Компьютерная томография: обзор метода и диагностических устройств, показания, техника исследования

Компьютерная томография — диагностический метод визуализации структур тканей и органов, который, для получения изображения использует рентгеновское излучение, цифровую реконструкцию данных.

Возможность изучения послойных срезов с воссозданием трёхмерной картинки органа, привели к повышенной востребованности метода в современной медицине.

кт даёт исчерпывающую информацию по исследуемой области, что помогает сузить перечень дополнительных исследований для постановки диагноза.

В чём заключается сущность метода
Принцип действия метода основывается на способности тканей в разной степени поглощать рентгеновское излучение. При сканировании детекторы регистрируют ослабление или затухание луча и преобразуют его в электрические сигналы. Затем, полученные аналоговые данные с помощью специальных алгоритмов реконструируются в изображение.

Каждая картинка представляет собой изображение поперечного среза объекта. Путём сложения картинок послойных срезов воссоздаётся трёхмерная модель органа.

Технология КТ-исследования в сравнении с традиционным рентгеном проводит высокоточные измерения геометрических соотношений исследуемых структур.

Полученные изображения после цифровой обработки отражают состояние исследуемых анатомических образований и не зависят от закона наложения теней.

Визуализация и просмотр графических данных
Цифровая обработка данных помогает различать степени изменения плотности на основании интенсивности рентгеновского излучения.

Уровень плотности исследуемых тканей выражается в единицах Хаунсфилда. Единицы образуют шкалу Хаунсфилда, содержащую 4096 оттенков, из которых 256 отображаются на экране монитора и только 20 воспринимаются человеческим органом зрения.

Коэффициент ослабления воды принят за 0 HU, отрицательные показатели имеют жир, воздух. Положительные величины шкалы соответствуют паренхиматозным органам, костям, мышцам, свернувшейся крови.

Для визуализации тканей требуемого диапазона плотности проводится настройка окна изображения. Для этого устанавливается средняя плотность, приближённая к уровню плотности исследуемых структур. Результаты сканирования хранятся в базе данных КТ. Расшифровку проводит врач-радиолог.

Изображения записываются в виде файла стандарта DICOM на диск. На электронный носитель информации вносятся личные данные пациента, сведения об оборудовании, протокол исследования, заметки медицинского персонала. Для открытия и просмотра файла требуется установка специальных программ.

Развитие КТ-сканеров
На протяжении двух десятилетий проводилось совершенствование томографов путём внесения изменений в их конструкцию.

Был расширен угол поворота рентгеновской трубки, увеличено количество детекторов.

В итоге были созданы высокоточные устройства, которые способны выявить органические, функциональные изменения на ранних стадиях заболевания:

Компьютерные томографы 1 поколения сконструированы в 1973 году. Устройство состояло из одной трубки, испускающие рентгеновское излучение в виде узкого пучка, и принимающего детектора, расположенного на противоположной стороне. Трубка при сканировании передвигалась на 160 положений с углом поворота 10˚. В результате для получения одного изображения затрачивалось 4,5 минуты, а обработка данных и воссоздание картинки на компьютере занимало 2,5 часа.
Аппараты 2 поколения укомплектовали дополнительными детекторами, а трубку настроили на веерную отдачу рентгеновского излучения с углом поворота 30˚. Это сократило время измерения данных и получения одного изображения сканируемой области до 20 секунд.
У устройств 3 поколения 500-700 детекторов размещены на дуге. Испуская веерный пучок излучения, трубка вместе с датчиками вращается вокруг тела обследуемого на 360˚. Это создаёт условия для исследования подвижных органов помимо прочих структур человеческого тела. На обработку одной картинки уходит 10 сек.
4 поколение томографов снабжено 1088 датчиками, расположенными по периферии кольца. Внутри последнего вокруг тела пациента вращается трубка с веерной раздачей луча. Новая конструкция улучшила качество изображения. Время на получение одного среза сократилось до 0,7 сек.
5 поколение томографов используется для исследования структуры сердца. Их работа основана на действии электролучевой пушки. Она испускает электроны, направляемые электромагнитными катушками сквозь тело пациента на вольфрамовые мишени, расположенные под столом томографа, которые преобразуют сигнал в изображение.