Рентгенівська комп'ютерна томографія

Комп'ютерна томографія

КТ — принципово новий та універсальний метод пошарового дослідження тонких шарів тканин. Звідси назва методу — томографія (від грец. їотоз — шар). З її допомогою можна вивчати всі частини тіла, всі органи, визначати положення, форму, розміри, стан поверхні та структуру органа, досліджувати його функції, у тому числі кровообіг, а також вимірювати щільність будь-якої ділянки тканин. Сучасні томографи дають змогу одержувати зображення дуже тонких шарів — від 0,5 до 10 мм. Зображення може бути площинне (2В) і об'ємне (3В). Термін "комп'ютерна томографія" на сьогодні застосовується стосовно різних сканувальних комп'ютерних топографічних методів дослідження, а не тільки щодо рентгенологічної комп'ютерної томографії, винайдення якої започаткувало розвиток описувальних методик.

Залежно від природи інформаційних променів виділяють такі види КТ:

— рентгенологічну КТ (РКТ);

— томографію з використанням електромагнітних полів (МРТ);

— томографію з використанням електромагнітного випромінювання (позитронно-емісійна (ПЕТ)).

Процес удосконалювання КТ триває. Медична техніка на світовому ринку модернізується з кожним роком. Стрімко інтегруються нові комп'ютерні технології, застосовуються нові принципи обстеження. Сучасний комп'ютерний томограф — це складний програмно-технічний комплекс, до виготовлення якого висуваються жорсткі вимоги. Механічні вузли, електроніку виконують з найвищою точністю, конструкція деталей і матеріали постійно вдосконалюються. Великий ППП дає змогу проводити весь спектр КТ-досліджень. З кожним новим поколінням КТ значно розширюється за допомогою вузькоспеціалізованих програм, що враховують особливості сфери застосування апаратного комплексу. Тому покращені моделі КТ прийнято систематизувати за поколіннями (від першого до четвертого).

Прогрес КТ прямо пов'язаний зі збільшенням кількості детекторів, тобто зі збільшенням кількості проекцій, що збираються одночасно. У першому поколінні КТ кількість детекторів становила 2, у другому — З0–50, у третьому — 300–500, у четвертому — 1000–5000. У другому поколінні було вперше застосовано віялову форму пучка рентгенівського випромінювання. Кожне наступне покоління комп'ютерних томографів відзначалось істотно меншим часом реконструкції КТ‑зображень і більшою швидкістю обертання рентгенівської трубки, що дало змогу прискорити і розширити сфери діагностичного застосування КТ-досліджень.

Як було зазначено вище, при КТ уперше було використано рентгенівське випромінювання як джерело інформації для математичної обробки. Цей чутливий і високоінформативний метод рентгенодіагностики — пошарове рентгенологічне дослідження, засноване на комп'ютерній реконструкції зображення, одержуваного при круговому скануванні об'єкта вузьким пучком рентгенівських променів.

Фізична природа процесу томографування полягає в наступному: інформаційний промінь сканує ("переглядає") людське тіло по окружності. По інший бік рентгенівської трубки встановлено систему датчиків, кількість яких змінювалася від двох (І покоління томографів) до 500 (ІІІ покоління) і до кількох тисяч твердотільних датчиків, розташованих у кілька рядів (ІV покоління).

Мал. 3. Принцип дії рентгенівського променя

Ці датчики фіксують змінені кількісні характеристики інформаційних променів, тобто відтворюють ступінь ослаблення пучка. Обертаючись навколо пацієнта, рентгенівський промінь "переглядає" його тіло під різними ракурсами, у цілому під кутом 360° (мал. ), До кінця обертання випромінювача в пам'яті комп'ютера зберігаються зафіксовані сигнали всіх датчиків. Накопичена інформація у вигляді масиву даних обробляється ППЗ, за допомогою якого реконструюється графічне зображення зрізу (графічна матриця). Воно складається з кількох десятків тисяч світлових точок, яскравість яких пропорційна щільності тканин, через які проходив пучок випромінювання. При цьому комп' ютером розраховується коефіцієнт ослаблення променів або коефіцієнт абсорбції (КА) тканин, що виражається в одиницях Хаунсфілда, для кожної точки зображення. Ця величина показує, наскільки біологічна тканина здатна поглинати (послаблювати) рентгенівські промені. Кістка поглинає рентгенівські промені сильніше порівняно з іншими тканинами і має найбільший КА (+800+ +3000 НU). Повітря практично не поглинає промені і має найменший КА (-1000 НU). Якщо розмістити на прямій три основні точки КА:

— КА максимального ослаблення +1000 НU (щільність кам'янистої частини скроневої кістки);

— КА мінімального ослаблення –1000 НU (щільність повітря);

— КА води 0НU, то одержимо шкалу Хаунсфілда — один з основних інструментів КТ-діагностики.

Здатність тканин поглинати рентгенівські промені прямо пов'язана з їх щільністю, що також може вимірюватися в одиницях Хаунсфілда. Таким чином, якщо за нульову величину щільності прийняти щільність води при щільності кістки +1000 НU і щільності повітря -1000 НU, то дана шкала також буде називатися шкалою Хаунсфілда. Відповідно до цієї шкали весь діапазон щільностей тіла людини складається з 2000 одиниць: від -1000 до +1000. У сучасних КТ-дослідженнях зображення щільностей коливається від -1000 до +3000 НU. А це означає, що чим більша щільність тканин, тим сильніше вона поглинає випромінювання і тим світлішою ця тканина є на екрані: кістка біла, повітря чорне. Таким чином, нормальні і патологічні утворення розрізняють за градаціями переходу від чорного до білого кольору. Деякі тканини і відповідні їм параметри щільності, виражені в одиницях Хаунсфілда, наведено на мал.

Користуючись клавіатурою, лікар може збільшувати це зображення, виділяти і збільшувати окремі його частини, вимірювати розміри органа, визначати щільність кожної ділянки тканини в умовних одиницях. За серією двовимірних зображень за допомогою математичних методів обробки можна відновити об'ємне зображення об'єкта.

У медицині побачити невидиме або ледве помітне оком означає встановити діагноз на ранній стадії захворювання, коли ще можна уникнути небезпечного розвитку патології та оперативного втручання. Основою візуального аналізу будь-яких зображень є пошук і виявлення ледве помітних і невидимих оку лікаря діагностичних ознак. КТ використовують не тільки

Мал. 4. Параметри щільності тканин і рідин організму

з діагностичною метою, а і як метод контролю за виконанням хірургічних втручань. Наприклад, топографія структур головного мозку різко змінюється після розкриття черепа при втручанні на патологічному вогнищі. Під час операції потрібна постійна корекція в оцінці взаємодії анатомічних структур. Під контролем КТ уводять волоконно-оптичні прилади і мікрохірургічні інструменти в ушкоджені ділянки дисків хребців і виконують найтонші операції.

Спочатку існували комп'ютерні томографи для дослідження тільки головного мозку. Це зараз звучить буденно, але 35 років тому вперше у світі людство одержало можливість заглянути усередину живого мозку й судити про порушення в ньому не по непрямих ознаках, а вивчати морфологічні зміни самого субстрату, диференціювати сіру й білу речовину. Технічний прогрес привів до вдосконалювання апаратур: з'явилися могутніші, швидкісні апарати, пристосовані для дослідження всього тіла пацієнта (мал. ЗО). Проблему диференціації органів і тканин, що мають рівну або дуже близьку щільність за шкалою Хаунсфілда, було вирішено шляхом внутрішньовенного контрастного посилення, тобто введення таких речовин в організм людини, які, накопичуючись в органах, змінювали їхню щільність. Методики контрастного посилення дають змогу розрізняти й визначати характер пухлин (новоутворень) на фоні м'яких тканин, що їх оточують, у тих випадках, коли вони не видимі при звичайному дослідженні.

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Медичні комп'ютерні системи візуалізації	\|	Томографія з використанням електромагнітних полів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.