Компьютерная томография

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

Мультислайсовая КТ - последнее достижение в развитии методики сканирования: благодаря увеличению рядов детекторов за один оборот рентгеновской трубки можно получить до 320 срезов. С помощью мультислайсовой КТ также получают цифровое изображение поперечных срезов любого отдела тела человека, отражающее топографию органов и систем, а также локализацию, характер и стадии выявленных изменений, их взаимосвязи с окружающими структурами. При этом сохраняется эффективность спирального сканирования. Одним из достоинств мультислайсового способа сканирования является возможность последующих реконструкций с изменением величин толщины среза и шага стола томографа. Последующая реконструкция полученных при исследовании КТ-срезов дает полное представление об анатомо-топографических взаимоотношениях.

Мультислайсовый компьютерный томограф представляет собой  сверхбыстрый вычислительный комплекс, позволяющий сократить до нескольких минут время самого сложного в методическом плане исследования. На аппарате этого класса при соответствующем анестезиологическом обеспечении можно обследовать детей в возрасте от одного года и старше. Ограничениями в данном случае являются лучевая нагрузка на пациента и разрешающая способность аппарата.

Для диагностики  заболеваний легких мультислайсовая  спиральная КТ особенно важна, позволяя оценивать узловые образования  в легочной ткани: их размеры, объем, скорость роста. Автоматически и с высокой чувствительностью вычисляется время удвоения размера узла, а кроме того, выстраивается трехмерная модель узлового образования с выделением из сосудистых и плевральных структур, что дает представление о его наружном изображении.

Мультислайсовая спиральная КТ - незаменимая неинвазивная методика в кардиологии. С ее помощью получают изображения сердца в различные фазы, подсчитывают сердечные объемы, такие как фракция выброса левого желудочка, пиковая скорость выброса, диастолические объемы правого и левого желудочков, конечный диастолический и ударный объемы, а также толщину миокардиальной стенки, ее подвижность, массу миокарда и, кроме того, выполняют объемную реконструкцию наружного изображения сердца.

Следует отметить, что использование неионных контрастных препаратов в различной концентрации (ультравист, омнипак и т. д.) существенно повышает надежность и безопасность контрастных исследований при КТ.

Возможности мультислайсовой спиральной КТ свидетельствуют о том, что данная методика исследования позволяет по-новому осмыслить представления о роли КТ в диагностическом процессе. В первую очередь это обусловлено возможностями сканирования, которое практически исключает пропуск диагностически важной информации при поиске небольших по размеру патологических изменений, а также быстрого сканирования анатомически больших областей без потери качества. Пои этом необходимо подчеркнуть возможность малоинвазивного исследования сердечно-сосудистой системы с использованием болюсного внутрисосудистого введения контрастного вещества. К тому же данная КТ-методика позволяет получить и изучить данные о состоянии паренхиматозных органов и тканей в различные фазы (артериальную, венозную, смешанную) прохождения контрастного вещества по исследуемому органу, а также объединить полученные при КТ-исследовании данные в одно комбинированное изображение органов и тканей. Такое комбинированное изображение можно рассматривать в различных плоскостях (мультипланарная реконструкция), строить объемное трехмерное изображение, вращая его на экране монитора под любым углом вокруг оси.

С внедрением новых компьютерных методик становится возможным исследовать сердечно-сосудистую систему. Это позволяет быстро и  качественно получить представление об анатомии сердца и сосудов в выбранной анатомической области: измерить ход, минимальный и максимальный диаметр, степень стеноза в процентном отношении и абсолютных величинах, его протяженность, а также осуществить планирование хирургического вмешательства и контроль за его эффективностью.

Благодаря наличию объемного пакета программного обеспечения в современных аппаратах стало реальным создание томограмм практически в любой плоскости. Трехмерная реконструкция КТ-данных, позволяет получить более детальное представление об анатомо-топографических взаимоотношениях органов и систем. С внедрением трехмерных изображений изучаемых органов и систем возрастают наглядность и Достоверность получаемых данных. 
 

Примеры трёх различных компьютерных томографов для мелких животных 

1 - рентгеновская  трубка; 2 – поворачивающийся образец; 3 – детектор; 4 – ось вращения; 5 – конический луч; 6 – варьирующее увеличение; 7 – поворачивающийся гентри; 8 – мышиная кровать.

Настольный  микро-КТ (A, B) с вращающейся моделью держателя, стационарным детектором области и микрофокусной рентгеновской трубкой, обеспечивающей усиленное излучение. Такая установка в основном используется для проведения лабораторных исследований. Хорошие результаты исследования зависят от оптимального соотношения между полем сканирования, чёткостью, хорошей фиксации животного к столу, при условии вращающегося гентри (C, D). Всё большие требования к пространственному разрешению, быстрому и более широкому сканированию исследуемого поля достигаются и отображаются на плоской панели детектора, крутящегося гентри со стационарным столом (E, F).  
 
 

Таблица 1. Сравнение показателей микро-, мини- и клинических компьютерных томографов. 

Основы  получения изображения 

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

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

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

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

Диагностические возможности компьютерной томографии 

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

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

К объективным ограничениям относятся:

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

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

Субъективные ограничения включают:

1) неверно  выбранную тактику исследования;

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

Лучевая нагрузка 

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

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

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

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