Домой Регистрация
Приветствуем вас, Гость



Форма входа

Население


Вступайте в нашу группу Вконтакте! :)




ПОИСК


Опросник
Используете ли вы афоризмы и цитаты в своей речи?
Проголосовало 514 человек


Томография что это такое


Компьютерная томография - это... Что такое Компьютерная томография?

Компьютерный томограф

Компью́терная томогра́фия — метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта, был предложен в 1972 году Годфри Хаунсфилдом и Алланом Кормаком, удостоенными за эту разработку Нобелевской премии. Метод основан на измерении и сложной компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями.

Компьютерная томография (КТ) — в широком смысле, синоним термина томография (так как все современные томографические методы реализуются с помощью компьютерной техники); в узком смысле (в котором употребляется значительно чаще), синоним термина рентгеновская компьютерная томография, так как именно этот метод положил начало современной томографии.

Рентгеновская компьютерная томография — томографический метод исследования внутренних органов человека с использованием рентгеновского излучения.

Первые математические алгоритмы для КТ были разработаны в 1917 году австрийским математиком И. Радоном (см. преобразование Радона). Физической основой метода является экспоненциальный закон ослабления излучения, который справедлив для чисто поглощающих сред. В рентгеновском диапазоне излучения экспоненциальный закон выполняется с высокой степенью точности, поэтому разработанные математические алгоритмы были впервые применены именно для рентгеновской компьютерной томографии.

В 1963 году американский физик А. Кормак повторно (но отличным от Радона способом) решил задачу томографического восстановления, а в 1969 году английский инженер-физик Г. Хаунсфилд из фирмы «EMI Ltd.» сконструировал «ЭМИ-сканер» (EMI-scanner) — первый компьютерный рентгеновский томограф, клинические испытания которого прошли в 1972 году. В 1979 году «за разработку компьютерной томографии» Кормак и Хаунсфилд были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.

Предпосылки метода в истории медицины

Изображения, полученные методом рентгеновской компьютерной томографии, имеют свои аналоги в истории изучения анатомии. В частности, Николай Иванович Пирогов разработал новый метод изучения взаиморасположения органов оперирующими хирургами, получивший название топографической анатомии. Сутью метода было изучение замороженных трупов, послойно разрезанных в различных анатомических плоскостях («анатомическая томография»). Пироговым был издан атлас под названием «Топографическая анатомия, иллюстрированная разрезами, проведёнными через замороженное тело человека в трёх направлениях». Фактически, изображения в атласе предвосхищали появление подобных изображений, полученных лучевыми томографическими методами исследования. Разумеется, современные способы получения послойных изображений имеют несравнимые преимущества: нетравматичность, позволяющая проводить прижизненную диагностику заболеваний; возможность аппаратной реконструкции однократно полученных «сырых» КТ-данных в различных анатомических плоскостях (проекциях), а также трёхмерной реконструкции; возможность не только оценивать размеры и взаиморасположение органов, но и детально изучать их структурные особенности и даже некоторые физиологические характеристики, основываясь на показателях рентгеновской плотности и их изменении при внутривенном контрастном усилении.

В нейрохирургии до внедрения компьютерной томографии применялись предложенные в 1918 и 1919 гг. Уолтером Денди вентрикуло- и пневмоэнцефалография. Пневмоэнцефалография впервые позволила нейрохирургам проводить визуализацию внутричерепных новообразований с помощью рентгеновских лучей. Они проводились путём введения воздуха либо непосредственно в желудочковую систему мозга (вентрикулография) либо через поясничный прокол в субарахноидальное пространство (пневмоэнцефалография). Проведение вентрикулографии, предложенное Денди в 1918 г., имело свои ограничения, так как требовало наложения с диагностической целью фрезевого отверстия и вентрикулопункции. Пневмоэнцефалография, описанная в 1919 г., была менее инвазивным методом и широко использовалась для диагностики внутричерепных образований. Однако, как вентрикуло-, так и пневмоэнцефалография представляли из себя инвазивные методы диагностики, которые сопровождались появлением у больных интенсивных головных болей, рвоты, несли целый ряд рисков. Поэтому с внедрением компьютерной томографии они перестали применяться в клинической практике. Эти методы были заменены более безопасными КТ-вентрикулографией и КТ-цистернографией, применяемыми значительно реже, по строгим показаниям[1], наряду с широко используемой бесконтрастной компьютерной томографией головного мозга.

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Шкала Хаунсфилда

Основная статья: Шкала Хаунсфилда

Для визуальной и количественной оценки плотности визуализируемых методом компьютерной томографии структур используется шкала ослабления рентгеновского излучения, получившая название шкалы Хаунсфилда (её визуальным отражением на мониторе аппарата является чёрно-белый спектр изображения). Диапазон единиц шкалы («денситометрических показателей, англ. Hounsfield units»), соответствующих степени ослабления рентгеновского излучения анатомическими структурами организма, составляет от −1024 до +3071, т. е. 4096 чисел ослабления. Средний показатель в шкале Хаунсфилда (0 HU) соответствует плотности воды, отрицательные величины шкалы соответствуют воздуху и жировой ткани, положительные — мягким тканям, костной ткани и более плотному веществу (металл). В практическом применении измеренные показатели ослабления могут несколько отличаться на разных аппаратах.

Следует отметить, что «рентгеновская плотность» — усредненное значение поглощения тканью излучения; при оценке сложной анатомо-гистологической структуры измерение её «рентгеновской плотности» не всегда позволяет с точностью утверждать, какая ткань визуализируется (например, насыщенные жиром мягкие ткани имеют плотность, соответствующую плотности воды).

Изменение окна изображения

Обычный компьютерный монитор способен отображать до 256 оттенков серого цвета, некоторые специализированные медицинские аппараты способны показывать до 1024 оттенков. В связи со значительной шириной шкалы Хаунсфилда и неспособностью существующих мониторов отразить весь её диапазон в черно-белом спектре, используется программный перерасчет серого градиента в зависимости от интересуемого интервала шкалы. Черно-белый спектр изображения можно применять как в широком диапазоне («окне») денситометрических показателей (визуализируются структуры всех плотностей, однако невозможно различить структуры, близкие по плотности), так и в более-менее узком с заданным уровнем его центра и ширины («легочное окно», «мягкотканное окно» и т. д.; в этом случае теряется информация о структурах, плотность которых выходит за пределы диапазона, однако хорошо различимы структуры, близкие по плотности). Проще говоря, изменение центра окна и его ширины можно сравнить с изменением яркости и контрастности изображения соответственно.

Средние денситометрические показатели

КТ-скан грудной клетки в легочном и мягкотканном окнах (на изображениях указаны параметры центра и ширины окна) Вещество HU
Воздух −1000
Жир −120
Вода 0
Мягкие ткани +40
Кости +400 и выше

Развитие современного компьютерного томографа

Современный компьютерный томограф фирмы Siemens Medical Solutions

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.

Поколения компьютерных томографов: от первого до четвёртого

Прогресс КТ томографов напрямую связан с увеличением количества детекторов, то есть с увеличением числа одновременно собираемых проекций.

Аппарат 1-го поколения появился в 1973 г. КТ аппараты первого поколения были пошаговыми. Была одна трубка, направленная на один детектор. Сканирование производилось шаг за шагом, делая по одному обороту на слой. Один слой изображения обрабатывался около 4 минут.

Во 2-м поколении КТ аппаратов использовался веерный тип конструкции. На кольце вращения напротив рентгеновской трубки устанавливалось несколько детекторов. Время обработки изображения составило 20 секунд.

3-е поколение компьютерных томографов ввело понятие спиральной компьютерной томографии. Трубка и детекторы за один шаг стола синхронно осуществляли полное вращение по часовой стрелке, что значительно уменьшило время исследования. Увеличилось и количество детекторов. Время обработки и реконструкций заметно уменьшилось.

4-е поколение имеет 1088 люминесцентных датчиков, расположенных по всему кольцу гентри. Вращается лишь рентгеновская трубка. Благодаря этому методу время вращения сократилось до 0,7 секунд. Но существенного отличия в качестве изображений с КТ аппаратами 3-го поколения не имеет.

Спиральная компьютерная томография

Спиральная КТ используется в клинической практике с 1988 года, когда компания Siemens Medical Solutions представила первый спиральный компьютерный томограф. Спиральное сканирование заключается в одновременном выполнении двух действий: непрерывного вращения источника — рентгеновской трубки, генерирующей излучение, вокруг тела пациента, и непрерывного поступательного движения стола с пациентом вдоль продольной оси сканирования z через апертуру гентри. В этом случае траектория движения рентгеновской трубки, относительно оси z — направления движения стола с телом пациента, примет форму спирали.

В отличие от последовательной КТ скорость движения стола с телом пациента может принимать произвольные значения, определяемые целями исследования. Чем выше скорость движения стола, тем больше протяженность области сканирования. Важно то, что длина пути стола за один оборот рентгеновской трубки может быть в 1,5–2 раза больше толщины томографического слоя без ухудшения пространственного разрешения изображения.

Технология спирального сканирования позволила значительно сократить время, затрачиваемое на КТ-исследование и существенно уменьшить лучевую нагрузку на пациента.

Многослойная компьютерная томография (МСКТ)

Многослойная («мультиспиральная») компьютерная томография с внутривенным контрастным усилением и трёхмерной реконструкцией изображения.

Многослойная («мультиспиральная», «мультисрезовая» компьютерная томография — МСКТ) была впервые представлена компанией Elscint Co. в 1992 году. Принципиальное отличие мсКТ томографов от спиральных томографов предыдущих поколений в том, что по окружности гентри расположены не один, а два и более ряда детекторов. Для того, чтобы рентгеновское излучение могло одновременно приниматься детекторами, расположенными на разных рядах, была разработана новая — объёмная геометрическая форма пучка. В 1992 году появились первые двухсрезовые (двухспиральные) МСКТ томографы с двумя рядами детекторов, а в 1998 году — четырёхсрезовые (четырёхспиральные), с четырьмя рядами детекторов соответственно. Кроме вышеотмеченных особенностей, было увеличено количество оборотов рентгеновской трубки с одного до двух в секунду. Таким образом, четырёхспиральные мсКТ томографы пятого поколения на сегодняшний день в восемь раз быстрее, чем обычные спиральные КТ томографы четвертого поколения. В 2004—2005 годах были представлены 32-, 64- и 128-срезовые МСКТ томографы, в том числе — с двумя рентгеновскими трубками. Сегодня же в некоторых клиниках уже имеются [1] 320-срезовые компьютерные томографы. Эти томографы, впервые представленные в 2007 году компанией Toshiba, являются новым витком эволюции рентгеновской компьютерной томографии. Они позволяют не только получать изображения, но и дают возможность наблюдать почти что «в реальном» времени физиологические процессы, происходящие в головном мозге и в сердце [2]! Особенностью подобной системы является возможность сканирования целого органа (сердце, суставы, головной мозг и т.д.) за один оборот рентгеновской трубки, что значительно сокращает время обследования, а также возможность сканировать сердце даже у пациентов, страдающих аритмиями. Несколько 320-срезовых сканеров уже установлены и функционируют в России.

Преимущества МСКТ перед обычной спиральной КТ

Все эти факторы значительно повышают скорость и информативность исследований.

Основным недостатком метода остается высокая лучевая нагрузка на пациента, несмотря на то, что за время существования КТ её удалось значительно снизить.

Преимущество матричного массива детекторов заключается в том, что количество детекторов в ряду можно легко увеличить для получения большего количества срезов за один оборот рентгеновской трубки. Так как в адаптивном массиве детекторов меньше количество самих элементов, то меньше и число зазоров между ними, что дает снижение лучевой нагрузки на пациента и уменьшение электронного шума. Поэтому три из четырёх мировых производителей МСК томографов выбрали именно этот тип.

Все вышеотмеченные нововведения не только повышают пространственное разрешение, но благодаря специально разработанным алгоритмам реконструкции позволяют значительно уменьшить количество и размеры артефактов (посторонних элементов) КТ-изображений. Основным преимуществом МСКТ по сравнению с односрезовой СКТ является возможность получения изотропного изображения при сканировании с субмиллиметровой толщиной среза (0,5 мм). Изотропное изображение возможно получить, если грани вокселя матрицы изображения равны, то есть воксель принимает форму куба. В этом случае пространственное разрешение в поперечной плоскости x-y и вдоль продольной оси z становится одинаковым.

Компьютерная томография с двумя источниками излучения

DSCT — Dual Source Computed Tomography. Русскоязычной аббревиатуры в настоящее время нет.

В 2005 году компанией «Сименс медикал солюшнз» представлен первый аппарат с двумя источниками рентгеновского излучения. Теоретические предпосылки к его созданию были еще в 1979 году, но технически его реализация в тот момент была невозможна.

По сути он является одним из логичных продолжений технологии МСКТ. Дело в том, что при исследовании сердца (КТ-коронарография) необходимо получение изображений объектов находящихся в постоянном и быстром движении, что требует очень короткого периода сканирования. В МСКТ это достигалось синхронизацией ЭКГ и обычного исследования при быстром вращении трубки. Но минимальный промежуток времени, требуемый для регистрации относительно неподвижного среза для МСКТ при времени обращения трубки, равном 0,33 с (≈3 оборота в секунду), равен 173 мс, то есть время полуоборота трубки. Такое временное разрешение вполне достаточно для нормальной частоты сердечных сокращений (в исследованиях показана эффективность при частотах менее 65 ударов в минуту и около 80, с промежутком малой эффективности между этими показателями и при больших значениях). Некоторое время пытались увеличить скорость вращения трубки в гентри томографа. В настоящее время достигнут предел технических возможностей для ее увеличения, так как при обороте трубки в 0,33 с ее вес возрастает в 28 раз (перегрузки 28 g). Чтобы получить временное разрешение менее 100 мс, требуется преодоление перегрузок более чем 75 g.

Использование же двух рентгеновских трубок, расположенных под углом 90°, дает временное разрешение, равное четверти периода обращения трубки (83 мс при обороте за 0,33 с). Это позволило получать изображения сердца независимо от частоты сокращений.

Также такой аппарат имеет еще одно значительное преимущество: каждая трубка может работать в своем режиме (при различных значениях напряжения и тока, кВ и мА соответственно). Это позволяет лучше дифференцировать на изображении близкорасположенные объекты различных плотностей. Особенно это важно при контрастировании сосудов и образований, находящихся близко от костей или металлоконструкций. Данный эффект основан на различном поглощении излучения при изменении его параметров у смеси кровь + йодсодержащее контрастное вещество при неизменности этого параметра у гидроксиапатита (основа кости) или металлов.

В остальном аппараты являются обычными МСКТ аппаратами и обладают всеми их преимуществами.

Массовое внедрение новых технологий и компьютерных вычислений позволили внедрить в практику такие методы, как виртуальная эндоскопия, в основе которых лежит РКТ и МРТ.

Контрастное усиление

Для улучшения дифференцировки органов друг от друга, а также нормальных и патологических структур, используются различные методики контрастного усиления (чаще всего, с применением йодсодержащих контрастных препаратов).

Двумя основными разновидностями введения контрастного препарата являются пероральное (пациент с определенным режимом выпивает раствор препарата) и внутривенное (производится медицинским персоналом). Главной целью первого метода является контрастирование полых органов желудочно-кишечного тракта; второй метод позволяет оценить характер накопления контрастного препарата тканями и органами через кровеносную систему. Методики внутривенного контрастного усиления во многих случаях позволяют уточнить характер выявленных патологических изменений (в том числе достаточно точно указать наличие опухолей, вплоть до предположения их гистологической структуры) на фоне окружающих их мягких тканей, а также визуализировать изменения, не выявляемые при обычном («нативном») исследовании.

В свою очередь, внутривенное контрастирование можно проводить двумя способами: «ручное» внутривенное контрастирование и болюсное контрастирование.

При первом способе контраст вводится вручную рентгенлаборантом или процедурной медсестрой, время и скорость введения не регулируются, исследование начинается после введения контрастного вещества. Этот способ применяется на «медленных» аппаратах первых поколений, при МСКТ «ручное» введение контрастного препарата уже не соответствует значительно возросшим возможностям метода.

При болюсном контрастном усилении контрастный препарат вводится внутривенно шприцем-инжектором с установленными скоростью и временем подачи вещества. Цель болюсного контрастного усиления — разграничение фаз контрастирования. Время сканирования различается на разных аппаратах, при разных скоростях введения контрастного препарата и у разных пациентов; в среднем при скорости введения препарата 4–5 мл/сек сканирование начинается примерно через 20–30 секунд после начала введения инжектором контраста, при этом визуализируется наполнение артерий (артериальная фаза контрастирования). Через 40–60 секунд аппарат повторно сканирует эту же зону для выделения портально-венозной фазы, в которую визуализируется контрастирование вен. Также выделяют отсроченную фазу (180 секунд после начала введения), при которой наблюдается выведение контрастного препарата через мочевыделительную систему.

КТ-ангиография

Основная статья: КТ-ангиография

КТ-ангиография позволяет получить послойную серию изображений кровеносных сосудов; на основе полученных данных посредством компьютерной постобработки с 3D-реконструкцией строится трёхмерная модель кровеносной системы.

Спиральная КТ-ангиография — одно из последних достижений рентгеновской компьютерной томографии. Исследование проводится в амбулаторных условиях. В локтевую вену вводится йодсодержащий контрастный препарат в объеме ~100 мл. В момент введения контрастного вещества делают серию сканирований исследуемого участка.

КТ-перфузия

Метод, позволяющий оценить прохождение крови через ткани организма, в частности:

Показания к компьютерной томографии

Компьютерная томография широко используется в медицине для нескольких целей:

  1. Как скрининговый тест — при следующих состояниях:
    • Головная боль
    • Травма головы, не сопровождающаяся потерей сознания
    • Обморок
    • Исключение рака легких. В случае использования компьютерной томографии для скрининга, исследование делается в плановом порядке.
  2. Для диагностики по экстренным показаниям — экстренная компьютерная томография
    • Тяжелые травмы
    • Подозрение на кровоизлияние в мозг
    • Подозрение на повреждение сосуда (например, расслаивающая аневризма аорты)
    • Подозрение на некоторые другие острые повреждения полых и паренхиматозных органов (осложнения как основного заболевания, так и в результате проводимого лечения)
  3. Компьютерная томография для плановой диагностики
    • Большинство КТ исследований делается в плановом порядке, по направлению врача, для окончательного подтверждения диагноза. Как правило, перед проведением компьютерной томографии, делаются более простые исследования — рентген, УЗИ, анализы и т. д.
  4. Для контроля результатов лечения.
  5. Для проведения лечебных и диагностических манипуляций, например пункция под контролем компьютерной томографии и др.

Некоторые абсолютные и относительные противопоказания

Без контраста

С контрастом

Примечания

Томограф - это... Что такое Томограф?

Пример современного томографа Открытый МР-томограф

Магни́тно-резона́нсный томо́граф (МРТ), ядерно магнитно-резонансный томограф (ЯМРТ) или магнитно-резонансная томография (МРТ), является основным инструментом медицинской техники для создания изображений, используемых в радиологии для подробной визуализации внутренних структур и органов человека. Томограф обеспечивает хороший контраст между различными мягкими тканями тела, что делает его особенно полезным при исследованиях мозга, мышц, сердца и диагностики рака по сравнению с другими медицинскими методами визуализации, такими, как рентгеновская компьютерная томография (КТ) или рентгенография. В отличие от компьютерного томографа или традиционного рентгеновского аппарата в магнитно-резонансном томографе не используются ионизирующие излучения. Вместо этого он использует мощные магнитные поля, чтобы выровнять намагниченность некоторых атомов в теле, а затем использует радиочастотные поля чтобы систематически изменять направление этой намагниченности. Это приводит к появлению вращающегося магнитного поля, регистрируемого сканером и позволяет построить образ сканируемой области тела. Магнитно-резонансный томограф использует относительно новую технологию. Первые изображения томографов были опубликованы в 1973 году, а первый снимок поперечного сечения живой мыши — в январе 1974 года. Первые исследования, проведенные на людях, были опубликованы в 1977 году. Для сравнения, первый рентгеновский снимок человека был сделан в 1895 году.

Принцип действия

Тело состоит в основном из молекул воды. Каждая молекула воды состоит из двух ядер водорода или протонов. Когда человек находится внутри мощного магнитного поля сканера, магнитные моменты некоторых из этих протонов изменяются и выравниваются по направлению прилагаемого поля. В томографе включается на небольшой промежуток времени радиочастотный генератор, создавая электромагнитное поле. Энергия фотонов этого поля, известная как резонансная частота, достаточная чтобы повернуть спины протонов в теле. По мере нарастания интенсивности и длительности поля увеличивается количество повернувшихся спинов. После выключения поля, спины протонов возвращаются в первоначальное состояние, а разница в энергии между двумя состояниями высвобождается в виде фотона. Именно эти производящие электромагнитные сигналы фотоны обнаруживает сканер в томографе. Количество резонировавших протонов зависит от силы магнитного поля.

Связь между напряженностью приложенного поля и частотой позволяет использовать томограф ядерно-магнитного резонанса для работы с изображениями внутренних тканей человека. Для изменения позиции томографического среза внутри пациента применяются дополнительные магнитные поля, применяемые в ходе работы томографа. Информация о позиции может быть получена из результирующего сигнала с помощью преобразования Фурье. Эти поля создаются путем пропускания электрического тока через специальные соленоиды, известные как градиентные катушки. Поскольку эти катушки находятся внутри туннеля сканера, существуют большие силы взаимодействия между ними и основным полем, создавая большую часть шума во время работы. Если не ослаблять этот шум, он может доходить до 130 децибел (дБ) при сильных полях.

Изображение может быть построено, поскольку протоны в различных тканях возвращаются в свои равновесные состояния с различной скоростью, которая и является той разницей, которая может быть обнаружена и использована для построения изображения. Пять различных параметров – плотность спина, времена T1 и T2 релаксации, поток и спектральные сдвиги также используются для построения изображения. При изменении параметров сканера, этот эффект используется для создания контраста между различными типами тканей тела или между другими свойствами, как и в обычных, так и диффузионных магнитно-резонансных томографах.

Контрастные вещества могут быть введены внутривенно, чтобы улучшить визуализацию кровеносных сосудов, опухоли или воспаления. Контрастные агенты также могут быть непосредственно введены в сустав в случае артрограмм, при томографии суставов. В отличие от КТ, МРТ не использует ионизирующего излучения и, как правило, очень безопасная процедура. Тем не менее сильные магнитные поля и радиоимпульсы могут повлиять на металлические имплантаты, в том числе кохлеарные имплантаты и кардиостимуляторы. В случае кохлеарных имплантатов, США FDA одобрило некоторые имплантаты для совместимости с аппаратами МРТ. В случае кардиостимуляторов результаты могут иногда привести к летальному исходу; так пациентам с такими имплантатами, как правило, МРТ противопоказана.

МРТ используется для исследования любых частей тела и особенно эффективна для тканей с высоким содержанием ядер водорода и малым контрастом плотности, таких как мозг, мышцы, соединительная ткань и большинство опухолей.

Применение

В клинической практике, томограф используется, чтобы отличать патологические ткани (например, опухоль головного мозга) от нормальных тканей. Одно из преимуществ магнитно-резонансной томографии в том, что процедура сканирования является практически безвредной для пациента. МР-томограф использует сильные магнитные поля и не ионизирующие излучения в РЧ диапазоне, что выгодно отличает его от компьютерной томографии и традиционной рентгенографии.

Хотя КТ обеспечивает хорошее пространственное разрешение (способность различать две области отдельных структур на достаточно малом расстоянии друг от друга), МРТ обеспечивает хорошее контрастное разрешение (способность выделять различия между двумя похожими, но не идентичными тканями). В основе этой возможности лежит комплекс импульсных последовательностей, которые включают в себя современные медицинские МРТ сканеры, каждый из которых оптимизирован для конкретного контраста и изображения, основанный на химической чувствительности МРТ.

В обычном томографе используется до 20 различных последовательностей, каждая из которых выбирается для получения определенного типа информации.

Типы томографических исследований

Производители томографов

См также

Магнитно-резонансная томография - это... Что такое Магнитно-резонансная томография?

МРТ-изображение головы человека

Магнитно-резонансная томография (МРТ, MRT, MRI[1]) — томографический метод исследования внутренних органов и тканей с использованием физического явления ядерного магнитного резонанса — метод основан на измерении электромагнитного отклика ядер атомов водорода на возбуждение их определённой комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряжённости.

Годом основания магнитно-резонансной томографии принято считать 1973 год, когда профессор химии Пол Лотербур опубликовал в журнале Nature статью «Создание изображения с помощью индуцированного локального взаимодействия; примеры на основе магнитного резонанса». Позже Питер Мэнсфилд усовершенствовал математические алгоритмы получения изображения.

В СССР способ и устройство для ЯМР-томографии предложил в 1960 году В. А. Иванов[2][3].

Мультипликация, составленная из нескольких сечений головы человека

Некоторое время существовал термин ЯМР-томография, который был заменён на МРТ в 1986 году в связи с развитием радиофобии у людей после Чернобыльской аварии. В новом термине исчезло упоминание о «ядерности» происхождения метода, что и позволило ему достаточно безболезненно войти в повседневную медицинскую практику, однако и первоначальное название также имеет хождение.

За изобретение метода МРТ Питер Мэнсфилд и Пол Лотербур получили в 2003 году Нобелевскую премию в области медицины. В создание магнитно-резонансной томографии известный вклад внёс также америко-армянский ученый Реймонд Дамадьян, один из первых исследователей принципов МРТ, держатель патента на МРТ и создатель первого коммерческого МРТ-сканера.

Томография позволяет визуализировать с высоким качеством головной, спинной мозг и другие внутренние органы. Современные методики МРТ делают возможным неинвазивно (без вмешательства) исследовать функцию органов — измерять скорость кровотока, тока спинномозговой жидкости, определять уровень диффузии в тканях, видеть активацию коры головного мозга при функционировании органов, за которые отвечает данный участок коры (функциональная МРТ).

Метод

Аппарат для магнитно-резонансной томографии.

Метод ядерного магнитного резонанса позволяет изучать организм человека на основе насыщенности тканей организма водородом и особенностей их магнитных свойств, связанных с нахождением в окружении разных атомов и молекул. Ядро водорода состоит из одного протона, который имеет магнитный момент (спин) и меняет свою пространственную ориентацию в мощном магнитном поле, а также при воздействии дополнительных полей, называемых градиентными, и внешних радиочастотных импульсов, подаваемых на специфической для протона при данном магнитном поле резонансной частоте. На основе параметров протона (спинов) и их векторном направлении, которые могут находиться только в двух противоположных фазах, а также их привязанности к магнитному моменту протона можно установить, в каких именно тканях находится тот или иной атом водорода.

Если поместить протон во внешнее магнитное поле, то его магнитный момент будет либо сонаправлен, либо противоположно направлен магнитному моменту поля, причём во втором случае его энергия будет выше. При воздействии на исследуемую область электромагнитным излучением определённой частоты часть протонов поменяют свой магнитный момент на противоположный, а потом вернутся в исходное положение. При этом системой сбора данных томографа регистрируется выделение энергии во время «расслабления» (релаксации) предварительно возбужденных протонов.

Первые томографы имели индукцию магнитного поля 0,005 Тл, однако качество изображений, полученных на них, было низким. Современные томографы имеют мощные источники сильного магнитного поля. В качестве таких источников применяются как электромагниты (до 9,4 Тл), так и постоянные магниты (до 0,7 Тл). При этом, так как поле должно быть весьма сильным, применяются сверхпроводящиие электромагниты, работающие в жидком гелии, а постоянные магниты пригодны только очень мощные, неодимовые. Магнитно-резонансный «отклик» тканей в МР-томографах на постоянных магнитах слабее, чем у электромагнитных, поэтому область применения постоянных магнитов ограничена. Однако, постоянные магниты могут быть так называемой «открытой» конфигурации, что позволяет проводить исследования в движении, в положении стоя, а также осуществлять доступ врачей к пациенту во время исследования и проведение манипуляций (диагностических, лечебных) под контролем МРТ — так называемая интервенционная МРТ.

Для определения расположения сигнала в пространстве, помимо постоянного магнита в МР-томографе, которым может быть электромагнит, либо постоянный магнит, используются градиентные катушки, добавляющие к общему однородному магнитному полю градиентное магнитное возмущение. Это обеспечивает локализацию сигнала ядерного магнитного резонанса и точное соотношение исследуемой области и полученных данных. Действие градиента, обеспечивающего выбор среза, обеспечивает селективное возбуждение протонов именно в нужной области. Мощность и скорость действия градиентных усилителей относится к одним из наиболее важных показателей магнитно-резонансного томографа. От них во многом зависит быстродействие, разрешающая способность и соотношение сигнал/шум.

Наблюдение за работой сердца в реальном времени с применением технологий МРТ.

Современные технологии и внедрение компьютерной техники обусловили возникновение такого метода, как виртуальная эндоскопия, который позволяет выполнить трёхмерное моделирование структур, визуализированных посредством КТ или МРТ. Данный метод является информативным при невозможности провести эндоскопическое исследование, например при тяжёлой патологии сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Метод виртуальной эндоскопии нашёл применение в ангиологии, онкологии, урологии и других областях медицины.

МР диффузия

МР диффузия — метод, позволяющий определять движение внутриклеточных молекул воды в тканях.

Диффузная спектральная томография

Диффузная спектральная томография — метод, основанный на магнитно-резонансной томографии, позволяющий изучать активные нейронные связи. Преимущественное применение при диагностике острого нарушения мозгового кровообращения, по ишемическому типу, в острейшей и острой стадиях.

МР перфузия

Метод позволяющий оценить прохождение крови через ткани организма.

В частности:

Метод позволяет определить степень ишемии головного мозга и других органов.

МР спектроскопия

Магнитно резонансная спектроскопия (МРС) — метод позволяющий определить биохимические изменения тканей при различных заболеваниях. МР — спектры отражают процессы метаболизма. Нарушения метаболизма возникают как правило до клинических проявлений заболевания, поэтому на основе данных МР спектроскопии — можно диагностировать заболевания на более ранних этапах развития.

Виды МР спектроскопии

МР-ангиография

Основная статья: Магнитно-резонансная ангиография

Магнитно-резонансная ангиография (МРА) — метод получения изображения сосудов при помощи магнитно-резонансного томографа. Исследование проводится на томографах с напряжённостью магнитного поля не менее 0,3 (GE Brivo MR235) Тесла. Метод позволяет оценивать как анатомические, так и функциональные особенности кровотока. МРА основана на отличии сигнала подвижной ткани (крови) от окружающих неподвижных тканей, что позволяет получать изображения сосудов без использования каких-либо рентгеноконтрастных средств. Для получения более чёткого изображения применяются особые контрастные вещества на основе парамагнетиков (гадолиний).

Функциональная МРТ

Основная статья: Функциональная магнитно-резонансная томография

Функциональная МРТ (ФМРТ) — метод картирования коры головного мозга, позволяющий определять индивидуальное местоположение и особенности областей мозга, отвечающих за движение, речь, зрение, память и другие функции, индивидуально для каждого пациента. Суть метода заключается в том, что при работе определенных отделов мозга кровоток в них усиливается. В процессе проведения ФМРТ больному предлагается выполнение определенных заданий, участки мозга с повышенным кровотоком регистрируются, и их изображение накладывается на обычную МРТ мозга.

Измерение температуры с помощью МРТ

МРТ термометрия — метод, основанный на получении резонанса от протонов водорода исследуемого объекта. Разница резонансных частот дает информацию об абсолютной температуре тканей. Частота испускаемых радиоволн изменяется с нагреванием или охлаждением исследуемых тканей. Эта методика увеличивает информативность МРТ исследований и позволяет повысить эффективность лечебных процедур, основанных на селективном нагревании тканей. Локальное нагревание тканей используется в лечении опухолей различного происхождения.[4]

Особенности применения медицинского оборудования в помещениях, где проводится МРТ

Сочетание интенсивного магнитного поля, применяемого при МРТ сканировании, и интенсивного радиочастотного поля предъявляет экстремальные требования к медицинскому оборудованию, используемому во время исследований. Аппараты ИВЛ, специально сконструированные для применения в МРТ помещениях, имеют ограниченные возможности по высоким потокам и давлению в дыхательных путях, ограничения касаются также и некоторых функциональных возможностей использования ряда современных режимов вентиляции, мониторинга и системы тревожной сигнализации.

Вместе с тем, использование в последнее время аппарата ИВЛ повышает безопасность пациентов во время проведения МРТ. Тяжелые пациенты обеспечиваются респираторной поддержкой как на этапе транспортировки, так и во время проведения исследования на МРТ. Использование как в палатах интенсивной терапии, так и во время МРТ также снижает риск ошибки при переходе с одного типа аппарата ИВЛ на другой, разрешенный для применения при проведении МРТ.

Треугольный символ MR означает, что аппарат ИВЛ разрешён для использования в помещениях для МРТ при следующих условиях:

  1. МР сканер мощностью 1, 1,5 и 3 Тесла;
  2. расположение ИВЛ — только за пределами линии безопасности:
    • для туннельных сканеров 20 мТ (200 gauss);
    • для открытых сканеров 10 мТ (100 gauss);
  3. соблюдение ограничений по использованию дополнительных аксессуаров;
  4. использование только разрешенных монтажных решений для МРТ;

Противопоказания

Существуют как относительные противопоказания, при которых проведение исследования возможно при определённых условиях, так и абсолютные, при которых исследование недопустимо.

Абсолютные противопоказания

Относительные противопоказания

Также МРТ противопоказана (или время обследования должно быть значительно сокращено) при наличии татуировок, выполненных с помощью красителей с содержанием металлических соединений.[источник не указан 43 дня] Широко используемый в протезировании титан не является ферромагнетиком и практически безопасен при МРТ; исключение — наличие татуировок, выполненных с помощью красителей на основе соединений титана (например, на основе диоксида титана).

Дополнительным противопоказанием для МРТ является наличие кохлеарных имплантатов — протезов внутреннего уха. МРТ противопоказана при некоторых видах протезов внутреннего уха, так как в кохлеарном имплантате есть металлические части, которые содержат ферромагнитные материалы.

Примечания

Кто и когда придумал МРТ, как работает томограф и чего ждать от обследования

24.12.2017

МРТ – это аббревиатура, которая расшифровывается как магнитная резонансная томография. Так называется диагностическая процедура, которую можно делать для выявления различных заболеваний. Это очень точный метод исследования, помогающий заглянуть внутрь человеческого организма. Поговорим подробнее о том, что такое МРТ.

Немного истории

Явление ядерного магнитного резонанса, положенного в основу МРТ, известно ученым с 1938 года, однако первоначально как диагностический метод оно не применялось. Название отражало взаимодействие ядер атомов с магнитным полем.

Создателем методики МРТ считается американский ученый-химик Пол К. Лотербур. В 1973 году он опубликовал работу, в которой описал способ получения изображения различных областей организма с помощью магнитного резонанса. В дальнейшем его идеи усовершенствовал англичанин Питер Мэнсфилд с помощью теории математической обработки радиосигнала. В 2003 году оба исследователя получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Господа Пол Лотербур и Питер Мэнсфилд

Непосредственный изобретатель аппарата МРТ – Реймонд Дамадьян. Он активно изучал принципы работы МРТ-сканеров и использовал их в первую очередь для выявления злокачественных новообразований. Испытания первого аппарата МРТ успешно прошли в 1977 году, хотя разрешающая способность первого томографа была невысокой.

В 80-х годах XX века томографами стали оборудовать лечебные учреждения. Постепенно метод МРТ получил широкое распространение. С 1988 года активно изучалась методика МР-ангиографии, сначала без применения контрастных веществ.

Советские ученые также занимались разработкой перспективного направления – МРТ-диагностики. В 1960 году В. А. Иванов подал заявку на изобретение ядерно-магнитно-резонансного сканера. Однако в связи со сложностями практической реализации его идей свидетельство об авторстве было выдано ему более чем через 20 лет.

После 1986 года, когда произошла авария на Чернобыльской АЭС, из названия методики ядерного магнитного резонанса был исключен термин «ядерный», поскольку он вызывал у людей негативные ассоциации. С этого моментов в широкий обиход вошла аббревиатура МРТ.

Как работает МРТ, разновидности томографов

Метод МРТ основан на способности некоторых атомов химических элементов поглощать и отражать радиочастотное излучение при воздействии на них магнитного поля высокой напряженности. В частности, МРТ-диагностика использует реакцию атомов водорода. Это наиболее распространенный элемент в организме человека. Его доля содержания в тканях составляет 63%. Поэтому исследование так информативно.

Суть метода МРТ заключается в сканировании органов человека с помощью томографа. Это такой аппарат, включающий в себя следующие элементы:

Принцип работы МРТ томографа заключается в создании магнитом постоянного магнитного поля. Внутри него градиентные катушки создают еще одно поле – переменное. Первая радиочастотная катушка излучает радиоволны. Вторая катушка поглощает волны, отраженные от атомов водорода. Компьютер управляет работой всей системы, регулируя переменное поле и частоту излучаемых волн. Регистрируя отраженные сигналы, он также преобразует их в трехмерное изображение, точно передающее структуру исследуемого организма, с возможностью его нарезки на плоскости с шагом от 1 мм. Это помогает детально изучить каждый орган человека.

Напряженность внутри томографа может быть:

Обычно проводят МРТ при высокой и сверхвысокой напряженности магнитного поля, потому что такое исследование дает более четкую картину. Почти все томографы поддерживают режимы работы с магнитным полем в 1,5 Тл и 3 Тл.

Сам томограф представляет собой тоннель, в который задвигается стол с пациентом. Тоннель очень тесный, и потому в нем некомфортно в психическом плане. Это вызывает психологический дискомфорт у детей и лиц, страдающих клаустрофобией. Кроме того, воспользоваться таким сканером не смогут полные пациенты с большим объемом живота.

Томографы открытого типа менее шумны и более комфортны, поскольку магниты в них расположены только вверху и внизу. Боковые поверхности остаются незамкнутыми. Благодаря этому становится возможным проведение МРТ пациентам с несъемными металлическими имплантатами. Существенный недостаток открытых аппаратов – невысокая мощность (0,1-1,0 Тесла). Однако даже при такой разрешающей способности МРТ достаточно четко визуализирует межпозвонковые грыжи и крупные опухоли. Сканеры с меньшей мощностью в настоящее время не используют из-за низкого качества снимков.

Другим минусом открытых томографов считается продолжительность процедуры. Она превышает аналогичное исследование на закрытом аппарате в 1,5 раза. В это время больной должен лежать неподвижно, а если ему это не удастся, то пострадает качество изображения.

Таким образом, для исследования тонких структур (головного мозга, мелких новообразований, особенностей кровотока, аневризм) лучше использовать закрытые сканеры с высокой мощностью – 1,0-3,0 Тесла. Для визуализации крупных образований подойдет открытый аппарат, который является единственным возможным методом МРТ диагностики для больных с клаустрофобией, ожирением или несъемными металлизированными имплантатами.

Режимы сканирования

Различают следующие виды МРТ исследований:

Результат МРТ исследования – высококачественные снимки. Но иногда этого недостаточно для постановки диагноза. Тогда назначают томографию с контрастированием: пациенту вводят препарат с гадолинием – металлом, хорошо откликающимся на радиочастотные волны внутри томографа. Он в течение 1-2 минут распространяется по всему организму и дает возможность получить более четкое изображение исследуемой области, выявляя даже мелкие патологии структур органов и тканей.

Для чего делают МРТ — показания

Магнитная резонансная томография не применяется в качестве первичного обследования, потому что процедура очень дорогая. Обычно направление на МРТ дают, когда другие методы диагностики не дали нужных результатов, или когда у пациента подозрение на серьезные заболевания: инсульт, инфаркт или онкологию.

Вот в каких случаях могут назначить МРТ:

МРТ можно делать во всех случаях, когда важно знать структуру внутренних органов, потому что метод хорошо отделяет патологически измененные зоны от здоровых участков.

Как подготовиться к томографии морально и физически

Вот, что нужно брать с собой, отправляясь на МРТ диагностику:

Обычно подготовки к МРТ-исследованию не требуется. Пациент просто должен прийти в назначенное время в диагностический кабинет. Достаточно лишь перед процедурой убрать все, что содержит металл и чувствительно к магнитному полю:

Если у вас есть металлические конструкции, которые нельзя снять, обязательно предупредите врача. Речь идет о металлических и металлокерамических коронках, имплантатах, спицах, кардиостимуляторе и прочих медицинских устройствах.

Подготовка требуется только, когда назначают МРТ органов ЖКТ. Важно, чтобы желудок и кишечник были пустыми, а их мышцы – расслабленными. Поэтому:

За 30-40 минут до МРТ желательно принять спазмолитическое средство для профилактики спазмов гладкой мускулатуры. Подойдут препараты: Но-шпа, Дротаверин, Спазмонет-Форте, Спазмол.

Как делают МРТ — от сканирования до расшифровки

Проведение МРТ-диагностики происходит следующим образом:

  1. Пациент уведомляет специалиста о беременности, несъемных металлических конструкциях и о наличии клаустрофобии (если они есть).
  2. Переодевается в выданный врачом халат и ложится на стол аппарата.
  3. Пациенту фиксируют руки, ноги и голову специальными приспособлениями, чтобы они во время исследования не двигались. Даже незначительная смена позы может привести к искажению результатов.
  4. При необходимости вводят седативный и/или контрастирующий препарат и надевают наушники (во время процедуры будет очень шумно).
  5. Стол медленно задвигается в тоннель томографа.
  6. Производится сканирование исследуемых тканей и органов в нескольких плоскостях.
  7. Стол выдвигается, и пациент может покинуть помещение. Если же исследование проводилось под наркозом, то он остается под наблюдением анестезиолога на протяжении 2-3 часов.

Во время процедуры никого из медицинского персонала рядом с пациентом не будет. Но допускается присутствие с ним близкого человека: с детьми обычно остаются родители.

Магнитная резонансная томография длится от 20 до 60 минут, редко – до 2 часов. Время процедуры МРТ зависит от следующих факторов:

Чем больше патологий и дополнительных процедур, тем дольше она длится.

Результаты МРТ подготавливаются и расшифровываются в течение нескольких часов и передаются на руки пациенту или лечащему врачу. Обычно они записываются на внешние носители: диск или флеш-память.

Что показывает томография, какие болезни можно выявить

Результатом исследования является магнитная резонансная томограмма. В отличие от обычных двухмерных рентгеновских снимков она может быть трехмерной. Причем специалист может изучить состояние сканируемого органа в различных плоскостях. Представьте яблоко, разрезанное на тонкие ломтики, и вы каждый из них можете взять отдельно, посмотреть со всех сторон. МРТ дает такую же возможность заглянуть внутрь, но без проникновения в организм (неинвазивно). Это одно из достоинств данной диагностической процедуры. Другие преимущества МРТ:

С помощью МРТ можно увидеть следующие патологии:

МРТ особенно информативно при диагностике онкологических заболеваний, так как метод визуализирует даже небольшие опухоли. Это помогает выявлять рак на ранних стадиях, что дает большие шансы на успешное лечение.

Общие противопоказания для проведения МРТ диагностики

Магнитная резонансная томография имеет абсолютные и относительные противопоказания. Абсолютные – это те, при которых МРТ категорически запрещено. Что это такое:

При относительных противопоказаниях томографию можно делать, если польза от проведенной диагностической процедуры будет выше возможных рисков (о которых пока ничего неизвестно). К таким противопоказаниям относят:

Работа электронных и ферромагнитных устройств может быть нарушена во время МРТ. Но в случае с зубными имплантатами, мостами, коронками, брекетами это неопасно, так как они не выполняют жизненно важные функции. При проведении МРТ они не разрушаются и не причиняют вред пациенту.

Ответы на распространенные вопросы

Ответим на вопросы, которые часто задают пациенты перед проведением МРТ:

МРТ в медицине имеет большую ценность. Результаты такого исследования будут полезными для флебологов, кардиологов, онкологов, хирургов, травматологов и других специалистов. Благодаря им можно не только поставить верный диагноз, но и точно выявить локализацию патологического процесса. Все это поможет назначить раннее и эффективное лечение, а также сократить период реабилитации.

Кто и когда придумал МРТ, как работает томограф и чего ждать от обследования Ссылка на основную публикацию

ТОМОГРАФИЯ - это... Что такое ТОМОГРАФИЯ?

(от греч. tomos - сечение, слой) - метод исследования внутр. структуры разл. объектов (промышленных изделий, минералов, биол. тел и др.), заключающийся в получении послойных изображений объекта при облучении его рентг. лучами, ультразвуком или др. излучениями. Соответственно различают рентгеновскую томографию (радиационную), ультразвуковую, оптическую, магниторезонансную T. и др.

Техника получения изображений отд. слоев пространственных объектов разнообразна. Существуют методы продольного, поперечного, панорамного, симультанного томографирования с разл. вариантами проекц. облучения объектов. Особенно совершенное изображение получают в к о м п ь ю т е р н о й (вычислительной) T.

При томографич. регистрации изображения к.-л. слоя объекта источник излучения (напр., рентг. трубка) движется прямолинейно или по кругу в плоскости X0, параллельной регистрируемому слою X1, над объектом. Регистрирующий материал, обычно фотоплёнка, движется позади объекта в плоскости X2, также параллельной плоскости движения источника, по аналогичным (подобным) траекториям, но в обратном направлении. Этим достигается стабилизация положения изображения регистрируемого слоя на фотоматериале, с одновременным размазыванием очертаний др. слоев.

Интересна возможность одноврем. получения изображений мн. параллельных слоев объекта (тела) на ряде фотоплёнок, расположенных одна над другой. Такой метод регистрации наз. с и м у л ь т а н н ы м. Симультанная T. открывает возможность отображать в объёмной регистрирующей среде полное трёхмерное теневое изображение объекта, просвечиваемого рентг. лучами.

Принципиальная схема симультанного томографа показана на рис. 1. Точечный источник излучения S(x,z = 0) находится в плоскости X0(Z =0). Точка объекта A(x =0, Z=R )лежит в плоскости X1, удалённой на расстояние R от X0(z = R), на оси OZ, нормальной к обеим плоскостям X0 и X1. Теневое изображение точки А точка A'(-x, z=H) лежит в плоскости X2(z = H), удалённой на расстояние H от X0 и тоже нормальной к оси OZ.

Для того чтобы при перемещении источника S на величину Dx изображение точки объекта А проецировалось на прежний участок регистрирующей среды, её нужно передвинуть на расстояние Dx в сторону, противоположную направлению движения источника. Обозначив H/R=m, из проекц. соотношений имеем:

Соотношение скоростей движения источника излучения u0 в плоскости X0 и движения регистрирующей среды u2 в плоскости X2. должно быть: u2=-u0(m-1).

Величина m показывает также масштаб регистрируемого изображения A'D' относительно размера объекта AD. Из геом. соотношений, представленных на рис. 1, очевидно, что для точки В справедливы такие же соотношения, как и для точки А, т. е. масштаб томографич. изображения в продольном направлении таков же, как и в поперечном, т. е. получаемое объёмное изображение A'B'C'D' оказывается ортоморфичным объекту ABCD и увеличенным в m раз.

Рис. 1. Принципиальная схема симультан-ной томографической записи.

В качестве объёмной регистрирующей среды можно использовать, напр., многослойный набор фотоплёнок, заключённых в общую кассету и расположенных любым образом. Напр., как показано на рис. 2, слои фотоплёнок 1',2',3' могут быть расположены наклонно к направлению движения кассеты. В этом случае на плёнках будут симуль-танно (одновременно) зарегистрированы изображения, соответствующие косым сечениям объекта 1, 2, 3.

Кинематич. схема осуществления проекц. T. возможна в 3 вариантах. Первый вариант, описанный выше, заключается в том, что просвечиваемый объект стоит неподвижно, а движется источник облучения и в противоположном направлении перемещается регистрирующая среда. Второй вариант может быть осуществлён с неподвижной регистрирующей средой и перемещающимися источниками и объектом. Третий вариант возможно осуществить с неподвижным источником и перемещающимися объектом и регистрирующей средой.

При обработке на ЭВМ, сравнивая оптич. плотности томографич. изображений смежных слоев объекта, можно на изображении регистрируемого слоя в значит. мере ослабить паразитные засветки и тени от структурных элементов др. слоев объекта и выделить слабоконтрастные детали регистрируемого слоя.

Применяя в качестве регистрирующей среды флюорес-центный экран и используя телевизионную систему для ввода изображения в ЭВМ, можно, последовательно перемещая экран по глубине томографич. изображения, непосредственно наблюдать на экране дисплея глубинное строение регистрируемых объектов.

Компьютерная томография основана на том, что при просвечивании рентг. излучением объекта со сложной внутр. структурой информация об этой структуре может быть восстановлена по вычислению пространственного распределения интенсивности излучения, прошедшего через объект. Для получения картины распределения вещества в тонком слое тела просвечивают данное сечение тела пучками параллельно или веерообразно идущих коллими-рованных рентг. лучей, проходящих через исследуемый слой с разных сторон. В каждом из последоват. положений измеряется интенсивность излучения, прошедшего сквозь контролируемый слой, с помощью детекторов, расположенных по периферии контролируемого сечения объекта. Измерения интенсивности излучения подаются в память ЭВМ, где накапливается массив данных, по к-рым затем вычисляются коэф. ослабления излучения или значения плотности материала (вещества) объекта во всех ячейках сетки, образованной пересечениями разнонаправленных лучей в данном слое. По рассчитанным коэф. ослабления излучения на экране дисплея компьютером формируется двумерное полутоновое изображение исследуемого сечения объекта.

Рис. 2. Многослойная регистрация объёмного томо графического изображения.

Задача реконструкции изображения состоит в нахождении двумерного распределения линейного коэф. ослабления излучения m(x, y) по известным экспериментально измеренным оценкам набора одномерных проекций (лучевых сумм вдоль прямых линий) p(r, j). Эта задача формально сводится к решению интегрального ур-ния для нормализованной величины линейной проекции вида

где координата каждого отдельного луча в проекции определяется как Здесь I0 и I -интенсивности излучения, к-рые детектор измерил бы в отсутствие объекта и в его присутствии соответственно. На рис. 3 представлена система кооодинат при реконструкции двумерного распределения m(x, y) по известным параллельным проекциям p(r, j) Параллельным рядом прямых показано направление лучей от источника излучения S к детектору Д. Искомое распределение m(x, y) можно восстановить с необходимой точностью, используя известные алгоритмы, к-рые подразделяют на 2 осн. группы: алгебраические и аналитические.

Рис. 3. Система координат при реконструкции плотности томографического изображения m (x,y). по известным параллельным проекциям.

В рамках алгебраич. методов распределение m(x, y) ищут в виде квадратной матрицы из n столбцов и n строк элементарных ячеек с постоянной, в пределах ячейки, рентг. плотностью m. Осн. ур-ние принимает вид:

где aij -весовой коэф., отражающий вклад i -й ячейки в j -ю лучевую сумму; N- общее число ячеек в изображении (для круглого объекта).

Аналитич. методы реконструкции наиболее строги, они базируются на преобразованиях Фурье, обычно их разделяют на 2 группы, отличающиеся процедурой решения: двумерная реконструкция Фурье и обратная проекция с фильтрацией. В последнем случае применимы 3 разновидности фильтрации: Фурье, по Радону и свёрткой.

К достоинствам метода компьютерной T. относится то, что томографич. изображение представляет объективное распределение величины линейного коэф. ослабления излучения по воспроизводимому сечению. Это создаёт предпосылки для автоматизации расшифровки результатов и анализа контролируемых объектов. Получаемое изображение данного сечения не имеет теней или помех от структур, неоднородностей и деталей, содержащихся в др. слоях объекта. Высокая точность измерений и вычислений позволяет при анализе изображений различать вещества и ткани, весьма мало отличающиеся друг от друга по плотности. Совр. средства компьютерной T. обеспечивают пространственное разрешение 0,5-0,2 мм; продольное разрешение соответствует толщине слоя (обычно 5- 10 мм); разрешение по плотности контролируемого вещества (тканей) доведено до 0,1%.

Лит.: Хермен Г., Восстановление изображений по проекциям. Основы реконструктивной томографии, пер. с англ., M., 1983; Вайнберг Э. И., Клюев В. В., Курозаев В. П., Промышленная рентгеновская вычислительная томография, в кн.: Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник, под ред. В. В. Клюева, 2 изд., т. 1, M., 1986. H. А. Валюс.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

Что такое компьютерная томография

Метод компьютерной томографии – наиболее современный и информативный способ медицинского обследования. КТ практикуется относительно недавно – с 1988 года, и за это время позволила значительно усовершенствовать диагностику заболеваний. Отпала необходимость в обследованиях, требующих введения в организм дополнительных приспособлений, и других неудобствах для пациента. На основании КТ в дальнейшем был разработан другой метод послойного исследования организма – МРТ. Итак, компьютерная томография – что это такое?

Компьютерная томография – это исследования внутренних органов человека с использованием рентгеновского излучения. На тело пациента с помощью лучевой трубки КТ-томографа воздействуют под разными углами малыми дозами рентгеновских лучей, результат прохождения которых регистрируют специальные сверхчувствительные детекторы, получая множество послойных изображений исследуемого участка тела.

Далее компьютер с помощью сложного программного обеспечения производит обработку и анализ полученных КТ-снимков, создавая трехмерное изображение больного органа, позволяющее врачу изучить его в различных ракурсах. В этом и состоит основное преимущество РКТ перед обычной рентгенографией.

Компьютерные технологии позволяют осуществить детальное исследование всех тканей, координируя процесс.

С помощью этого метода можно изучать практически любые области тела, включая мягкие ткани, не поддающиеся обычной рентгенографии. Стало возможным выполнять измерения, регулировать работу сканера, направляя его на тот или иной участок.

При диагностике заболеваний спины с помощью компьютера воссоздаются объемные модели позвоночника и мышечных тканей. Это позволяет исследовать как костную ткань и межпозвонковые диски, так и прилежащие области.

Разновидности компьютерной томографии

В основе всех типов КТ лежит одинаковый метод лучевого воздействия. Различаются они в основном техническими особенностями аппаратов, а также сферами применения.

Посмотрите видео о возможностях мультиспиральной компьютерной томографии.  

Метод отлично подходит для первичной диагностики и обнаружения заболевания. В то же время, КТ можно использовать и для подтверждения диагноза, установленного при использовании иных клинических методов.

Сюда входят брюшная полость, область грудной клетки, мочеполовая система, печень, поджелудочная железа и другие части и органы тела. Благодаря КТ появилась возможность диагностирования заболеваний головного мозга.

В некоторых случаях пациентам выполняется компьютерная томография с контрастом – особым веществом, которое используется для улучшения наглядности структур исследуемого органа.

Препарат вводится в вену и накапливается в тканях, улучшая их визуализацию на снимках. Особенно хорошо он проникает в богато кровоснабжаемые органы и ткани, из-за чего его нередко используют при выявлении патологических очагов с усиленным притоком крови: участки воспаления, злокачественные новообразования. Контрастное вещество без последствий полностью выводится из организма в течение полутора суток.

КТ чрезвычайно эффективна при диагностике болезней позвоночника.

Благодаря данным, получаемым компьютером, можно не только рассмотреть каждый отдельный позвонок, установить плотность кости, но и определить состояние межпозвонковых дисков, суставов, распознать локализацию воспаления мягких тканей и степень компрессии нервных корешков.

Категорических противопоказаний к проведению КТ не имеется. Излучение, которое затрагивает человека во время обследования, является столь незначительным, что волноваться не о чем. Процесс не навредит организму даже при неоднократном проведении КТ.

Однако процедура не рекомендована беременным женщинам – для плода даже минимальное излучение может оказаться вредным.

В некоторых центрах до КТ не допускаются дети младше 14 лет. Кроме того, в случае, если планируется введение контрастных веществ, следует убедиться, что у вас нет на них аллергии. Для этого проводятся тесты или используются противоаллергические препараты.

Если принято решение о применении контрастного вещества, состав вводится больному перед КТ (как правило, внутривенно, или путем обыкновенного принятия внутрь).

Перед началом исследования необходимо снять с себя одежду и украшения, обычно можно оставить белье или специальный халат.

Пациент ложится на передвижной стол, который к началу процедуры переместится внутрь сканирующего кольца. Во время обследования желательно сохранять неподвижность. Стол будет совершать незначительные горизонтальные движения, кольцо – вращаться вокруг пациента.

Процедура абсолютно безболезненна. В случае, если у больного возникнут какие-либо неудобства, он всегда может обратиться к технику, сидящему в соседней комнате. В среднем, процедура занимает от 15 до 30 минут.

Как подготовиться к компьютерной томографии

Как правило, специальной подготовки перед проведением КТ не требует, за исключением следующих случаев:

Также необходимо в течение нескольких дней перед процедурой стараться не употреблять продуктов, способных вызвать метеоризм.

Предупредите лечащего врача в случае, если вы:

  1. имеете хронические заболевания;
  2. недавно проходили рентгенографию с применением бария (это вещество может мешать четкости получаемых изображений);
  3. страдаете клаустрофобией (нахождение внутри томографа в этом случае может оказаться для вас неприятным).

Необходимо иметь с собой справки, касающиеся хода вашей болезни, в том числе: направление, выписку из истории болезни, снимки или результаты, полученные в ходе других методов обследования.

По окончанию процедуры пациент получает на руке снимки, в некоторых случаях к ним может прилагаться CD-диск с трехмерными изображениями. Врач, выдавший направление, принимает решение о дальнейшем лечении в зависимости от полученных результатов.

Если вы проходили обследование по собственной инициативе, по поводу дальнейших действий вы можете проконсультироваться со специалистами центра диагностики.

Стоимость рентгеновского КТ исследования

В клиниках г. Санкт-Петербурга стоимость процедуры КТ одного участка (одного из суставов конечностей, одного из отделов позвоночника) ориентировочно начинается от 2600 рублей и зависит от того, какой орган обследуется и используется ли при этом контрастное вещество.

В Москве это обойдется несколько дороже: минимальная стоимость составит 3700 рублей.

КТ-ангиография одной области, например, исследование сосудов головного мозга, или сосудов шейного отдела, или сосудов конечности будет стоит дороже – от 6100 рублей.

Об авторе: Невский Эдуард Максимович, хирург, травматолог, ортопед. Стаж 18 лет.


Смотрите также




© 2012 - 2020 "Познавательный портал yznai-ka.ru!". Содержание, карта сайта.