Чем определяется толщина выделяемого слоя при линейной томографии
Линейная томография, что показывает
В диагностической практике линейная томография — доступный по стоимости способ получения четкой картинки внутренних органов и структур в любой плоскости на заданной глубине. Также метод известен как ламинография, продольная томография или классическая рентгенологическая томография. По своей сути он занимает промежуточное значение между обычной рентгенографией и КТ, но применяется реже их обоих из-за большей трудоемкости по сравнению с рентгеном и меньшей информативностью по сравнению с КТ.
Как работает линейная томография?
Классическая линейная томография (сокращенно ЛТ) используется для получения изолированного изображения определенного органа или структуры человеческого тела. Процедура выполняется не с помощью томографа, а с помощью рентгеновского аппарата специальной конструкции, оснащенной тремя движущимися относительно друг друга компонентами:
Описываемая методика позволяет получить изображение, как при классической рентгенографии — монохромное с четко видимыми контурами органов и структур. В отличие от классического рентгена результат линейной томографии более четкий. Он не показывает наслоенные друг на друга структуры, а отображает их как один слой. Особую ценность принцип метода линейной томографии имеет в диагностике заболеваний органов грудной клетки. На рентгеновских снимках пятна на легких и в области средостения могут оказаться невидимыми за реберными дугами, или переломы ребер могут быть приняты за дефекты органов дыхания. Метод ЛТ исключает подобные ошибки и неточности.
Принцип создания снимка ЛТ:
Для проведения исследования тело человека остается неподвижным. Его фиксируют под определенным углом на столе рентгенологической установки.
Рентгеновская трубка и пленка синхронно двигаются в противоположных друг от друга направлениях. Экспозиция снимка происходит в точке их остановки с фокусом в центре вращения, а области вокруг нее на снимке отображаются смазанными.
Толщина «среза» зависит от амплитуды движения трубки и пленки — при высоких показателях получают более тонкий срез.
Несмотря на то, что у метода есть много недостатков в сравнении с более совершенными компьютерной и магнитно-резонансной томографиями, его широко используют из-за дороговизны последних и недоукоплектованности государственных клиник современным оборудованием.
Важно! Доступность и более высокая, чем у простого рентгена, точность — основные преимущества продольной томографии.
Какие заболевания покажет линейная томография?
Линейный метод рентгенографии используют для выявления патологий внутренних органов, которые плохо визуализируются на обычном рентгене. Чаще всего его применяют для обнаружения аномальных очагов в бронхолегочной, пищеварительной, мочевыделительной системах:
Ламинография помимо определения наличия аномалий предполагает проведение дифференциации заболеваний, имеющих схожие диагностические признаки. Например, при анализе полученных снимков в нескольких проекциях рентгенолог сможет отличить воспалительный очаг и гнойным инфильтратом от распадающейся злокачественной опухоли.
Когда назначают линейную томографию?
Процедура показана пациентам, у которых есть клинические признаки, позволяющие предположить воспалительные, опухолевые и другие патологические процессы, но которые остаются невидимыми на обычном рентгене. Ее назначают, если есть следующие симптомы:
Проводится линейная томография в оборудованном рентгенографическим аппаратом кабинете. Накануне процедуры врач дает пациенту рекомендации по подготовке к обследованию. Они включают:
Непосредственно перед созданием снимков нужно рассказать рентгенологу о проведенных ранее операциях в области обследования, перенесенных в недавнем времени заболеваниях. Иногда описание ранее проведенных хирургических вмешательств указываются в направлении на диагностику этим методом.
Для проведения сканирования пациент принимает определенное положение: сидя, стоя, лежа на спине, животе или боку — зависит от того, какой орган и в какой проекции нужно зафиксировать на снимке. После укладки больного врач покидает помещение и включает рентген-аппарат на несколько секунд. Если для постановки диагноза недостаточно одного ракурса, пациента просят изменить позицию и вновь делают снимок. Во время проведения диагностики пациент не чувствует дискомфорта. Единственное, что может его беспокоить — психологическое напряжение из-за гула аппарата.
Изображение сразу появляется на мониторе компьютера в цифровом формате. При необходимости их распечатывают на пленке и дополняют расшифровкой. В ней указывают обнаруженные патологические очаги, их локализацию, размеры, взаимодействие с окружающими тканями и другие параметры.
Линейная томография
Диагностика заболеваний внутренних органов зачастую требует инструментального исследования, способного визуализировать состояние тканей и наличие патологических изменений.
Для неинвазивного сканирования труднодоступных анатомических структур применяют рентгеновские лучи, способные проникать сквозь тело человека. Ткани организма поглощают ионизирующие потоки с интенсивностью, зависящей от плотности сканируемого вещества.
Линейная томография является одним из видов рентгенографического исследования. В результате диагностической процедуры можно увидеть негативные изменения внутренних структур, определить локализацию и размеры патологического очага.
Линейная томография: суть метода
Исследование проводят при помощи специального устройства, состоящего из передвижной рентгеновской трубки и детектора. Особенностью линейного сканирования является одновременное перемещение излучателя и датчиков в противоположные стороны. Фокус направлен на структуры, находящиеся в центре вращения системы “трубка–детектор”. Ткани, расположенные выше или ниже, остаются размытыми.
В отличие от рентгенографии, где на фото появляются артефакты в виде теней расположенных рядом анатомических образований, томограммы визуализируют изучаемую область на заданной глубине, оставляя размытыми изображения окружающих тканей. Детальные снимки получают благодаря основному принципу метода линейной томографии. Движение излучателя и пленки в противоположных направлениях позволяет проводить сканирование определенного слоя, избегая наложения дефектов и теней находящихся выше структур.
Туберкулез легких на снимке линейной томографии
В результате процедуры врач получает снимки в одной плоскости (сагиттальной или фронтальной). Толщину изучаемого слоя определяет амплитуда движений сканирующей системы.
Когда необходимо пройти линейную томографию?
Инструментальные исследования с применением рентгеновских лучей используют для визуализации состояния твердых структур, полых органов, дыхательной системы и пр. Линейную томографию назначают для уточнения диагноза при недостаточной информативности обзорного сканирования.
Показаниями к аппаратному обследованию служат:
добро- и злокачественные новообразования;
скрытые воспалительные процессы в бронхах и легких;
патологии лимфатической системы с увеличением узлов;
необходимость обнаружить инородные тела.
Наиболее популярна линейная томография дыхательной системы, позволяющая оценить состояние трахеобронхиального дерева и альвеол. В результате сканирования выявляют патологические изменения в области корня легкого и средостения. Томограммы визуализируют сужение и деформацию бронхов, показывают окружающие структуры.
При наличии в ткани легких объемных образований метод позволяет уточнить размеры и локализацию очага, взаимодействие со здоровыми тканями.
Линейная томография средостения
Сканирование используют в диагностике рака легкого, в том числе периферического. В процессе исследования выявляют развитие злокачественной опухоли на начальной стадии, что значительно повышает эффективность последующего лечения.
Линейная томография: преимущества и недостатки
Возможность визуализации внутренних органов и структур способствует своевременному выявлению патологических изменений, поэтому научная медицина активно работает над поиском новых способов исследований. В настоящее время актуальность линейной томографии падает, современные виды аппаратной диагностики (МСКТ, МРТ) обладают большей информативностью и возможностью получить объемное изображение рассматриваемой зоны.
К преимуществам метода можно отнести незначительную стоимость процедуры и высокую скорость работы томографа. Изображения, полученные в результате сканирования, позволяют оценить плотность, однородность, целостность изучаемых тканей без инвазивных манипуляций.
Информативность линейной томографии выше обзорного рентгеновского исследования. Сканирование не требует сложной подготовки, процедура проста и комфортна для пациента.
Почки на томограмме в прямой (фронтальной) проекции
лицам, страдающим лучевой болезнью.
Использование рентгена обусловливает ограничение количества процедур за определенный период времени. Согласно санитарно-гигиеническим нормам уровень лучевой нагрузки не должен превышать 5 мЗв (единицы измерения действия ионизирующих потоков на организм) в течение года.
Линейная томография позволяет получить изолированное двухмерное изображение, проецируемое на фотопленку или монитор компьютера. Перед хирургическим вмешательством часто требуется 3D-модель изучаемой области, которая помогает уточнить взаимное расположение сканируемых анатомических образований и локализацию патологического очага. Отсутствие возможности реконструкции трехмерного изображения значительно снижает информативность метода.
Как проходит процедура линейной томографии?
Точность результатов исследования во многом зависит от настройки оборудования. Рентген-лаборант выбирает силу и напряжение тока, регулирует угол движения излучателя. При амплитуде качания трубки в 45-50 градусов толщина сканируемого слоя составляет 0,3-0,5 см. Уменьшение величины угла сопровождается увеличением среза до 3-5 см. При просвечивании широкого слоя качество изображения снижается, приближаясь по информативности к снимкам обзорной рентгенографии. Дополнительные настройки позволяют выбрать необходимую глубину съемки, контрастность, яркость и резкость фото.
Аппарат для проведения линейной томографии
Пациент занимает положение лежа на спине/животе или на боку, в зависимости от плоскости сканирования. Стол томографа остается неподвижным, при этом рентгеновская трубка и кассета перемещаются вдоль тела больного навстречу друг другу, в конечных точках происходит экспозиция.
Различают два вида линейного исследования:
В первом случае изображение фиксируют на пленке, во втором снимок выводят на монитор компьютера. Использование цифрового аппарата помогает повысить качество полученных фотографий.
В зависимости от направления перемещения сканирующей системы выделяют продольную и поперечную томографию.
Во время процедуры пациенту рекомендуют задержать дыхание и сохранять неподвижное положение тела, что позволит избежать появления артефактов на черно-белых снимках. Врач-рентгенолог, проводящий сканирование, находится в соседнем помещении. Наблюдая за процессом через прозрачную перегородку, специалист руководит действиями больного при помощи микрофона.
Продолжительность процедуры составляет несколько минут, в результате томографии врач получает 3-5 фото. При сканировании с помощью цифрового агрегата изображения сразу доступны для анализа.
Лучевая диагностика помогает дифференцировать заболевания внутренних органов, определить патологические процессы на ранних стадиях, позволяет своевременно выявить развитие осложнений. Выбор метода исследования осуществляет лечащий врач. В настоящее время чаще используют компьютерную и магнитно-резонансную томографии, отличающиеся высокой результативностью и безопасностью для здоровья пациента.
Клиника «Магнит» оказывает услуги по диагностике заболеваний с помощью КТ и МРТ. Центр оснащен современным дорогостоящим оборудованием немецкой фирмы Siemens, процедуру проводят с привлечением опытных врачей-рентгенологов.
Компьютерная томография почек, построение трехмерного изображения
Записаться на обследование можно по телефону +7 (812) 407-32-31 или на сайте диагностического центра.
Основы компьютерной томографии
Сегодня компьютерная томография считается сравнительно простым, доступным и повсеместно используемым диагностическим методом.
Принцип получения изображений
Компьютерная томография базируется на рентгеновском излучении и его детектировании. Это особый вид электромагнитного излучения, которое способно проходить через непрозрачные для обычного света среды. Нужно помнить, что это излучение:
Итак, у нас есть излучатель (рентген-трубка) и детекторы. Наша задача — получить визуальное отображение аксиальных «срезов» тела пациента. Как нам нужно направить луч?
Линию, по которой проходит рентген-излучение от излучателя к детектору, как правило называют осью х, линию, которая проходит, проще говоря, от «право» к «лево» для пациента — осью у, а линию «верх-низ» пациента, то есть толщину среза — осью z.
В традиционных пошаговых томографах происходит цикл «вращение — шаг стола — вращение».
При этом пучок излучения сформирован в виде тонкого веера — широкий по оси у, узкий по оси z. Проходя сквозь тело пациента, рентгеновское излучение ослабляется соответственно плотности ткани, через которую оно прошло, затем попадает на детекторы и регистрируется.
Детекторы в современных КТ-аппаратах расположены в несколько рядов, причем наружный ряд шире, чем внутренний. Это позволяет многократно регистрировать излучение от каждого среза, получая более точные данные и сокращая время исследования. В наиболее распространенных на сегодня типах томографов может быть от 4 или 16 до 320 рядов детекторов, как в представленном фирмой Toshiba в 2007 году AQUILION ONE. Когда Вы слышите термин «16-срезовый КТ», имеется ввиду именно количество рядов детекторов. Детекторы могут быть расположены дугой напротив излучателя и вращаться одновременно с трубкой (томографы 3-го поколения), а могут быть неподвижными и занимать всю окружность, в то время как вращается только рентгеновская трубка (4-е поколение томографов).
А дальше начинается именно то, за что Аллан Кормак и Годфри Хаунсфилд получили Нобелевскую премию в 1979 году: на основе имеющихся данных о том:
Для реконструкции используются данные от каждого луча, который проходил через выбранное поле обзора от трубки до детектора. Коэффициент ослабления для каждой точки изображения рассчитывают с помощью усреднения значений ослабления для всех лучей, пересекающих эту точку. Полученные таким образом данные называют исходными, или «сырыми». Эти необработанные данные уже представляют изображения срезов, отображенные в оттенках серой шкалы, однако нуждаются в дальнейшей обработке.
Шкала Хаунсфилда
Во время реконструкции изображения каждому пикселю приписывается числовое значение, выраженное в единицах ослабления, или единицах Хаунсфилда, которое определяется тем, насколько ослабляется луч, проходя через данный воксель (единицу объема) — проще говоря, эта шкала показывает примерную плотность вещества.
Само изображение среза, каким мы увидим его на экране, получается благодаря тому, что каждый пиксель будет отображен каким-то оттенком серого в зависимости от плотности вокселя и настроек окна. Шкала Хаунсфилда начинается со значения –1000 HU (hounsfield unit) для воздуха, значение 0 HU задано для воды, жир занимает значения от –120 до –90 HU, нормальная ткань печени — 60–70 HU, кровь — 50–60, костная ткань — 250 и выше. Верхний предел шкалы колеблется от +1000 до более чем +3000 для разных томографов. Программы-просмотрщики КТ-изображений всегда имеют возможность вычислить среднюю плотность выделенной области, ведь отличить разницу в 10–15 HU «на глаз» трудно, но разница эта может быть значима, например, для диагностики жирового гепатоза, степени накопления новообразованием контраста и т. д.
Для визуальной оценки КТ-изображений важны настройки окна. Дело в том, что человеческий глаз не способен различить несколько тысяч оттенков серого, и, чтобы различить близкие по значению плотности, но все же разные структуры, изображение рассматривают в определенном окне. Например, ширина костного окна — 2000 HU, уровень — 500 HU. Это значит, что структуры плотностью 500 HU отобразятся на экране в виде средне-серого цвета, значениям 500 HU до –500 HU будут присвоены оттенки от средне- до очень темно-серого, а структуры плотностью ниже –500 будут отображены слишком темными, чтобы четко их дифференцировать. Структуры плотность выше 1500 HU будут, соответственно, слишком светлыми.
Но вернемся к полученным в результате первичной алгебраической обработки данным. Если перевести «сырые» данные в изображения, то они получатся нерезкими и с размытыми контурами, поэтому для дальнейшей обработки применяют математическую фильтрацию с усилением контуров (конволюцию).
Кернель, или ядро конволюции заложено в протоколе исследования и обработки данных, однако радиолог может менять его по своему усмотрению, задав более «жесткий» или «мягкий» кернель. Например, для сред с высоким естественным контрастом (ткань легкого, костные структуры) применяют жесткий кернель, для органов брюшной полости (низкий естественный контраст) — мягкий. Есть возможность применить разный кернель конволюции к одному и тому же массиву сырых данных, например, после сканирования головы пациента с подозрением на черепно-мозговую травму создать одну серию изображений с жестким кернелем для четкой визуализации костей черепа, а вторую — с мягким кернелем, на ней будут хорошо визуализированы ткани мозга и мозговых оболочек. Каждая серия анализируется радиологом отдельно.
Еще один важный параметр реконструкции изображения — толщина среза. Его минимальное значение определено параметрами сканирования (проще говоря, толщиной луча). Тонкие срезы используются там, где нужно визуализировать множество мелких контрастных структур — например, при томографии височной кости. Однако чем тоньше срезы, тем больше время сканирования и лучевая нагрузка на пациента.
Для дальнейшей удобной работы с полученными после первичной обработки исходными данными в КТ применяют инструменты постпроцессинга. Наиболее частые — это мультипланарная реконструкция (MPR), позволяющая из аксиальных сканов построить коронарные и саггитальные изображения.
Проекция максимальной интенсивности (MIP) строится таким образом: для каждой координаты XY представлен только пиксель с наивысшим номером Хаунсфилда вдоль оси z, так что в одном двумерном изображении наблюдаются все самые плотные структуры в данном объеме. MIP используют для визуализации костных структур или контрастированных сосудов.
Другой метод — 3D-рендеринг, позволяющий восстановить из исходных данных, подходящих по определенный критерий (чаще всего это также структуры наивысшей плотности — кости и кровь, содержащая контрастное вещество) трехмерную модель. Работая на станции, радиолог может рассматривать модель со всех сторон и «отрезать» лишние фрагменты изображений. Одним из видов 3D рендеринга является виртуальная эндоскопия — технология, позволяющая вывести в трехмерном изображении полый орган (чаще всего проводят виртуальные колоноскопию и бронхоскопию). Это исследование не заменяет реальной скопической процедуры, но может предоставить дополнительные данные или помочь в планировании реальной процедуры.
4D-рендеринг широко используется в основном для КТ-исследования сердца. Для этой технологии необходим томограф с возможностью синхронизировать сканирование и сердечный ритм пациента; используются томографы 4-го поколения либо мультисрезовые томографы с количеством детекторов от 64 и выше. Сканирование проводится в разные фазы сердечного цикла, затем из полученных изображений строится последовательность 3D-моделей, по очереди соединенных в «фильм», позволяющий отследить изменения во время сердечного цикла.
Для большинства исследований в КТ используют контрастные вещества (КВ) — вещества, содержащие йод и повышающие значения плотности среды, в которой находятся. В настоящее время выделяют ионные и неионные, мономерные и димерные йодсодержащие рентгеноконтрастные средства. Ионные КВ имеют повышенную осмолярность и в настоящее время не рекомендованы для парентерального контрастирования из-за высокой частоты побочных эффектов. Ионные КС могут быть использованы для перорального контрастирования, сиалографии (контрастирования слюнных желез) и т.д.
Существуют различные методики КТ-исследования с помощью контрастного препарата.
«Классическая» многофазная КТ предполагает введение сравнительно большого (обычно от 70 до 120 мл) контрастного средства со скоростью 3–4 мл/с. За этим следует несколько сканирований нужной области в определенные моменты времени — фазы. Например, исследование печени при подозрении на новообразование чаще выполняется в нативную (бесконтрастную), артериальную (контрастное вещество преимущественно в артериях, 15–40 с от начала введения), портовенозную (КВ в системе портальной вены и печеночных венах, 55–60 с) и отсроченную, или паренхиматозную (несколько минут после введения КВ) фазы. Полученные изображения позволяют не только оценить анатомию сосудов органа, но и дифференцировать найденные образования по характеру накопления КВ.
Образование активно накапливает контраст и в артериальную фазу «светится» интенсивнее остальной паренхимы, а в венозную и отсроченную фазы контраст «вымывается» и образование выглядит менее плотным или таким же по плотности, как и остальная паренхима? Вероятно, это гиперваскулярная опухоль или метастаз. Не накапливает контраст (или накапливает в пределах 10 HU) и выглядит гиподенсным во всех фазах? Скорее всего, это киста.
Учитывая накопление КВ в определенных фазах, характер этого накопления, а также размеры, расположение и структуру образования, рентгенолог делает предположение о характере образования. Внутривенное контрастирование используется также для проведения КТ-ангиографии.
Перфузионная КТ используется чаще всего для диагностики нарушений мозгового кровообращения и нарушений перфузии миокарда, а также для оценки раннего ответа на химиотерапию. Эта методика позволяет отграничить зону некроза от пенумбры — зоны обратимой ишемии. Перфузионная КТ может быть выполнена на любом мультиспиральном компьютерном томографе, однако, чем больше он имеет детекторов, тем большую зону можно охватить при сканировании. Начальным этапом выполнения перфузионной КТ является нативное сканирование для исключения геморрагии, а также для выявления иной патологии головного мозга. Перфузионная КТ выполняется после внутривенного болюсного введения 40–50 мл контрастного препарата и 2030 мл физиологического раствора со скоростью 5 мл/с. После внутривенного болюсного введения контрастного препарата выполняются многократные сканирования на одном или нескольких уровнях, следующие друг за другом с минимальными промежутками времени или при непрерывной работе рентгеновской трубки. Общая длительность перфузионного исследования составляет около 1 минуты. Для получения графика контрастного усиления (зависимость плотности в единицах Хаунсфилда от времени) для каждого воксела в зоне интереса необходимо зарегистрировать множественные фазы и находить зоны, где скорость кровотока и времени транзита контрастного препарата не соответствуют объему кровотока, что и будет показателем обратимой ишемии.
Можно выделить несколько основных факторов, затрудняющих чтение томограммы:
О последних поговорим подробнее.
Один срез на экране представляет собой плоскостное изображение, построенное из пикселей. Однако нужно помнить, что одному пикселю на экране соответствует трехмерный воксель в реальной жизни и толщина этого вокселя соответствует толщине среза.
Допустим, в срез попала структура, которая на всей толщине среза имеет приблизительно одинаковую ширину, например, сосуд. В данном случае проблем не возникает, и структура будет иметь на сканах четкие контуры.
Но что, если срез пришелся на край позвонка? В воксель попала часть позвонка и часть межпозвоночного диска. Они имеют разную плотность и немного разные размеры. Полученные от вокселей данные суммировались, и в результате на скане появляется структура с нечеткими контурами, плотность которой представляется средней между плотностью позвонка и диска.
Еще один пример: округлой формы образование или лимфоузел. При сканировании в срез попадает часть лимфоузла, остальное — окружающая жировая клетчатка. На скане мы увидим нечеткую округлую структуру, а если захотим измерить ее плотность, значения будут средними между реальной плотностью узла и плотностью жира.
Если структура имеет коническую форму и сужается «в срезе», она также будет иметь нечеткие контуры. Примером может служить размытость контуров почки в области полюсов на томограммах. Такая же размытость появится, если, например, сосуд «делает поворот» в срезе.
Исходя из сказанного, можно дать несколько советов врачу или студенту, который осмелился открыть диск с КТ-исследованием пациента (или сесть за рабочую станцию радиолога) и проанализировать его самостоятельно:
А потому — главное правило: оценивайте изменения комплексно. Отмечайте не только изменение плотности, но и форму, объем, структуру органа; положение, форму, распространенность, контуры и структуру найденного образования и паттерн контрастного накопления. Сопоставляйте обнаруженные изменения с данными анамнеза и лабораторных исследований пациента. И помните, что любой метод имеет ограничения.