крупных мозговых нервов.

Что касается спинного мозга, в течение долгого времени единственным способом обследования этого органа была рентгеновская миелография, проводимая с контрастированием. По своей сути, она представляла собой процесс получения рентгеновских снимков с предварительным введением пациенту окрашивающего вещества.

По результатам современной компьютерной томографии можно определить форму, контур, структуру спинного мозга, при этом он хорошо дифференцируется от окружающего его ликвора. На снимках определяются корешки и спинно-мозговые нервы, а также сосудистая система спинного мозга.

Перфузионная компьютерная томография

КТ-перфузия – методика компьютерной томографии, проводимая для определения уровня кровотока во внутренних органах, в основном, в головном мозге или печени. Перфузия определяется как отношение объема крови к объёму тканей конкретного органа. Такой вид томографии позволяет оценить особенности притока, проницаемости и оттока крови.

Основные достоинства и недостатки метода

Технология обследования внутренних органов и систем тела человека с использованием специального компьютерного оборудования и свойств рентгеновского облучения, по ряду причин достаточно высоко оценивается медиками всего мира. Результаты КТ представляют собой снимки костей, органов, сосудов и мягких тканей, имеющие высокою качество изображения. Томографы последнего поколения дают возможность не только построить трёхмерную модель большинства внутренних структур человеческого тела, но и, практически, наблюдать за ними в режиме реального времени. Полученная информация легко поддаётся обработке, и отличается простотой исследования для врача-рентгенолога. Удобство представляет и возможность сохранить изображение в цифровом виде на специальном запоминающем устройстве, и, при необходимости, распечатать его столько раз, сколько необходимо.

В отличие от МРТ, компьютерную томографию разрешено назначать пациентам с металлическими имплантами, несъёмными протезами, внедрёнными в тело спицами, а также кардиостимуляторами.

Пациенты, перенёсшие процедуру, отмечают её безболезненность и быстроту. В редких случаях может понадобиться, чтобы пациент находился в полости томографа дольше 15-20 минут.

По сравнению с обычной рентгенографией, КТ подвергает пациента гораздо меньшему уровню облучения.

Однако, кроме неоспоримых достоинств, метод обследования с применением компьютерного томографа имеет и некоторые недостатки, основной из которых – сам факт использования рентгеновских лучей, особенно учитывая, что человеческое тело можно исследовать и без их применения, например, посредством МРТ. Из-за того, что процедура подвергает пациента облучению, её не рекомендуется назначать детям и беременным женщинам. Также нежелательно использовать метод КТ чаще, чем 2-3 раза в год.

Сканирование состояния внутренних органов, костей, сосудистой системы, тканей – объективная необходимость в медицине. Вся лечебная деятельность без тщательного и информативного обследования, по сути, не имеет смысла, так как установить диагноз, определить тактику лечения, или проверить эффективность уже проведённой терапии без проведения диагностики крайне сложно. Благодаря коллективной работе учёных – физиков, математиков, медиков – в мировой медицинской практике появилась компьютерная томография. За годы своего существования и развития она прошла несколько этапов, во время которых менялись и совершенствовались аппараты, модернизировалась техника, появлялись новые методики и приёмы обследования: КТ с контрастом и без него, последовательная, спиральная, многослойная КТ, а также компьютерная томография с двумя источниками излучения. Каждая из этих видов компьютерной томографии имеет свои особенности, и может применяться с разными целями – от сканирования головного мозга до исследования состояния суставов.

Компьютерная томография представляет собой рентгенологический метод исследования, при котором компьютер позволяет обработать сразу несколько рентгенографических изображений полученных от органов и тканей, то есть объединить изображения, полученные в нескольких пространственных плоскостях в единое целое. Благодаря использованию компьютерной обработки и анализу изображения возможно преобразование полученных данных в трехмерную (3D) картину исследуемого внутреннего органа или структуры тела. Компьютерная томография нередко упоминается в обиходе в виде аббревиатуры «КТ» или «КТ-сканирование». Основным назначением КТ-сканирования является необходимость диагностики нарушения структуры тканей и органов организма или в качестве вспомогательной процедуры перед или во время выполнения различных лечебных, нередко хирургических, мероприятий.

Как выглядит и устроен компьютерный томограф?

КТ-сканер представляет собой большой аппарат, похожий на куб или невысокий цилиндр с отверстием или небольшим тоннелем внутри. Основной компонент компьютерного томографа это электронно-лучевая трубка, находящаяся в корпусе аппарата. Также в корпусу подсоединена специальная подвижная «кушетка» (стол), при активизации аппарата смещаемая внутри тоннеля томографа. Учитывая, что компьютерный томограф излучает рентгеновские лучи аппарат обычно расположен с специальном экранированном (защищенном) помещении или входит в структуру помещений рентгенологического отделения. Управление аппаратом осуществляется автоматически из соседнего кабинета, в котором расположен компьютерный блок томографа, мониторы и оборудование для слежения за состоянием пациента.

Рис.1 Внешний вид компьютерного томографа.

На каком принципе основана работа компьютерного томографа?

По принципу работы компьютерная томография мало отличается от стандартного рентгенологического исследования. И в том, и в другом случае происходит генерация рентгеновского излучения электронно-лучевой трубкой, которое потом направляется через тело человека на принимающее считывающее изменение радиации устройство. Ткани организма по-разному пропускают рентгеновское излучение и при прохождении луча через разнородные по структуре ткани, происходит разной степени рассеивание или поглощение этих лучей. Через ткани близкие по плотности к воздуху, например легкие, подкожная жировая клетчатка, рентгеновские лучи проходят практически беспрепятственно. Наоборот, более плотные ткани, например костная ткань рассеивает, поглощает и не пропускает излучение, в результате чего к принимающему устройству не доходит существенная доля изначальной лучевой энергии.

Возникающие изменения регистрируются принимающим устройством и выводятся либо в виде фотографии или переносятся в электронном варианте после преобразования в компьютер, где затем обрабатываются. Костная ткань отображается на снимках белым цветом, ткани, близкие по плотности к воздуху – черным цветом.

Во время КТ-сканирования происходит вращение нескольких рентгеновских датчиков вокруг расположенного на смещаемом столе пациента, при этом возникает шум, связанный с работой роторной установки, куда вмонтированы эти датчики. Одновременно с этим происходит перемещение пациента внутри тоннеля, что позволяет проводить исследование сразу на нескольких уровнях. Получается, что датчик описывает вокруг тела пациента спираль, именно поэтому такие томографы носят название винтовых или спиральных, а компьютерная томография спиральной. Компьютерная программа, получая изображение, обрабатывает его с формированием двухмерных (в двух плоскостях) поперечных срезов или картинок. Если проводить грубую аналогию, то каждый срез напоминает нарезанный ровно и со строгой заданной толщиной кусочек хлеба, при этом меняется структура воздушности каждого отдельного кусочка.

Современные компьютерные томографы имеют иное устройство, в них рентгеновские датчики расположены по всей окружности роторной лучевой установки и для регистрации изображения такому томографу достаточно одного вращения. Такие томографы носят название мультидетекторных или мультиспиральных, а компьютерная томография мультиспиральной (МСКТ) или мультидетекторной. Такое устройство позволило сделать томографию практически бесшумной (отсутствуют шумы, связанные с вращением установки), сократило время исследования, позволило делать более тонкие срезы, то есть увеличило диагностические возможности компьютерной томографии. Современные компьютерные томографы настолько быстры, что могут просмотреть огромные сегменты (части) тела, например область брюшной полости или грудной полости в течение нескольких секунд. Это особенно удобно при использовании мультиспиральной компьютерной томографии в диагностике пациентов, не способных находится длительное время в вынужденном положении, например детей, пожилых пациентов и пациентов, находящихся в критическом состоянии.

Кроме того, увеличенные таким образом эффективность и информативность КТ-сканирования позволяет снизить расчетную лучевую дозу рентгеновского излучения, что важно при исследовании детей, из-за высокого риска развития у них рентген-индуцированной патологии, например онкологических заболеваний. Для увеличения информативности исследования в некоторых клинических ситуациях можно использовать контрастирование, в результате чего исследование напоминает по принципу ангиографическое и носит название или .

Компьютерная томография: принцип работы КТ (видео-анимация)

В каких ситуациях и при каких заболеваниях возможно использование компьютерной томографии?

Компьютерная томография является одним из самых лучших и самых быстрых методов диагностики патологии грудной клетки, области живота и малого таза, позволяющий получить детальное изображение поперечных срезов любого типа ткани.
КТ-сканирования является первым и наиболее предпочтительным методом исследования при подозрении на онкологический характер заболевания, например рак легких , рак печени , поджелудочной железы, КТ позволяет подтвердить наличие опухоли и определить ее точный размер, местоположение и пространственное взаимоотношение с другими соседними органами и тканями, то есть распространенность.
КТ диагностика также используется для обнаружения, определения диагноза и выбора лечения сердечно-сосудистых заболеваний, способных привести ишемии органа, почечной недостаточности и гибели пациента. Наиболее часто среди всех сосудистых заболеваний компьютерная томография используется при подозрении на и при .
Также роль КТ неоценима в диагностике патологии позвоночника и при повреждении (травме) верхних и нижних конечностей, поскольку позволяет выявлять даже небольшие костные фрагменты и определить их взаимоотношение с кровеносными сосудами и мягкими тканями.

У детей, КТ-сканирование чаще используется для выявления:

лимфомы
нейробластомы
врожденных сосудистых деформаций и дисплазий
патологии почек

Нередко компьютерная томография используется для выявления причин экстренных хирургических состояний, подготовки к плановым диагностическим процедурам и оценки динамики проводимого лечения:

для выявления повреждения легких, сердца и сосудов, печени, селезенки, почек, кишки или других внутренних органов в случаях экстренной травмы.для биопсии в качестве метода определяющего оптимальное место пункции, например дренировании абсцесса или при использовании минимально инвазивного лечения опухоли.
при планировании и оценки результатов хирургического вмешательства, например пересадки органа или резекции желудка с гастроеюнальным шунтированием.
при определении стадии заболевания, плана и оптимальности проводимой противоопухолевой химиотерапии или лучевой терапии.
для определения плотности кости при диагностике остеопороза .

Как пациенту необходимо подготовиться к компьютерной томографии?

При посещении кабинета компьютерной томографии пациенту необходимо одеть удобную и просторную одежду. Это необходимо в случае если пациента могут попросить снять одежду на время исследования, взамен которой выдадут специальное медицинское белье.

Металлические предметы, такие например как металлические драгоценности, очки, зубные протезы и шпильки, которые могут создать помехи и проблемы с интерпретацией результатов необходимо оставить дома или снять на время исследования.

Обычно в течение 6-8 часов до исследования не рекомендуется, ни есть, ни пить, особенно это касается пациентов, которым во время исследования планируется введение контраста. Это обусловлено тем, что при введении контраста у пациента возможно развитие диспепсических явлений, таких как тошнота и рвота, вероятность появления которых увеличивается при переполненных желудке и кишечнике. Перед исследованием необходимо сообщить врачу о том, какие препараты принимает пациент на данный момент и были ли у него на введение медикаментов. Если пациент имеет в анамнезе аллергическую реакцию известного происхождения, учет этих данных позволит врачу назначить препараты способные уменьшить выраженность реакции и, что бывает чаще, полностью устранить возможность ее проявления. Также желательно сообщить врачу обо всех сопутствующих заболеваниях, которыми страдает пациент помимо основного заболевания, по поводу которого проводится исследование. Поскольку при компьютерной томографии используется радиоактивное излучение, возможно негативное влияние лучей на активно развивающиеся и делящиеся ткани организма. Особенно это касается органов и тканей организма ребенка в случае матери. В первом триместре беременности проведение любых исследований, связанных с использованием радиации и ионного излучения должны быть исключены, поскольку именно в этот период происходит закладка и развитие основных жизненно важных органов организме ребенка. Поэтому в случае беременности пациентка обязана сообщить об этом врачу, который рекомендует этот вариант диагностики, что позволит ему предложить альтернативный метод диагностики.

Что происходит во время компьютерной томографии?

Пациента просят расположиться на подвижном столе компьютерного томографа, чаще всего лежа на спине. В зависимости от планируемой программы исследования возможно проведение процедуры на животе или лежа на боку. В некоторых случаях для фиксации пациента и удобства используют специальные подушки и ремни, которые позволяют на время исследования сохранять правильное положение. Это связано с тем, что даже незначительное движение может неблагоприятно оказаться на проведении исследовании и исказить полученные результаты, сделав исследование не информативным. Некоторые проблемы возникают обычно при обследовании детей, поскольку они активны и беспокойны. Для этого обычно на время исследования в кабинет компьютерной томографии приглашают детского анестезиолога, под контролем которого им вводят успокоительные (седативные) препараты.
В случае использования контраста, его растворы обычно предлагают выпить, вводят в организм внутривенно или с помощью клизмы. Это также зависит от планируемой программы исследования, в первом случае исследуют органы, находящиеся в тесном контакте с органами верхних отделов пищеварительного тракта, во втором – состояние сосудистой системы, в третьем – нижние отделы пищеварительного тракта.

Далее врач-радиолог смещая стол относительно тоннеля томографа определяет область предполагаемого исследования и точку старта. При активизации аппарата пациента попросят на несколько секунд задержать дыхание, что необходимо для полного ограничения возможных движений. Напоминаем, что любое движение может существенно снизить информативность исследования и его придется повторять заново. После окончания исследования пациента могут попросить немного подождать, что необходимо для оценки качества проведенного исследования. Общее время процедуры обычно составляет 30-40 минут.

Сама процедура проведения компьютерной томографии является абсолютно безболезненной и быстрой, с учетом использования мультиспиральной компьютерной томографии время вынужденного лежачего положения еще меньше.

Определенные проблемы при КТ могут возникнуть у пациентов, страдающих клаустрофобией или болевым синдромом. Таким пациентам обычно назначают успокоительные препараты накануне или во время исследования, позволяющие существенно легче перенести процедуру.

Единственный дискомфорт может возникнуть при проведении компьютерной томографии с контрастированием и связан он с введением в периферическую, чаще всего кубитальную, вену иглы и катетера, а также ощущением тепла и небольшого жжения при введении раствора контрастного препарата. Иногда возникает покраснение кожных покровов в месте расположения вены и ощущение металлического привкуса во рту, длящегося несколько минут.

Во время исследования пациент будет один находится в помещении, где расположен томограф, однако несмотря на это врач-радиолог постоянно будет поддерживать с ним визуальный и контакт по громкой связи. С пациентами детского возраста обычно оставляют родителей, которым для защиты от излучения рекомендуют одеть специальную защиту.

КТ головного мозга (видео)

Какие преимущества и недостатки КТ, и каков риск развития осложнений во время и после компьютерной томографии?

Преимущества

КТ-сканирование является безболезненным, неинвазивным, быстрым и точным методом диагностики.
Основное преимущество КТ – способность дифференцировки (выявлять различия) тканей по плотности.
В отличие от обычной рентгенографии компьютерная томография позволяет получить достаточно точные и детальные изображения структуры тканей и органов, провести компьютерную обработку и измерения.
Сама процедура выполнения компьютерной томографии проста и достаточно эффективна в экстренных ситуациях, что позволяет сэкономить время на проведении диагностики и нередко исключить другие менее информативные методы исследования.
КТ также зарекомендовала себя как очень рентабельный метод диагностики различных патологических состояний.
КТ в отличие от МРТ позволяет проводить обследование пациентов с имплантированными в организм медицинскими электронными устройствами.
КТ-сканирование позволяет получить изображение тканей и органов в реальном масштабе времени, что определяет высокие возможности использования КИ диагностики при выполнении минимально инвазивных процедур и чрезкожных биопсий тканей, особенно это касается тканей легких, органов брюшной полости, малого таза и костей.
Диагноз, поставленный с помощью КТ диагностики, может исключить необходимость диагностического хирургического вмешательства и биопсии.
После компьютерной томографии в теле пациента не остается радиационной активности.
Рентгеновское излучение используемое при КТ диагностике не имеет никаких непосредственных побочных эффектов.

Риски

Существует небольшая вероятность индуцирования ракового заболевания из-за радиации, однако всегда при проведении КТ возможность получения точного диагноза и вероятность неблагоприятного исхода заболевания, по поводу которого проводится исследование, перевешивают риск развития онкологического заболевания.
Как уже упоминалось ранее, женщине необходимо обязательно сообщить врачу-радиологу о возможности нахождения в состоянии беременности, поскольку проведение компьютерной томографии может быть потенциально опасной процедурой для развивающегося плода.
Кормящим матерям желательно сцедить молоко и не использовать молоко в течение 24 часов после исследования, проведенного с использованием контраста.
Риск серьезной аллергической реакции встречается достаточно редко, особенно с учетом того, что в настоящее время используются контрастные препараты, содержащие неактивную форму йода в составе. Но, тем не менее, настороженность всегда должна сохраняться и в помещении всегда должны присутствовать препараты для купирования (подавления) развития аллергических реакций на контраст.
Токсичность контрастного материала по отношению к почечной ткани может стать причиной почечной недостаточности, то есть осложнения, которое достаточно редко встречается в настоящее время из-за использования более современных малотоксичных препаратов. Вероятность развития такого осложнения возрастает у пациентов, исходно имеющих явления почечной дисфункции , например пациенты с , обезвоживанием и т.д.

Какие ограничения использования КТ существуют?

Отдельные детали мягких тканей, например ткани головного мозга, внутренних тазовых органов, колена или плечевого сустава лучше видны при магнитно-резонансной томографии. Желательно полностью исключить возможность использования КТ-сканирования у беременных и искать альтернативные варианты диагностики. Еще одним ограничением является невозможность использования компьютерной томографии при избыточном весе, когда тело пациента не может поместиться в тоннеле томографа, однако это явление компенсируется появлением более современных компьютерных томографов.