Групи контрастних речовин:
1. Низькоатомні -гази: повітря, кисень, геміоксид азоту (закис азоту), вуглекислий газ.
2. Контрастні речовини з високою атомною масою поділяються на наступні підгрупи:
Нерозчинні контрастні речовини: сульфат барію для контрастування травного кналу, танталовий пил (рідко використовується) для контрастування бронхіального дерева;
Порошкоподібні: білітраст, йопагност, білоптін, холевід і ін. — виводяться печінкою, використовуються для дослідження жовчного міхура.
Водорозчинні :
а) виділяються печінкою : білогност, біліграфін, ендомірабіл, холограм, холов’є і ін.
б) виділяються нирками: урографін, верографін, ультравіст, омніпак і ін.
Жиророзчинні: йодоліпол, ліпойодол, міоділ та ін.
Спеціальні контрастні методи дослідження порожнин тіла, порожнин органів, протоків залоз і судин, використовують для діагностики стану різних органів і систем, що і обумовлює їх назву: наприклад введення контрастної речовини в судини – ангіографія (див. мал.10.16), введення повітря в черевну порожнину – пневмоперитонеум (див.мал.10.21.-а), в сечовий міхур - цистографія (див.мал.10.21.-б)і ін.
Мал.10.21. а) пневмоперитонеум; б)цистографія
Фізичні основи магнітно-резонансної томографії
Явище магнітного резонансу відкрито 1946 р. За це відкриття Ф.Блоч, Е.Пармель 1952 р. були удостоєні Нобелівської премії. 1973 р. П.Раутенбург уперше показав можливість отримання зображення за допомогою магнітно-резонансних радіосигналів, а 1982р, були виконані магнітно-резонансні томограми внутрішніх органів людини.
Принцип методу полягає у зміні положення та обертання протонів, що є магнітними диполями, під впливом сильного зовнішнього магнітного поля (див.мал. 10.22.). Електромагнітні імпульси, що виникають, та наведена електрорушійна сила реєструються та обробляються комп'ютером, на основі чого будується візуальне зображення.
Магнітно-резонансний томограф складається з надсильного магніта, радіоперетворювача, приймальної радіочастотної катушки, комп'ютера (ЕОМ) та консолі керування. Використовують три типи магнітів: постійний , електромагніт та надпровідний. Надпровідність магніту забеспечується надпровідністю катушок, що охолоджуються інертними зрідженими газами (азот, гелій) до температури -269°С (4°К).
Сила магнітного поля визначається в теслах (Т) чи гаусах (1 Т = 10.000 гауссов). Сила магнітного поля Землі становить 0,3 – 0,7 гаусів. В кліничній диагностиці частіше всього використовують магнітне поле силою від 0,5 до 4 Т. МРТ при дослідженях м’яких тканин перевищує по діагностичним можливостям КТ. Це обумовлено тим, що КТ базується на визначені лише электроної щільності, а МРТ - на четирьох компонентах: протоній щільності, двух часах ослаблення - Т1 і Т2 та швидкості руху рідини.
Більшість тканин людського організму в значній міре містять воду, до складу якої входять кисень та водень. Атом водню має один протон, що є магнитным диполем з південний та північним полюсами. Властивості диполя мають ядра з непарним числом протонів. Протон (ядро водню) обертається навколо своєї вісі та утворює слабкий магнітний момент (спін). Диполі безладно орієнтовані в просторі. Якщо людину розташовують в постійне магнитне поле МРТ, ядра атомів водню, як маленькі магніти, орієнтуються вздовж напрямку силових ліній магнітного поля. Вісь протона описує фігуру конусу подібно до дзиги. Це своєрідне обертання називається процесією. Більша частина протонів з низьким енергетичним рівнем, основою конусу (процесією) обернена на північ, а меньша частина протонів з більш високим енергетичним рівнем - в протилежний бік – на південь. Це відповідно паралельні та антипаралельні протони. При цьому в організмі утворюється сумарний тканинний магнітний момент - М, який направлений паралельно силовим лініям магнітного поля (див.мал. 10.22. - 1,2,3,4). Вісь z завжди збігіється з напрямком магнітного поля надпровідого магніта магнітно-резонансного томографа, яке в свою чергу співпадає з магнітним полем Землі. Вісь x розташована в одній площині з віссю z та перпендикулярна їй. Вісь y розташована вертикально та є перпендикулярною площині утвореної вясями x та z.
Мал.10.22. Схема утворення тканинного магнітного моменту (1, 2, 3, 4) та його відхилення під дією зовнішнього радіочастотного імпульсу (5, 6, 7, 8).
Для збудження резонанса протонів водню необхідно крім сильного магнітного поля, створити слабке змінне поле, частота якого буде відповідати частоті їх процесій. Для цього за допомогою радіочастотного генератора МРТ імпульс подають на катушку, що оточує ділянку інтересу тіла. Надходження відповідного радіочастотного імпульса викликає резонанс протонів. В результаті резонанса магнітні моменти всіх паралельних протонів починають обертатися за годинниковою стрілкою. При цьому сумарна вісь тканьового магнетизму (Mz) відхиляється на певний кут від напрямку силових ліній магнітного поля. Ступінь відхилення залежить від сили і часу дії радіочастотного імпульсу, тому останній визначають в градусах кута відхилення Mz від напрямку силових ліній магнітного поля. Під час паузи між повторними радіочастотними імпульсами протони, а відповідно і вісь Mz, почнуть обертатися до вихідного положення, з різною швидкістю, посилаючи МР імпульси різної сили, які сприймаються катушкою з наведенням в ній електрорушійної сили та індукції електричного струму (см. рис.10.22. - 5,6,7,8).
Для реконструкції зображень необхідно послідовне поступлення певної кількості МР сигналів. За допомогою обчислення сили імпульсів будується візуальне зображення відповідної ділянки об’єкта. Зовнішній вигляд МРТ див.мал. 10.23. Магнітно-резонансні томограми головного та спинного мозку див.мал. 10.24
Мал.10.23. МРТ апарат 1,5 T. Мал.10.24. МРТ: а)голови; б) поперекового відділу хребта
У складних для діагностики випадках застосовують штучне контрастування магнетиками, до складу яких входить парамагнітний йон з металу гадолінія. Ці контрастні речовини вводять внутрішньовенно. Вони накопичуються у вогнищах запалення та пухлинах. Ці речовини завдяки магнітним властивостям призводять до зміни контрастності.
Клінічна дія магнітного резонансу на пацієнтів і персонал, який займається дослідженням мінімальна, клінічні прояви відсутні, тому протипоказання до дослідження обмежуються лише наявністю феромагнітного об'єкта в організмі, який у разі проведення МРТ піддається значному впливу магнітних сил з індукцією струму і термічним ефектом.
Магніторезонансні контрастні засоби.
У клінічній практиці найбільш широке застосування отримали парамагнетики — сполуки гадолінію (Магневіст, Омніскан).
При МР-дослідженнях ШКТ застосовується Абдоскан.
Магнітно-резонансна томографія — це складний, але безпечний та ефективний метод діагностики, не пов'язаний з використанням іонізуючого випромінювання і введенням радіоактивних речовин. На відміну від КТ МРТ дозволяє отримати чітке зображення структури м’яких тканин органів, допомогає встановити діагноз та призначити відповідне лікування.
Методика перфузійної МРТ
Під терміном «перфузія» розуміють доставку з кровью кисню по судинному руслу в тканини.
Після болюсного введення парамагнітної контрастної речвини за допомогою автоматичного шприця проводитья сканування (початок введення контрасту співпадає з початком сканування). Отримані дані оброблюються за допомогою комп’ютерної програми та відображуються у вигляді перфузійних карт, що містить у собі наступні показники мозкового кровообігу:
— об’єм мозкового кровообіга (CBV);
— середній час прохождення контрасної речовини (МТТ);
— мозковий кровообіг (CBF=CBV/MTT)
— час до піку (time to peak — ТТР).
Методика дифузійної МРТ
Дифузія є результатом теплового руху молекул. В МРТ дифузія характеризує рух молекул води в тканинах.
Використання сильних градіентних імпульсів «відмічає» кожну молекулу води в системі та їх положенне в напрямку градиента що використовується . Отримані зображення автоматично розраховуються з побудовою карт коефіциента дифузії.
Інтенсивність сигналу в дифузійно-зважених зображеннях залежить від швидксті дифузії, від значень часів релаксації T1, T2 та протонної щільності.
Результати МРТ досліджень дифузії та перфузії ішемізованої ділянки головного мозку дозволили сформулювати суть так званої пенумбри – зони невідповідності дифузії та перфузії. Встановлено, що при своечасному відновлені адекватної перфузії ішемізованих тканин головного мозку у хворих настає клінічне покращення неврологічного статусу і скорочення строків одужання.
Переваги МРТ
1.Білш высокий тканьовий контраст у порівнянні із УЗД та КТ.
2.МРТ зображенне отримують в різних режимах, що відрізняються контрастом. В одному з них тканина темна (Т1), а в другому режиме (Т2) може бути світлою.
3. Можливості отримання зображень в будь-якій площині (3D).
4.Можливістьотримання МР-зображень судин (МР-ангіографія) без штучного контрастування з двухвимірною (2D) чи трехвимірною (3D) демонстрацією даних.
Недоліки МРТ.
1.На відміну від КТ погано візуалізуються звапнення.
2.Артефакти, специфічні для МРТ, можуть зробити зображення непридатним для інтерпретації.
Покання до проведення МРТ:
вроджена патологія органів та систем;
демієлінізуючі і інші захворювання ЦНС, об’ємні утвори ЦНС, епілепсія; цереброваскулярний інсульт і ін.;
патологія органів середостіння, заочеревинного простору, органів травлення та виділення, кістяка, органів малого тазу, м’яких тканин і ін.;
Протипокази до проведення МРТ:
наявність в організмі штучного водія серцевого ритму, протезів клапанів серця, штучних суглобів, судинних фільтрів чи будь-яких інших пристроїв медичного призначення, деталі яких зроблено з феромагнітних металів;
проведені раніше операції на головному мозкові, серці чи інших органах;
наявність у тілі будь-яких немедичних металевих об'єктів (осколки, стружки),
можливі напади епілепсії, судом, втрати свідомості;
перший триместр вагітності.
Магнітно-резонансне дослідження можна проводити в будь-якому віці. Лише у маленьких дітей перед його проведенням потрібно застосувати снодійні.
Загальна МРТ - семіотика. МРТ дозволяє визначити:
місце розвитку патологічного процесу (органне, позаорганне);
розташування патологічного утворення в органі;
форму патологічного утворення (куляста, овальна , неправильна);
розміри органу і патологічного утворення;
внутрішню будову (однорідне, неоднорідне);
протону щільність органів і патологічних утворень;
інтенсивність утворення в Т1 та Т2 зважених режимах зображення (відсутня, низька, середня, висока);
Фізичні основи ультразвуку та ультразвукові діагностичні прилади
Принцип ультразвукового методу візуалізації діагностичного зображення полягає в можливості отримання фокусованого променя ультразвукових механічних коливань частотою 1-20 МГц, уведення його в досліджувану речовину через акустичне вікно та реєстрацію хвиль, відбитих від меж різних середовищ. Пучок ультразвукових коливань вводять у досліджувану частину тіла через шкіру за допомогою ультразвукового генератора — п'єзоперетворювача. Поширення ультразвуку залежить від форми п'єзоперетворювача, властивостей ультразвукового променя та середовища, через яке він проходить, і відбувається за законами його відбиття та заломлення на межі різних середовищ, а також за законами дифракції та розсіювання. Поглинання ультразвуку залежить від частоти УЗ-хвилі, акустичних властивостей середовища та кута розходження. Відбиті хвилі сприймаються цим же перетворювачем, обробляються електронним пристроєм і трансформуються в одновимірне чи двовимірне зображення (ехограму чи ультразвукову сканограму). За даними ехограми, можна визначити топографію, форму, величину і структуру досліджуваного органа, що дає змогу виявити дифузне ущільнення паренхіми органа, ехощільні вогнища у ньому, а також порожнини з рідиною чи повітрям.
Існує одновимірна методика УЗД: А-метод (А -— амплітуда) дозволяє на екрані осцилографа реєструвати ультразвукові імпульси, що мають вигляд вертикальних підйомів на прямій лінії, відбитих від межі різних середовищ та тканин. Застосовують два варіанти двовимірної ехографії: В (яскравість) та М (рух). У разі використання В варіанта відбиті імпульси реєструються на екрані у вигляді світлових цяток, яскравість яких прямо пропорційна інтенсивності відбиття ультразвуку. М-варіант дозволяє отримати в часі інформацію про рухомі структури.
Ультразвукові апарати (див.мал.10.25.) обчислюють відстань до відбиваючих структур, вимірюючі час протягом якого ультразвукова хвиля проходить до певних структур і повертається до перетворювача. Існують також тривимірна (ультразвукова реконструкція див. мал.10.26. а) та чотиривимірна (спостереження тривимірного зображення у режимі реального часу) методики.
Звук — це механічне коливання, що спричиняє компресію та декомпресію часток матерії. За фізичною природою звукові коливання — це пружні хвилі. їх поширення зумовлене пружними властивостями часточок матерії. Молекули коливаються вперед і назад, вони стискуються і розтягуються в середовищі відповідно до напрямку хвилі. Довжина хвилі – це відстань між часточками, що перебувають в одній і тій же фазі коливання. Вона становить 1,5 – 0,1 мм. Чітке зображення виникає лише в тому разі, коли розміри об’кта перевищують довжину хвилі. При збільшенні частоти УЗ-коливань збільшується роздільна здатність методу дослідження, але зменшується проникна здатність УЗ-коливань в тканини. Частота коливань оберненопропорційна довжині хвилі.
В ультразвуковій діагностиці використовують ультразвукові коливання з частотою від 2,5 до 12 МГц. Так, наприклад, проникна здатність УЗ-коливань при частоті 2,5 МГц складає близько 24 см, при частоті 5 МГц – 9- 12 см, при частоті 7,5 МГц – 4-5 см.
Ехогенність — це здатність досліджуваного об'єкта відбивати ультразвукові промені.
Дія ультразвукового діагностичного приладу обумовлена уведенням у тканини пацієнта за допомогою перетворювача ультразвукового променя і наступною реєстрацією ехосигналів, відбитих від межі двох середовищ з різною акустичною щільністю.
За принципом дії прилади розподіляють на ехоімпульсні сканери, за допомогою яких визначають анатомічні структури, прилади для визначення кінематичних характеристик, в яких використовують ефект Допплера, а також комбіновані прилади імпульсно-допплеровського типу.
Мал.10.25.Ультразвуковий доплерівський апарат
Мал.10.26. а) УЗ-тривимірне зображення обличчя плода; б) спектральна допплерівська крива нормальної печінкової артерії.
Ультразвукова семіотика. Під час ультразвукової діагностики патологічного процесу слід визначити: 1) початкове місце розвитку патологічного процесу та відношення його до органів (органне, позаорганне); 2) локалізацію патологічного утвору в органі; 3) зміщення, еластичність органа або патологічного утвору (якщо це можна визначити); 4) форму пухлини або кістозного утвору (вони можуть бути круглими, овальними або неправильними); 5) розміри (лише максимальні) як здорового органа, так і патологічного утвору; 6) контури органів і патологічних утворів; 7) ехогенність (анехогенна, знижена, середня, підвищена, висока) див. мал.10.27.; 8) внутрішню будову, яка може бути однорідною і неоднорідною (наявність та локалізація перетинок, звапнування, локалізацію патологічних включень усередині утвору); 9) звукопровідність (знижена, нормальна, підвищена, висока); 10) визначення смужки із зниженою ехогенністю на периферії пухлинного вузла, так званого гало, наявність якої часто свідчить про розвиток злоякісного процесу, особливо у печінці.
Мал.10.27. Ехограми печінки. а) киста печінки; б) гемангіома печінки
Ультразвукові контрастні речовини групуються на: васкулярні та пероральні контрасти для дослідження порожнистих органів.
Ультразвукова доплерографія. Ефект Допплера полягає в тому, що під час відбиття від рухомого об'єкта частота ультразвукового сигналу (променя) змінюється пропорційно швидкості руху останнього. У разі відбиття від об'єкта, який віддаляється, частота відображення ультразвукового, сигналу зменшується, а у разі його відбиття від об'єкта, який наближується — збільшується. Таким чином, якщо ультразвуковий сигнал зустрічається з рухомим об'єктом, то відображені сигнали будуть відрізнятися від коливань, які генеруються перетворювачем, за частотним складом.
Використовуючи цю закономірність, за зрушенням частоти відображення ультразвукового сигналу можна визначити швидкість руху досліджуваного об'єкта у напрямку, паралельному напрямку цього сигналу.
Допплєрографію використовують для вивчення форми, контурів, визначення діаметру судин, швидкості руху крові по судинах чи об'єкта, розташованого на певній глибині від перетворювача.
Дуплексна сонографія дозволяє отримати зображення судин (анатомічна інформація), запис кривої кровотоку в них (фізіологічна інформація) та діагностувати ураження різних судин з одночасною оцінкою кровотоку в них.
Вище наведені методи діагностики широко застосовують у медичній практиці через відсутність протипоказань.
Переваги ультразвукового дослідження
1.Нешкідливість метода дослідження і можливість багаторазового його використання.
2.Високий м’якотканинний контраст при патології паренхіматозних органів і порожнин.
3.Исследование проводится в режиме реального времени.
4.Дозволяє провести внутрішньопорожнинне та інтраопераційне дослідження за допомогою спеціальних датчиків, які вводять беспосередньо в порожнини (наприклад, трансезофагеально, трансректально, трансвагінально та ін.). Спеціальні вбудовані в ендоскопи датчики дозволяють проводити лапароскопічні, інтраваскулярні УЗ-дослідження.
Недоліки УЗД:
• згасання УЗ-променя при збільшені товщини тканин;
• залежність результата дослідження від підготовки паціента до обстеження.
Можливості допплерографічних досліджень:
• оцінка кровоплину в судинах, розпізнавання стенозів, аневризм, тромбозів та ін.;
• розпізнавання судинних структур (аневризм) та позасудинних — солідних і кистозних утворень, розмірами 2-3 см.