Методи комп’ютерної томографії в медицині

М.М. Блінов
Доктор технічних наук, професор, ГУН «ВНІІІМТ», м.Київ.

Найважливішим результатом робіт творців рентгенівської обчислювальної томографії
стало освоєння неосяжних можливостей сучасних ЕОМ у формуванні та
обробці, перш за все медичних, зображень. відновлення медичних
зображень математичними методами можливо для всіх існуючих і всіх
мислимих в майбутньому методів променевої діагностики в проникаючому випромінюванні.

Томографічне зображення має найважливішим відмінністю від звичайного тіньового,
визначальним його значення для медичної діагностики: воно не містить заважають
тіней. У найскладніших за структурою медичних зображеннях велика кількість накладених один
на одного тіней різних органів погіршує суб'єктивне сприйняття деталей малих
контрастів в кілька разів (т.зв. краудінг-ефект). можливості математичного
відновлення та обробки даних дозволяють підняти якість медичного
зображення до межі, що визначається дозою і квантовими флуктуаціями випромінювання.
Розглянемо досягнутий рівень в існуючих методах комп'ютерної томографії
(КТ).

Рентгенівська КТ. За 30 років розвитку KT було створено п'ять поколінь
апаратури. В даний час на медичних ринках світу присутній остання,
п'ята модель спіральних мульти-детекторних систем. граничні параметри
зображень, що досягаються в найкращих системах: час ротації 0,3-0,5 сек.,
просторову роздільну здатність 1,5-2 д.а. / мм, контрастна чутливість
0,2-0,5%, 3D-реконструкція, віртуальна ендоскопія, субтракційна ангіографія.

Використання мульти-детекторних систем реєстрації, що сягають 64 і більше
лінійок, забезпечує за один оборот отримання 3D-зображення з об'ємним
дозволом деталей до 0,4 м.

Новими параметрами, властивими спіральним КТ-системам, є так званий
пітч - кількість зрізів на один оборот випромінювача. тобто на один крок
переміщення столу щодо гентрі, і воксел - елементарний об'єм
3D-зображення.

У сучасному комп'ютерному томографі можливо реконструювати 3D-зображення з
відтвореними на екрані тіньовими ефектами, визначати форми об'єктів з
заданої інтенсивністю і проводити чотиривимірну ангіографію.

Для спірального сканування пацієнта використовується спеціальне програмне
забезпечення, що включає в себе всі види спірального сканування, регульований
крок спіралі (пітч), нахил спіралі, різні алгоритми обробки.

Додаткові можливості КТ забезпечуються робочої станцією, що дозволяє
проводити суміщення зображень, отриманих на комп'ютерному томографі,
магнітно-резонансному томографі і гамма-камері. Зображення може бути передано
на будь-яку іншу робочу станцію (АРМ), що використовує стандарт Dicom 3,0.

Можливо програмне управління процесом введення контрастної речовини при
контрастних дослідженнях. Це забезпечує включення сканування в момент
досягнення пікової фази введення контрастної речовини, скорочує час
обстеження пацієнтів і витрата контрастної речовини. дисплей тривимірної
візуалізації тіньових поверхонь відображає швидку реконструкцію тривимірного
зображення, включаючи обертання об'ємного зображення навколо будь-якої заданої осі.
Програма оцінки та раннього виявлення захворювань коронарних артерій за рахунок
швидкого сканування і застосування техніки дозволяє уникнути артефактів биття
серця.
ВУкаіни рентгенівські КТ не випускаються, незважаючи на численні спроби їх
створення.

Магнітно-резонансна КТ. Відомі три типи МРТ: з резистивним (до 0,25
Тл), постійними відкритого типу (до 1,5 Тл) і сверхпроводящими з гелієвим
охолодженням (до 4,0 Тл) магнітами. Найбільш активно розвиваються в даний
час системи з постійними відкритими магнітами.

Граничні параметри зображення: просторова роздільність 0,5-1 мм-1,
контрастна чутливість по спінової щільності 1,0-2,0%. час отримання
реконструкції - десятки секунд.

Активно розвиваються методи контрастування за допомогою гадолиниевой контрастних
препаратів, МР-ангіографія, менш ніж в РКТ, вживана 3D-реконструкція.
Забезпечуються можливості підвищення якості зображення за рахунок
спеціалізованих прийомних котушок, створення спеціалізованих МРТ-систем,
наприклад, для дослідження кінцівок.

ВУкаіни розроблені і випускаються МРТ на резистивних і постійних магнітах до
0,25 Тл трьома фірмами, найуспішнішою з яких є ЗАТ НПФ «Аз».

Емісійна радиоизотопная томографія (ЕРМ) розвивається щодо РКТ
і МРТ більш повільними темпами. Нових проривів тут не спостерігається. Має місце
перехід до цифрових методів представлення зображень, заміна ФЕУ за принципом
Анжера на твердотільні ПЗС-структури з люмінесцентними кристалами.

Граничні параметри: дозвіл 0,2 д.а. / мм, товщина шару - одиниці см, час
одного обороту - десятки секунд. Головне достоїнство ЕКГ полягає в можливості
дослідження динаміки органу: евакуаторної, накопичувальної функції. В українській
Федерації емісійні томографи не випускаються.

Ультразвукова (УЗ) томографія. За принципами отримання зображення
УЗ-діагностика може бути віднесена до традиційних реконструкційних методам
томографії. Зображення шару досягається простий реєстрацією тимчасових
інтервалів отримання відбитих від об'єкта сигналів. сучасні медичні
УЗ-сканери оснащуються складними системами обробки зображень, все більше
зближують їх з системами КТ. В останніх моделях використовується колірне
картування доплерівських зображень і отримання 3D і 4D ангіографічних
УЗ-зображень (четвертий вимір - час). ВУкаіни організована збірка
декількох моделей УЗ-сканерів з імпортних комплектуючих.

Крім методів, які вже застосовуються в медичній практиці, інтенсивно
розробляються і інші методи КТ.

Позитронно-електронна томографія (ПЕТ) відрізняється від однофотонной
емісійної радіоізотопної томографії тим, що для її реалізації необхідні
хімфармпрепарати, які містять радіоактивні ізотопи, що випромінюють позитрони
або гамма-кванти з енергією гамма-випромінювання більше 1024 кеВ. взаємодіючи з
тканинами організму, кожен первинний квант створює дві частинки: електрон і
позитрон, що в подальшому призводить до одночасного утворення двох
гамма-квантів, що вилітають в протилежні сторони. виникає можливість
обчислювати точну координату їх виникнення, тобто будувати зображення
математичними методами відновлення.

Отримання радіоактивних препаратів для ПЕТ досить складне завдання. До
теперішнього часу в клініках світу функціонують сотні установок для
позитронно-електронної томографії. Зображення в позитронної томографії
поєднується з КТ і МРТ-зображеннями, створюючи ряд принципово нових
діагностичних можливостей.

З'явилися перші експериментальні зразки ультразвукових комп'ютерних
томографів (УКТ). У цих приладах один або кілька ультразвукових
датчиків, так само як і джерело рентгенівського випромінювання при РКТ, обертаються
навколо досліджуваного об'єкта, посилаючи пакети ультразвукових імпульсів і
реєструючи минулий через об'єкт сигнал.

Зображення в УКТ досі не забезпечує досить високої якості, тому що
являє собою двомірне розподіл звукового опору тканин
поперечного зрізу досліджуваного об'єкта. Завдання фахівців - створення своєї
особливої ​​«енциклопедії», нової мови зображень, але вже ультразвукових.

Якщо проаналізувати принципи реєстрації різного роду сигналів, що подаються
людським організмом, можна уявити собі подальші шляхи розвитку методів
комп'ютерної томографії. Наприклад, при електрокардіографії, отримавши сигнали з
великої кількості електродів, розміщених по периметру людського тіла
навколо серця, можливо відновити його «електричне перетин» методами
комп'ютерної томографії, т.зв. «Картування» серця.

В останні роки з'явилися повідомлення про розвиток методу діагностики, званого
реографія, в основі якої - вимірювання електричного опору ділянок
людського тіла за допомогою електродів, накладених на шкіру. метод дозволяє
оцінювати кровотік, постачання кров'ю кінцівок, будувати зрізи різних
ділянок тіла методами математичної реконструкції. Труднощі приблизно ті ж,
що і в електрокардіотомографіі необхідність забезпечити спрямованість
електродів на певний зріз тіла та облік «розтікання» електричного струму,
що проходить між елементами. У разі реографии фізична модель, проте,
виявляється дещо простіше, ніж в електрокардіографії. Вже отримані перші
дуже грубі зрізи, названі імпедансними томограммами, а метод отримав
назва імпедансної томографії.

Порівняно недавно досягнуті успіхи в діагностиці патологій мозку за допомогою
реєстрації надслабких магнітних полів, що виникають у мозку при його
життєдіяльності. За допомогою надчутливих датчиків, розміщених навколо
голови пацієнта, отримують не тільки анатомічну, а й функціональну картину
діяльності мозку. Порушуючи різні зони мозку звуковими, зоровими,
лікарськими подразниками, вимірюють зони нейронної активності.

Успіхи магнітометри пов'язані з появою надпровідних квантових
інтерференційних датчиків (СКВИДов), чутливих до хемілюмінесцентним магнітним
полях. За зовнішнім виглядом СКВІД нагадує звичайну мікросхему. оскільки дія
СКВІД засноване на ефекті надпровідності, при роботі ці датчики поміщають в
середу рідкого гелію. Відкриття в області високотемпературної надпровідності
вселяють надію, що в майбутньому можна буде обійтися без гелиевого охолодження.

Якщо сконструювати шолом з СКВИДов з гелієвої підкладкою, створити багатошарові
екрани, що захищають пацієнта від зовнішніх, навіть слабких магнітних полів, отримати
зрізи магнітної активності живого мозку, можна вивчати функцію порушення та
гальмування окремих його областей. Кістки черепа екранують теплові сигнали
мозку і перешкоджають точної локалізації сигналу при енцефалографії, але вони
цілком проникні для магнітних полів.

Поєднання магнітометри з комп'ютерними методами відновлення
зображень призведе до чергової революції в неврології, психології,
невропатології. З'явиться можливість підійти і до розгадки людської пам'яті, і
до чуда сприйняття зображень мозком. Магнітометрія дозволить діагностувати
шизофренію, епілепсію, інсульт і коматозний стан. До впровадження цих методів
в повсякденну медичну практику ще далеко, але навіть перші дослідні
результати обнадіюють.

Оскільки метод абсолютно нешкідливий, він буде застосовуватися при щорічних
диспансерних обстеженнях для оцінки сенсорного сприйняття, короткочасної і
довготривалої пам'яті, для визначення професійної придатності,
індивідуального планування навчання.

У табл. 1 наведені можливі й існуючі методи комп'ютерної томографії,
характеристики одержуваних зображень і області застосування.

У кількох моделях хірургічних рентгенівських апаратів типу «С-дуга»
передбачається моторний поворот системи «випромінювач-детектор» і програми
КТ-відновлення поперечного зрізу. Фірмами «Сіменс» і «Дженерал Електрик»
випущені на медичний ринок комплекси, які об'єднують емісійний і
рентгенівський трансмісійний томографи. Ці комплекси дозволяють отримувати
одночасну інформацію як про анатомічну будову (РКТ), так і
функціональному наведенні органу (ОЕФКТ).

Таким чином, найбільших успіхів медичного застосування КТ слід очікувати при
об'єднанні різних видів КТ у єдиній системі досліджень.

Таблиця 1. Методи комп'ютерної томографії та їх застосування.

Вплив і метод

ПЕТ - це позитронна (двухфотонная) емісійна томографія, а не «електронна». Існує ще однофотонная емісійна комп'ютерна томрграфія - ОФЕКТ, яку не називають радіоізотопної, оскільки «радіоізотопний», а правильніше «радіонуклідної» і є «емісійний»

Підгузки для дорослих seni

Введіть слово і натисніть «Enter»