5.3.1.1. Рентгеновская компьютерная томография (кт, ркт)
Как было сказано выше, компьютерная томография впервые использовала рентгеновское излучение, как источник информации для последующей математической обработки. Этот чувствительный и высокоинформативный метод рентгенодиагностики представляет собой послойное рентгенологическое исследование, основанное на компьютерной реконструкции изображения, получаемого при круговом сканировании объекта узким пучком рентгеновского излучения.
Физическая природа процесса томографирования заключается в следующем: информационный луч сканирует («пересматривает») человеческое тело по окружности. По другую сторону рентгеновской трубки установлена система датчиков, количество которых изменялось от поколения к поколениею.
Рис. 5.3
Эти датчики фиксируют измененные количественные характеристики информационных лучей, т.е. отображают степень ослабления рентгеновского пучка. Оборачиваясь вокруг пациента, рентгеновский луч «пересматривает» его тело под разными ракурсами, в целом под углом в 360°. (Рис. 5.3). До конца обращения излучателя в памяти компьютера оказываются зафиксированными сигналы, принятые всеми датчиками. Накопленная информация в виде массива данных обрабатывается ППО, с помощью которого реконструируется графическое изображение среза (графическая матрица). Оно (изображение на мониторе) состоит из нескольких десятков тысяч светящихся точек, яркость которых пропорциональна плотности тканей, через которые проходил пучок излучения. При этом компьютером рассчитывается коэффициент ослабления лучей или коэффициент абсорбции (КА) тканей, который выражается в единицах Хаунсфилда (ед. Н, или Hounsfield Units, или HU) для каждой точки изображения. Эта величина показывает, насколько биологическая ткань способна поглощать (ослаблять) рентгеновские лучи. Кость поглощает рентгеновские лучи сильнее других тканей и имеет наибольший КА (+800+3000 ед. Н). Воздух практически не поглощает и имеет наименьший КА (-1000 ед. Н). Если представить на прямой три основные точки коэффициента ослабления (КА): КА максимального ослабления +1000 ед. Н (плотность пирамиды височной кости), КА минимального ослабления -1000 ед. Н ( плотность воздуха), а КА води принять за 0, то получим шкалу Хаунсфилда - один из основных инструментов, с помощью которого строится диагностика в КТ.
Способность тканей поглощать рентгеновские лучи прямо связана с плотностью тканей, которая также может измеряться в единицах Хаунсфилда. Таким образом, если за нулевую величину плотности принять плотность воды, а плотность кости приравнять к +1000 ед. Н, и плотность воздуха к -1000 ед. Н, то данная шкала также будет называться шкалой Хаунсфилда. Соответственно этой шкале весь диапазон плотностей тела человека состоит из 2000 единиц: от -1000 до +1000. В современных КТ изображение плотностей колеблется от -1000 до +3000 ед. Н. А это означает, что чем больше плотность тканей, тем сильнее она поглощает излучение и тем более светлой эта ткань выглядит на экране: кость самая белая, воздух самый черный. Таким образом, различие нормальных и патологических образований на КТ проводится по градациям перехода от черного к белым цветам. Некоторые ткани и соответствующие им параметры плотности, выраженные в единицах Хаунсфилда, представлены на рисунке 5.4.
Рис.5.3. Шкала
Мал. 5.4
Рис. 5.4
Пользуясь клавиатурой, врач может увеличивать изображение, выделять и увеличивать отдельные его части, измерять размеры органа, определять плотность каждого участка ткани в условных единицах. По серии двухмерных изображений с помощью математических методов обработки можно восстановить объемное изображение объекта.
Рис. 5.5
В медицине увидеть невидимое или едва заметное глазом − это значит поставить диагноз на самой ранней стадии заболевания, когда еще можно избегнуть опасного развития патологии, которая нередко приводит к хирургической операции. Основой визуального анализа любых изображений является поиск и выявление едва заметных и невидимых глазу врача диагностических признаков. КТ используются не только с диагностической целью, но и как метод контроля за выполнением хирургических вмешательств. Например, топография структур головного мозга резко изменяется после раскрытия черепной коробки и вмешательства на патологическом очаге и во время операции нужна постоянная коррекция в оценке взаимоотношений анатомических структур. Под контролем КТ сейчас вводят волоконно-оптические приборы и микрохирургические инструменты в поврежденные участки дисков позвонков и выполняют тончайшие операции. Таких примеров использования КТ можно привести много.
Вначале компьютерные томографы предназначались только для исследования головного мозга. Это сейчас звучит обыденно, но 35 лет тому назад впервые в мире человечество получило возможность заглянуть внутрь живого мозга и судить о нарушении в нем не по косвенным признакам, а изучать морфологические изменения самого субстрата, дифференцировать серое и белое вещество. Технический прогресс привел к усовершенствованию аппаратур: появились мощные, скоростные аппараты, приспособленные для исследования всего тела пациента (Рис. 5.5). Проблема дифференциации органов и тканей, имеющих равную или очень близкую плотность по шкале Хаунсфилда, была решена путем внутривенного контрастного усиления, т.е. введения таких веществ в организм человека, которые, накапливаясь в органах, изменяют их плотность. Методики контрастного усиления позволяют различать и определять характер опухолей (новообразований) на фоне мягких тканей, их окружающих, в тех случаях, когда они не видные при обычном исследовании.
Компьютерные рентгеновские томографы к настоящему времени насчитывают четыре поколения. Примером КТ третьего поколения является спиральный томограф, названный так из-за одновременного поступательного движения стола пациента и вращательного перемещения веерного рентгеновского пучка, создающего траекторию спирали. Большинство современных установок на Украине — это аппараты третьего поколения. Если на аппаратах первого поколения процесс снятия информации и реконструирование одного изображения занимал минуты, на аппаратах второго — десятки секунд, то на томографах третьего и четвертого поколений счет идет на доли секунды. Таким образом, чтобы провести обследование головного мозга на КТ первого поколения с толщиной среза в 10 мм, необходимо было затратить 8-10 минут. В 2004—2005 годах были представлены 32- и 64-срезовые мультиспиральные томографы, которые являются вершиной технической мысли (Рис. 5.6).
Рис.5.6
Спиральный рентгеновский КТ
Пациент в результате исследования на КТ испытывает лучевую нагрузку (рентгеновское излучение) и применение его без достаточных на то оснований нежелательно.