Компьютерная томография: обзор метода и диагностических устройств, показания, техника исследования

Компьютерная томография — это диагностический метод визуализации структур тканей и органов с использованием рентгеновских лучей и цифровой реконструкции данных для получения изображения.

Возможность послойного исследования срезов с реконструкцией трехмерного изображения органа повысила востребованность этого метода в современной медицине.

Компьютерная томография дает исчерпывающую информацию об исследуемой области, что позволяет сузить список дополнительных анализов для постановки диагноза.

В чём заключается сущность метода

Принцип метода основан на способности тканей в разной степени поглощать рентгеновские лучи. Во время сканирования детекторы регистрируют ослабление или ослабление луча и преобразуют их в электрические сигналы. Затем полученные аналоговые данные реконструируются в изображение с помощью специальных алгоритмов.

Каждая фотография представляет собой изображение поперечного сечения объекта. Добавляя фотографии срезов, трехмерная модель органа воссоздается слой за слоем.

По сравнению с традиционной рентгеновской техникой технология КТ-исследования обеспечивает высокую точность измерения геометрических соотношений исследуемых структур.

Полученные изображения после цифровой обработки отражают состояние исследуемых анатомических структур и не зависят от закона наложения теней.

Визуализация и просмотр графических данных

Цифровая обработка данных позволяет различать степень изменения плотности в зависимости от интенсивности рентгеновского излучения.

Уровни плотности исследуемых тканей выражены в единицах Хаунсфилда. Эти единицы образуют шкалу Хаунсфилда, состоящую из 4096 оттенков, 256 из которых отображаются на экране и только 20 видны человеческому глазу.

Коэффициент демпфирования для воды установлен на 0 HU, а для жира и воздуха — отрицательные значения. Положительные значения шкалы соответствуют паренхиматозным органам, костям, мышцам, свернувшейся крови.

Окно Изображение настраивается для визуализации тканей в необходимом диапазоне плотности. Для этого определяют среднюю плотность, близкую к уровню плотности исследуемых структур. Результаты сканирования хранятся в базе данных КТ. Расшифровку проводит рентгенолог.

Изображения сохраняются на диске в виде файла DICOM. Персональные данные пациента, информация об оборудовании, протокол обследования, записи медперсонала заносятся на электронный носитель информации. Для открытия и просмотра файла должны быть установлены специальные программы.

Развитие КТ-сканеров

В течение двух десятилетий томографы совершенствовались, внося изменения в их конструкцию.

Увеличен угол поворота рентгеновской трубки, увеличено количество детекторов.

Результатом являются точные устройства, которые могут обнаруживать органические функциональные изменения на ранних стадиях заболевания:

1. Компьютерные томографы 1-го поколения были созданы в 1973 году. Устройство состояло из одной трубки, излучающей рентгеновские лучи в виде узкого луча, и приемного детектора, размещенного на противоположной стороне. Во время сканирования трубка перемещалась на 160 позиций с углом поворота 10˚. В итоге получение одного изображения заняло 4,5 минуты, а обработка данных и реконструкция изображения на компьютере — 2,5 часа.
2. Устройства второго поколения были оснащены дополнительными детекторами, а лампа была настроена на веер рентгеновского излучения с углом поворота 30˚. Это сократило время измерения данных и получения одного изображения сканированной области до 20 секунд.
3. В приборах 3-го поколения на дуге размещается 500-700 детекторов. Испуская веерообразный луч излучения, трубка с детекторами вращается на 360 градусов вокруг тела пациента. Это создает условия для изучения движущихся органов, а также других структур человеческого тела. Одно изображение можно обработать за 10 секунд.
4. Блоки формирования изображений 4-го поколения оснащены 1088 датчиками, расположенными по окружности кольца. Внутри находится трубка с веерообразным распределением луча, которая вращается вокруг тела пациента. В новом дизайне улучшено качество изображения. Время на срез уменьшено до 0,7 секунды.
5. Томографы 5-го поколения используются для исследования строения сердца. Их работа основана на работе электронной пушки. Он излучает электроны, направляемые через электромагнитные катушки через тело пациента к вольфрамовым дискам, расположенным под столом томографа, которые преобразуют сигнал в изображение.

Разновидности томографических исследований

Необходимость повышения качества диагностики привела к разработке новых методов радиологического тестирования и совершенствованию технологии получения высокоточных данных.

В клинической практике и исследованиях используются различные виды томографии, в зависимости от возможностей метода, целей и показаний.

Спиральная КТ

Спиральные сканеры состоят из веерообразной рентгеновской трубки и люминесцентных детекторов, расположенных в 1-2 ряда.

Во время работы устройства происходит непрерывное вращение трубки на 360˚, описывающее спиральную траекторию вокруг тела пациента и движение платформы внутри джентрификации с заданной скоростью. Сбор данных происходит без перерывов на протяжении всего сканирования.

К достоинствам метода можно отнести:

• обнаружение патологических элементов, размер которых меньше толщины среза;
• время теста 10-15 минут;
• Сниженное воздействие радиации по сравнению с традиционной компьютерной томографией.

Мультиспиральная КТ

Многосрезовая или многосрезовая КТ, в отличие от спиральной КТ, имеет несколько датчиков (от 4 до 256 рядов) и особую форму луча, излучаемого трубкой.

В аппаратах нового поколения установлены 2 рентгеновские лампы. Количество получаемых срезов в зависимости от типа устройств колеблется от 32 до 640.

МСКТ дает объемную информацию о состоянии внутренних органов в пределах 1 оборота рентгеновской трубки.

Одновременная реконструкция нескольких срезов, полученных поворотом радиатора на 360˚, увеличивает зону охвата анатомических образований.

МСКТ сканирует объект с помощью 4 спиралей на оборот трубки со скоростью вращения на 0,5 секунды быстрее, чем СКТ.

Сокращение времени одного оборота трубки вокруг исследуемого объекта привело к снижению лучевой нагрузки на 30%. ЭКГ выполняется синхронно с компьютерной томографией для исследования сердца.

КТ с двумя источниками энергии

Метод томографии, использующий 2 источника излучения, имеет в русскоязычной научной литературе аббревиатуру МСКТ-ДИ.

Основа компьютерной томографии с двумя источниками излучения — мультиспиральная томография. Сканеры имеют две рентгеновские трубки, расположенные под углом 90˚.

Один из них излучает энергию с низким энергопотреблением с высоким уровнем контрастности и шума, другой — с высокой мощностью с низким уровнем контрастности и шума.

Технология двойного излучения дает временное разрешение 83 мс по спирали 0,33 с, что позволяет получать и интерпретировать изображения сердца и коронарных артерий независимо от сердечного цикла и ЧСС.

Он используется для выявления гемодинамических нарушений, состояния коронарного русла, а также для выявления стеноза и окклюзии артерий у пациентов с ИБС.

Конусно-лучевая КТ

КТ-сканирование конического луча выполняется с помощью излучателя с узким коническим лучом, приемника сигнала и программного обеспечения.

Изображение исследуемой структуры получается при одном обороте трубки, что снижает лучевую нагрузку на пациента.

КЛКТ применяется для изучения конструкций с ограниченной площадью. В стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, отоларингологии, травматологии они используются для:

• выявление аномалий развития, травм зубов и челюсти;
• опухолевые заболевания, переломы костей черепно-лицевого скелета;
• планирование мелких операций: удаление зуба, установка имплантата;
• распознавание патологии носа, пазух, височной кости;
• сканирование суставов верхних и нижних конечностей.

Недостатком ХЛКТ является низкая контрастность мягких тканей.

КТ-ангиография

Ангиография сосудистого русла с использованием томографов и рентгеноконтрастных средств позволяет получить изображения сосудов, оценить состояние кровотока и выявить характер нарушений гемодинамики.

После внутривенного введения контрастного вещества получаются тонкослойные срезы, которые после компьютерной обработки реконструируются в трехмерное изображение.

Этот метод используется для определения бокового кровотока, кровоизлияний, степени сужения сосудов и размера атеросклеротических бляшек.

Основным преимуществом КТ-ангиографии является определение анатомического строения сосудов и их взаимоотношений с соседними органами и тканями.

Перфузионная КТ

Перфузионная томография предназначена для изучения гемодинамики тканей на капиллярном уровне и дополняет ангиографию.

Метод визуализирует и оценивает объем кровотока, оценивая изменения плотности рентгеновских лучей во время контрастирования сосудистого русла.

Область применения — исследование нарушений мозгового кровообращения, новообразований головного мозга, печени, поджелудочной железы.

ПЭТ используется для динамического наблюдения за пациентами, перенесшими инсульт, и для выделения группы пациентов, которым требуется тромболизис и реваскуляризация.

Позитронно-эмиссионная томография

Принцип работы ПЭТ основан на анализе биохимических и физиологических функций органов человека путем измерения концентрации радионуклидов в тканях с помощью сканера.

Данные, полученные датчиками, реконструируются на компьютере. Комбинация аппаратов ПЭТ и КТ дает информацию о структуре и функциях органов.

Технология ПЭТ позволяет:

• выявление и дифференциация опухолей, степень инвазии;
• определение скорости обмена веществ и кровоснабжения сердечной мышцы
• расчет поглощения кислорода и глюкозы клетками мозга;
• измерение метаболизма глюкозы.

Использование контрастных агентов

Повышение контрастности расширяет диагностические возможности компьютерной томографии. Введение контрастного вещества улучшает качество изображения исследуемой области и помогает дифференцировать анатомические структуры.

Для теста используется усиление контрастности.

• естественные полости, пустые органы (пищеварительный тракт, матка, мочевой пузырь, свищи);
• паренхиматозные органы;
• головной, спинной мозг;
• репродуктивные органы;
• аорта, коронарные артерии, легочные артерии, воротная вена, полая вена, подвздошная вена;
• периферические сосуды, лимфатические узлы;
• кости, мышцы;
• перфузия тканей.

Для исследования брюшной полости контраст вводят перорально натощак. Принимается небольшими порциями за 30-60 минут до процедуры, которые делятся на 4-5 порций.

Используются сульфат бария (суспензия бария) или водорастворимые агенты («Гастрографин»). Заполнение кишечного тракта контрастом обеспечивает четкое изображение петель кишечника на томограмме и отличает их от окружающих тканей.

Состояние стенок желудка можно оценить, наполнив орган водой после внутримышечного введения спазмолитиков.

Бариевая суспензия противопоказана пациентам с подозрением на перфорацию, при планировании операций на желудке и петлях кишечника.

Время заполнения контрастным веществом пищевода, желудка и тонкой кишки составляет 20-25 минут. Контрастирование толстой и прямой кишки занимает 50-60 минут.

При внутривенном усилении контраста препарат накапливается в тканях, что увеличивает их плотность и улучшает визуализацию структур.

Доза контрастного вещества вводится вручную в вену на сгибе локтя или устанавливается автоматический шприц-инъектор для дозирования вещества.

Показания и ограничения к исследованию

Благодаря информативности компьютерной томографии этот метод используется в плановом и экстренном обследовании пациентов с подозрением на онкологические, травматические, воспалительные и дегенеративно-дистрофические заболевания.

В клинической практике компьютерная томография рекомендуется в следующих случаях:

• для выявления и профилактики заболеваний у людей с риском злокачественных новообразований легких (скрининговый тест);
• подозрение на органическое поражение головного мозга, при наличии частых головных болей, синкопальных состояний, расстройств личности
• судорожный синдром неясной этиологии;
• черепно-мозговая травма;
• сосудистые травмы;
• травмы, воспалительные заболевания паренхиматозных органов с осложнениями;
• для уточнения диагноза, в случае сомнительных результатов других методов диагностики;
• наблюдение за эффективностью принимаемых мер по лечению заболевания.

Томография не рекомендуется беременным, людям с ожирением, масса тела которых превышает 120 кг.

Ограничениями метода сканирования с усилением контраста являются пациенты с непереносимостью контраста, нарушением функции почек, диабетом и заболеванием щитовидной железы.

Как проходит исследование

Пациент получает информацию о процедуре в лаборатории компьютерной томографии и подписывает информированное согласие. Украшения, протезы и слуховые аппараты снимаются с головы и тела. Больной переодевается без металлических пуговиц, крючков, вызывающих артефакты.

Пациентам, страдающим страхом замкнутого пространства, эмоциональной нестабильностью, сначала назначают успокаивающие средства.

Если планируется контрастное усиление, проводится аллергозонд. При отсутствии положительной реакции предполагается венозный доступ.

С помощью рентгенолога пациент принимает горизонтальное положение на спине, боку или животе на подвижном столе-конвейере.

Туловище и конечности фиксируются ремнями, ограничивающими движения. Связь с врачом, который будет находиться в другой комнате во время обследования, осуществляется через домофон. После перемещения стола внутри джентрификатора начинается сканирование и компьютерная обработка данных.

Во время обследования, чтобы улучшить четкость и качество изображения, врач предписывает задержать дыхание на 20-30 секунд или ограничить глотательные движения.

Сканирование занимает от 5 до 20 минут. Это время удваивается, когда используется усиление контраста.

В течение 24 часов после обследования пациенту поступает отчет с описанием выявленных изменений, сканы или электронный носитель с изображениями.

Достоверность исследования

Диагностические данные, полученные при компьютерной томографии, важны для выбора тактики лечения и объема хирургических вмешательств.

Точность метода зависит от исследуемой области, усиления контраста, толщины сечения и установленного шага конвейера.

Томография с достоверностью 90-98% показывает патологические изменения костных структур, позвоночника и сосудов.

Компьютерная томография мягких тканей, головного и спинного мозга имеет меньшую специфичность и чувствительность по сравнению с МРТ, достоверность которой достигает 98-99%.

Фактор опасности исследования

Ионизирующее излучение, на котором основана компьютерная томография, отрицательно влияет на организм при превышении допустимых доз облучения и проведении частых необоснованных исследований. Используйте «Дозиметр» для определения дозы.

У беременных есть повышенный риск прерывания беременности, развития пороков развития и умственной отсталости плода.

Дети в 2-4 раза более чувствительны к радиации, чем взрослые, что требует строгого обоснования выбора компьютерной томографии в качестве метода диагностики.

При применении контрастных веществ могут возникнуть аллергические реакции в виде крапивницы, бронхоспазма, отека Квинке, анафилактического шока.

При появлении первых симптомов непереносимости препарата прием препарата прекращают, прекращают обследование и проводят шоковую терапию.

Видео

Благодаря информативности и скорости исследований компьютерная томография широко применяется во многих областях медицины. Правильное использование этого метода сведет к минимуму вредное облучение и диагностические ошибки. Компьютерная томография по высокой надежности составляет достойную конкуренцию другим видам томографии.