Компьютерная томография. Магнитно-резонансная томография. Компьютерно-томографическая и магнитно-резонансно-томографическая семиотика заболеваний различных органов и систем
Цели:
1. интерпретировать принципы получения изображения при проведении рентгеновской компьютерной томографии (КТ), трактовать ее возможности;
2. интерпретировать принципы получения информации при магнитно-резонансной томографии (МРТ), трактовать ее возможности;
3. выявлять и анализировать компьютерно-томографические и магнитно-резонансно-томографические признаки патологии различных органов и систем (КТ- и МРТ- семиотику).
ПЛАН
1. Компьютерная томография
2. Основы компьютерно-томографической семиотики
3. Магнитно-резонансная томография
4. Основы магнитно-резонансно-томографической семиотики
Компьютерная томография
КТ – метод послойного рентгенологического исследования, в основе которого – математическое моделирование рентгеновского изображения с построением в дальнейшем с помощью компьютера по полученным данным «срезов» частей тела человека на экране дисплея. Источник излучения – рентгеновская трубка – двигается вокруг тела пациента. По окружности расположены множественные ионизационные датчики, улавливающие рентгеновское излучение, прошедшее сквозь исследуемого.
Общепринятой плоскостью исследования всех органов при КТ является горизонтальная (аксиальная). Пациент при этом находится на столе аппарата, обычно лежа на спине.
Так же, как и при других рентгенологических методах, рентгеновские лучи, проходя сквозь тело пациента, частично задерживаются. Информация о плотности ткани может быть представлена в виде чисел и гистограмм. Для измерения плотности используют шкалу Хаунсфильда с диапазоном более 4000 единиц. Эту плотность называют ДЕНСИВНОСТЬЮ ткани. За нулевой уровень денсивности принята плотность воды. Денсивность костей обычно колеблется от +800 до +1000 единиц H (Хаунсфильда), воздуха – 1000 ед. H.
На представленных ниже изображениях (рис. 1-3) оцените денсивность воздуха, мягких тканей, кортикального слоя кости.
Рис. 1. Компьютерная томография органов грудной полости. Срез на уровне бифуркации трахеи. «Легочной» режим просмотра изображения
Рис. 2. Компьютерная томография головы. Срез на уровне верхнечелюстных пазух. «Мягкотканный» режим просмотра изображения
Р
ис.
3.
Фрагмент КТ-сканограммы головы. Срез
на уровне верхнечелюстных пазух.
«Костный» режим просмотра изображения.
Вам представлена норма или патология?
Сравните симметричные участки.
Таким образом, воздух на КТ-сканограммах отображается абсолютно черной зоной. Кортикальный слой кости ярко-белый. Изображение мягких тканей – серое.
Но разрешающая способность КТ значительно выше рентгенографии. В связи с этим многие внутренние органы визуализируются в условиях естественного контрастирования. Обратите внимание на различную денсивность паренхимы печени и содержимого желчного пузыря (рис. 4). Срез может проходить через тело позвонка. А может, как на рис. 4, через межпозвонковый диск.
Рис. 4. Компьютерная томография органов брюшной полости. «Мягкотканный» режим просмотра изображения. Рентгенопозитивное контрастное вещество визуализируется внутри органов желудочно-кишечного тракта
Техническое развитие КТ решает задачу уменьшения времени исследования, не увеличивая при этом дозу облучения пациента. Важным преимуществом современных спиральных и мультиспиральных компьютерных томографов является возможность по серии двумерных изображений провести реконструкцию в других плоскостях и создать трехмерное изображение объекта (рис. 5).
Рис. 5.Трехмерная реконструкция изображения черепа при проведении спиральной компьютерной томографии
Для исследования можно использовать несколько методик компьютерной томографии:
1.Компьютерная томография в условиях естественного контрастирования.
2. Компьютерная томография с пероральным контрастированием желудочно-кишечного тракта (рис. 4). Применяется водорастворимое (!) рентгенопозитивное контрастное вещество.
3. Компьютерная томография с усилением изображения органов (не только паренхимы различных органов, но и стенки органа ЖКТ) путем внутривенного введения контрастного вещества. В зависимости от времени между введением контраста и началом исследования можно «выделить» сосуды (КТ-ангиография) или пути его выведения (КТ-урография).
4. Компьютерная томография с непосредственным введением контрастного вещества в полости или выводные протоки исследуемых органов. Например, слюнных желез (КТ-сиалография).
Р
ис.
5. КТ-ангиограмма
сосудов головного мозга. Реконструкция
изображения в сагиттальной плоскости
Противопоказаний к проведению компьютерной томографии нет. Но, учитывая ионизирующее действие рентгеновского излучения, ее необходимо назначать только по строгим показаниям.
Основы компьютерно-томографической семиотики
Для определения характера визуализации патологический очаг сравнивают с неизмененной тканью вокруг него. Если очаг имеет денсивность (плотность) выше и выглядит более светлым, чем окружающая ткань, его называют гиперденсивным (рис. 6). Если очаг имеет плотность ниже и выглядит более темным, чем окружающая ткань, его называют гиподенсивным (рис. 7). Очаг, не отличающийся от нормальной ткани, называют изоденсивным (рис. 8). Изоденсивные очаги визуализируются в случаях, когда они имеют гипо- или гиперденсивные ободки или меняют форму и размеры органа.
Рис. 6. КТ головного мозга, аксиальный срез. В глубинных отделах правой лобной доли определяется однородный гиперденсивный очаг неправильной формы. Передний рог правого бокового желудочка сдавлен
Рис. 7. КТ брюшной полости и забрюшинного пространства, аксиальный срез. Искусственное контрастирование. В паренхиме обеих почек определяются гиподенсивные очаги округлой формы. Очаги увеличивают объем почек.
Рис. 8. Фрагмент КТ-сканограммы забрюшинного пространства. Искусственное контрастирование. Реконструкция во фронтальной плоскости. В области нижнего полюса правой почки определяется неоднородный изоденсивный очаг округлой формы. Общий объем почки увеличен.
Так же, как и при традиционном рентгенологическом исследовании, структура патологического очага может оказаться однородной (рис. 7) или неоднородной (рис. 8), а форма – разнообразной. Контуры патологического очага на КТ-сканограммах могут быть ровными или неровными. Вследствие особенностей метода они всегда четкие. Врач, выполняющий исследование, имеет возможность определить точные размеры патологии.
Магнитно-резонансная томография
Магнитно-резонансная томография (МРТ) — способ получения послойных медицинских изображений для исследования внутренних органов и тканей с использованием явления ядерного магнитного резонанса.
Основные компоненты МР-томографа: 1) магнит, который в большинстве случаев представляет собой большой полый цилиндр, внутри которого помещается пациент; 2) радиочастотная катушка, которая чаще используется и для передачи, и для приема радиоволн. Для МР-томографии используются магниты, которые создают магнитные поля силой от 0,02 до 3 Тл (Тесла).
Если поместить протон во внешнее магнитное поле, то его магнитный момент будет либо сонаправлен, либо противоположно направлен магнитному полю. При воздействии на исследуемую область электромагнитным излучением определённой частоты часть протонов поменяют свой магнитный момент на противоположный (возбуждение), а потом вернутся в исходное положение (релаксация). При этом протоны излучают поглощенную раньше энергию в виде небольшого количества тепла и радиоволн, ндуцирующих электрический ток в воспринимающей катушке, так называемый МР-сигнал, который, в свою очередь, передается в компьютер, оцифровывается, после чего на мониторе появляется готовое изображение.
Таким образом, источником электромагнитных волн радиочастотного диапазона являются протоны организма человека в магнитном поле. Детектором - радиочастотная (магнитная) катушка. Мы изучаем ИНТЕНСИВНОСТЬ МР-сигнала.
Контрастность на МРТ определяется различиями в магнитных возможностях тканей. Величина намагниченности зависит в первую очередь от плотности расположения протонов. Объекты с малым количеством протонов, например, воздух, кортикальный слой кости индуцируют очень слабый МР-сигнал и представляются на изображении гипоинтенсивными (темными).
На представленном ниже изображении (рис. 9) оцените интенсивность воздуха, мягких тканей, жировой клетчатки.
Рис. 9. МРТ грудной полости и верхнего этажа брюшной полости – фронтальный срез
Вода и другие жидкости должны быть яркими на МР-изображениях из-за очень высокой плотности протонов. Однако, в зависимости от используемого режима для получения МР-изображения, жидкости могут представляться как гипер-, так и гипоинтенсивными. Это объясняется тем, что контрастность изображения зависит не только от плотности протонов. Важную роль играют два других параметра - продолжительность Т1- и Т2-релаксации. Пояснение механизмов этого процесса очень сложное и занимает несколько страниц с множеством формул.
Ткани с максимальным временем Т1 индуцируют наиболее слабые сигналы и на Т1-взвешенных изображениях выглядят темными (жидкости и твердые ткани - костная, фиброзная и т. п.). Ткани с минимальным временем Т1 индуцируют наиболее сильные МР-сигналы и на Т1-взвешенных изображениях выглядят яркими (например, жировая ткань).
Жидкости и богатые жидкостями ткани (например, зона отека) обычно имеют длительное время Т2, а твердые ткани — короткое время Т2. Чем дольше Т2, тем сильнее сигнал и тем ярче выглядит ткань на Т2-взвешенных изображениях. Жидкости выглядят яркими, твердые ткани – темными.
Обратите внимание, что кортикальный слой кости черный, как в режиме Т1, так и в Т2.
а б
а) Т1-взвешенное изображение; б) Т2-взвешенное изображение
А какой цвет кортикального слоя кости при проведении рентгеновской компьютерной томографии?
Существует несколько десятков методик МРТ, применяемых для исключения того или иного заболевания. Но базовыми (первоначальными остаются Т1 и Т2 – взвешенные изображения.
Тот факт, что циркулирующая кровь, в отличие от неподвижной, практически не генерирует МР-сигнал, делает ее эффективным «негативным контрастным веществом». Просветы сосудов и камеры сердца визуализируются темными (анинтенсивными) и четко отграничиваются от более ярких окружающих неподвижных тканей.
Существуют,
однако, специальные методики, позволяющие
отобразить циркулирующую кровь яркой,
а неподвижные ткани — темными. Они
используются в МР-ангиографии (МРА,
рис. 11).
Рис. 11. Магнитно-резонансная ангиограмма. Вены головного мозга
Современные МР-томографы позволяют регистрировать и жидкость, которая движется очень медленно. На этом базируется методики: МР-сиалография, МР-холеграфия и т.д.
При МРТ широко применяются контрастные средства. Все они имеют магнитные свойства и изменяют интенсивность изображения тканей, укорачивая Т1-релаксацию окружающих протонов. Чаще контрастные средства содержат парамагнитный ион металла гадолиния. Они вводятся внутривенно и распределяются в теле пациента подобно водорастворимым рентгеноконтрастным веществам.
При проведении МРТ пациент подвергается воздействию постоянного и, непосредственно во время исследования, переменного магнитного поля. Биологическое действие обусловлено намагничиванием, а также нагреванием всех тканей.
Таким образом, абсолютным противопоказанием к проведению МРТ является наличие инородных металлических тел. Современные сплавы, применяемые в медицине, магнитом не притягиваются. Но МРТ проводится только после предоставления официальных документов, подтверждающих химический состав материала сосудистых клипс, металлических протезов и т.д. Необходимо учесть, что искусственный водитель ритма сердца перестает работать в магнитном поле. Первый триместр беременности является относительным противопоказанием к проведению МРТ из-за нагрева околоплодных волн, если таз попадает в зону исследования.
Магнитно-резонансно-томографическая семиотика заболеваний различных органов и систем
Так же, как и при анализе данных КТ, при МРТ патологический очаг необходимо сравнивать с неизмененной тканью. Независимо от применяемого режима исследования, если очаг имеет интенсивность выше, чем окружающая ткань, применяют термин «гиперинтенсивный очаг» (рис. 12). Если ниже – «гипоинтенсивный» (рис. 13). Очаг, не отличающийся от нормальной ткани, называют изоинтенсивным. В описании обязательно необходимо указывать, с интенсивностью какой ткани проводилось сравнение (рис. 12).
Рис. 12. МРТ головного мозга. Аксиальный срез. Искусственное контрастирование (контраст – магневист). В центральной части правого бокового желудочка определяется неоднородный очаг: гиперинтенсивный по сравнению с полостью желудочка, изоинтенсивный по сравнению с паренхимой мозга. Очаг неправильно округлой формы с неровными контурами, расширяет полость правого бокового желудочка
Рис. 13. МРТ брюшной полости. Контрастное вещество (парамагнетик) введено внутривенно. В правой доле печени определяется округлый однородный гипоинтенсивный очаг с ровными контурами
Так же, как и при КТ, структура патологического очага может оказаться однородной или неоднородной, а форма – разнообразной. Контуры патологического очага на МРТ-сканограммах могут быть ровными или неровными. Вследствие особенностей метода они всегда четкие.