87. Компьютерная томография. Принципы организации процесса. Цифровая компьютерная обработка. Оборудование и программное обеспечение.

С помощью компьютерной томографии в современной медицине доступны к исследованию самые незначительные изменения в органах и системах организма. Данные КТ нередко помогают выявлять заболевания, которые требуют безотлагательного лечения.

Принцип компьютерной томографии основан на сканировании органов рентгеновскими лучами.

В системах компьютерной томографии получение томографического изображения основано на выполнении следующих операций: 1 — формировании коллимированного пучка рентгеновского излучения; 2 — сканировании объекта этим пучком; 3 — измерении излучения за объектом детекторами с последующим преобразованием результатов в цифровую форму; 4 — машинном синтезе изображения по совокупности измерительных данных; 5 — построении данного изображения на экране телевизионного монитора.

Пошаговая компьютерная томография Пошаговая компьютерная томография позволяет проводить изучение всех областей тела человека по самым современным протоколам исследования. Время сканирования одного слоя составляет около 5-10 секунд.

В ходе измерения интенсивности излучения, прошедшего сквозь исследуемый объект при движении вокруг него рентгеновского излучателя, в память ЭВМ поступают данные, по которым вычисляются коэффициенты ослабления (абсорбции) излучения или значения рентгеновской плотности тканей во всех элементарных ячейках томографического слоя. На основании этих коэффициентов на экране и формируется двумерное полутоновое изображение исследуемого сечения объекта. За несколько секунд ЭВМ КТ-установки обрабатывает несколько миллионов цифр и на основании результатов этой обработки формирует ("строит") поперечное томографическое изображение. Для определения уровней (зон) поперечных томограмм предварительно выполняется цифровой обзорный снимок. Компьютерно-томографическое изображение по своей сути представляет собой массив цифр — коэффициентов ослабления рентгеновского излучения, которые имеют четкие пространственные координаты в исследуемом томографическом слое. Это означает, что каждый орган, каждое анатомическое образование представлены на компьютерно-томографических изображениях в виде отдельных элементов. Правда, эти элементы при первичном сборе информации существуют в виде суммарных профилей ослабления рентгеновского изображения с каждого данного направления, и лишь при повторной математической обработке огромного числового массива превращаются в самостоятельные элементы изображения.       Спиральная компьютерная томография Спиральная компьютерная томография позволяет сканировать не отдельные слои, а определенный объём исследуемой области. Спиральная компьютерная томография представляет собой частный случай компьютерной томографии, особенностью которого является непрерывность вращения рентгеновского излучателя в сочетании с одновременным непрерывным движением стола-транспортера. Многослойная спиральная компьютерная томография При многослойной спиральной КТ (мсКТ) можно одновременно сканировать очень большие объемы тела (голову-грудь-живот) за невероятно малые промежутки времени (3-5 секунд). вначале сканируется весь объем исследуемой области, а потом производится реконструкция интересующих врача томографических слоев с произвольными параметрами (толщина среза, шаг томографирования, ядра свертки и пр.). В сочетании с внутривенным введением рентгеноконтрастного вещества можно выполнять уникальные исследования, например, ангиографию, коронарографию и пр. по окружности расположены не один, а два и более ряда детекторов. Для того, чтобы рентгеновское излучение могло одновременно приниматься детекторами, расположенными на разных рядах, разработана— объёмная геометрическая форма пучка.

Современный компьютерный томограф представляет собой сложный программно-технический комплекс. Механические узлы и детали выполнены с высочайшей точностью. Для регистрации прошедшего через среду рентгеновского излучения используются сверхчувствительные детекторы, конструкция и материалы, применяемые при изготовлении которых постоянно совершенствуются. При изготовлении КТ томографов предъявляются самые жесткие требования к рентгеновским излучателям. Неотъемлемой частью аппарата является обширный пакет программного обеспечения, позволяющий проводить весь спектр компьютерно-томографических исследований (КТ-исследований) с оптимальными параметрами, проводить последующую обработку и анализ КТ-изображений. Как правило, стандартный пакет программного обеспечения может быть значительно расширен с помощью узкоспециализированных программ, учитывающих особенности сферы применения каждого конкретного аппарата.

С математической точки зрения построение изображения сводится к решению системы линейных уравнений. Так, например, для получения томограммы размером 200×200 пикселей система включает 40000 уравнений. Для решения подобных систем разработаны специализированные методы, ориентированные на параллельные вычисления.