Рентгеновская компьютерная томография


                РЕНТГЕНОВСКАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ




Руководство для врачей



Под редакцией проф. Г.Е. Труфанова и к.м.н. С.Д. Рудя




Рекомендовано Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для системы послевузовского профессионального образования врачей






Санкт-Петербург ФОЛИАНТ 2008

УДК 616-073.756.8
ББК53.6
Р 7

        Рецензенты:
           Савелло В. Е. — заведующий кафедрой рентгенорадиологии факультета послевузовского образования Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. акад. И. П. Павлова, доктор медицинских наук, профессор
           Холин А. В. — заведующий кафедрой лучевой диагностики Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования, доктор медицинских наук, профессор

        Рентгеновская компьютерная томография : Руководство для врачей / Под ред. проф. Г. Е. Труфанова и к. м. н. С. Д. Рудя. — СПб: ООО «Издательство ФОЛИАНТ», 2008. — 1200 с.

ISBN 978-5-93929-165-1

В руководстве изложены вопросы клинического применения КТ при обследовании различных органов и систем. Первые главы посвящены изучению физических основ КТ, без понимания которых оценить получаемые изображения очень сложно. Особое внимание уделено вопросам радиационной безопасности при проведении КТ, указаны последние официальные документы, регламентирующие эту деятельность.
Последующие главы посвящены использованию КТ в диагностике заболеваний и повреждений головного мозга, шеи, груди, паренхиматозных и полых органов, мужских и женских половых органов, позвоночника, органов опоры и движения. В каждой главе изложена нормальная КТ-анатомия и КТ-семиотика заболеваний и повреждений соответствующего органа.
Для слушателей, обучающихся в системе послевузовского профессионального образования, а также специалистов по лучевой диагностике, врачей-рентгенологов, работающих в отделениях компьютерной томографии.


           Коллектив авторов осуществляет преподавание
           на цикле «Компьютерная томография»
           при кафедре рентгенологии и радиологии Военно-медицинской академии с выдачей документа о прохождении курса усовершенствования.
           Справки по тел. (812) 329-71-90; 292-33-47



        Руководство издано при поддержке:
        ООО «Никомед Дистрибъюшн Сентэ»
        ООО «Сименс»
        Представительства Корпорации «Тайко Хелскеа Груп АГ»
        ЗАО «АО Шеринг»




ISBN 978-5-93929-165-1

                                                    © Коллектив авторов, 2008
                         ©ООО «Издательство ФОЛИАНТ», 2008

АВТОРСКИЙ КОЛЛЕКТИВ


Алексеев К. Н.    --- кандидат медицинских наук, начальник отделения компьютерной        
                  томографии кафедры рентгенологии и радиологии                          
Атаев А. Г.       --- кандидат медицинских наук, доцент, старший преподаватель кафедры   
                  рентгенологии и радиологии                                             
Аш-Шавах М. А.    --- врач-рентгенолог отделения компьютерной томографии кафедры         
                  рентгенологии и радиологии                                             
Багненко С. С.    --- кандидат медицинских наук, начальник отделения магнитно-резонансной
                  томографии кафедры рентгенологии и радиологии                          
Бойков И. В.      --- кандидат медицинских наук, начальник отделения компьютерной        
                  томографии кафедры рентгенологии и радиологии                          
Бурлаченко Е. П.  --- начальник отделения компьютерной томографии кафедры рентгенологии  
                  и радиологии                                                           
Галахин А. Е.     --- старший инженер отделения компьютерной томографии кафедры          
                  рентгенологии и радиологии                                             
Дергунова Н. И.   --- кандидат медицинских наук, заведующая отделением совмещенной       
                  позитронно-эмиссионной и компьютерной томографии кафедры               
                  рентгенологии и радиологии                                             
Железняк И. С.    --- адъюнкт кафедры рентгенологии и радиологии                         
Декан В. С.       --- кандидат медицинских наук, преподаватель кафедры рентгенологии и   
                  радиологии                                                             
Ипатов В. В.      --- врач-радиолог отделения совмещенной позитронно-эмиссионной и       
                  компьютерной томографии кафедры рентгенологии и радиологии             
Малаховский В. Н. --- доктор медицинских наук, профессор, начальник                      
                  научно-исследовательской лаборатории кафедры рентгенологии и           
                  радиологии                                                             
Марченко Н. В.    --- кандидат медицинских наук, врач-рентгенолог отделения              
                  магнитно-резонансной томографии кафедры рентгенологии и                
                  радиологии                                                             
Митусова Г. М.    --- кандидат медицинских наук, врач-рентгенолог отделения компьютерной 
                  томографии кафедры рентгенологии и радиологии                          

Михайловская Е. М. — кандидат медицинских наук, врач-рентгенолог отделения совмещенной позитронно-эмиссионной и компьютерной томографии кафедры

                рентгенологии и радиологии                                             
Михеев А. Е.    --- врач-рентгенолог отделения компьютерной томографии кафедры         
                рентгенологии и радиологии                                             
Мищенко А. В.   --- кандидат медицинских наук, преподаватель кафедры рентгенологии и   
                радиологии                                                             
Рамешвили Т. Е. --- доктор медицинских наук, профессор кафедры рентгенологии и         
                радиологии                                                             
Рудь С. Д.      --- кандидат медицинских наук, преподаватель кафедры рентгенологии и   
                радиологии                                                             
Рязанов В. В.   --- кандидат медицинских наук, заместитель начальника кафедры          
                рентгенологии и радиологии, главный рентгенолог академии               
Труфанов Г. Е.  --- доктор медицинских наук, профессор, начальник кафедры рентгенологии
                и радиологии --- Главный рентгенолог МО РФ                             

ОГЛАВЛЕНИЕ


Список принятых сокращений........................................................ 6
Технические основы компьютерной томографии (Галахин А. Е.)........................ 7
Организация работы кабинета рентгеновской компьютерной томографии. Техническое обеспечение. Лучевая безопасность исследований (Малаховский В. Н.) . . . .  41
Рентгеноконтрастные вещества, применяемые при проведении компьютерной томографии (Рудь С. Д.).................................................. 85
Методика КТ-исследования головного мозга. Нормальная КТ-анатомия (Дергунова Н. И.)................................................. 105
Компьютерная томография в диагностике повреждений черепа и головного мозга (Труфанов Г. Е., Рамешвили Т. Е., Алексеев К. Н.)....................... 114
Компьютерная томография в диагностике нарушений мозгового кровообращения (Труфанов Г. Е., Бойков И. В.).......................................... 139
Компьютерная томография в диагностике сосудистых мальформаций и артериальных аневризм (Труфанов Г. Е., Дергунова Н. И., Рамешвили Т. Е.)............. 155
Компьютерная томография в диагностике инфекционных, паразитарных и демиелинизирующих заболеваний головного мозга (Дергунова Н. И.,Труфанов Г. Е.)........................................ 181
Компьютерная томография в диагностике опухолей головного мозга (Труфанов Г. Е., Рамешвили Т. Е., Дергунова Н. И.)....................................... 190
Компьютерная томография в диагностике патологии височных костей (Труфанов Г. Е., Михеев А. Е.)........................................................... 230
Компьютерная томография в диагностике повреждений лицевого отдела головы (Труфанов Г. Е., Атаев А. Г., Алексеев К. Н.)........................... 259
Компьютерная томография в диагностике заболеваний и повреждений глаза и глазницы (Бурлаченко Е. П., Труфанов Г. Е.)........................... 268
Компьютерная томография в диагностике заболеваний и повреждений носа и околоносовых пазух (Бурлаченко Е. П., Труфанов Г. Е.)................. 291
Компьютерная томография в диагностике заболеваний шеи (Бурлаченко Е. П., Труфанов Г. Е.)......................................................... 306
Методика КТ-исследования груди. Нормальная КТ-анатомия органов груди (Бойков И. В.) ......................................................... 354
Компьютерная томография в диагностике повреждений органов груди (Бойков И. В.) . 379
Компьютерная томография в диагностике заболеваний бронхов (Митусова Г. М.) . . . 407
Компьютерная томография в диагностике пороков развития легких (Митусова Г. М.) . 438
Компьютерная томография в диагностике инфекционных и паразитарных заболеваний
       легких (Митусова Г. М., Труфанов Г. Е., Рязанов В. В.)................... 449

4

ОГЛАВЛЕНИЕ

Компьютерная томография в диагностике эмфиземы и хронической обструктивной боёезни легких (Митусова Г. М.)......................................... 511
Компьютерная томография в диагностике заболеваний легких ятрогенной природы (Митусова Г. М.)........................................................ 521
Компьютерная томография в диагностике патологии вторичных легочных долек (Митусова Г. М.)........................................................ 533
Компьютерная томография в диагностике интерстициальных заболеваний легких (Митусова Г. М.)........................................................ 547
Компьютерная томография в дифференциальной диагностике единичных и множественных очагов, образований, полостей и кист легких (Митусова Г. М., Труфанов Г. Е., Рязанов В. В.)......................... 583
Компьютерная томография в диагностике опухолей легких (Митусова Г. М.).. 618
Компьютерная томография в диагностике заболеваний плевры (Митусова Г. М.) . . . 652
Компьютерная томография в диагностике заболеваний и повреждений сердца (Рудь С. Д., Железняк И. С.)............................................ 684
Компьютерная томография в диагностике заболеваний и повреждений сосудов (Рудь С. Д.) ........................................................... 746
Методика КТ-исследования живота. Нормальная КТ-анатомия живота (Рязанов В. В., Михайловская Е. М.)..................................................... 818
Компьютерная томография в диагностике заболеваний печени и желчевыводящих путей (Багненко С. С., Труфанов Г. Е.).................................. 846
Компьютерная томография в диагностике заболеваний поджелудочной железы (Рудь С. Д.)............................................................ 897
Компьютерная томография в диагностике заболеваний надпочечников (Рудь С. Д.) . . 918
Компьютерная томография в диагностике заболеваний полых органов желудочно-кишечного тракта (Рязанов В. В., Михайловская Е. М.).......... 929
Компьютерная томография в диагностике заболеваний и повреждений почек (Мищенко А. В.)......................................................... 948
Компьютерная томография в диагностике заболеваний и повреждений мочевого пузыря (Мищенко А. В.).................................................. 988
Компьютерная томография в диагностике заболеваний органов малого таза у мужчин (Мищенко А. В.)......................................................... 998
Компьютерная томография в диагностике заболеваний органов малого таза у женщин (Марченко Н. В.)........................................................1010
Компьютерная томография в диагностике лимфом и лимфопролиферативных заболеваний (Ипатов В. В., Рязанов В. В.)...............................1027
Компьютерная томография в диагностике заболеваний и повреждений опорно-двигательной системы (Декан В. С.)...............................1048
Нормальная КТ-анатомия позвоночника. Методика КТ-исследования позвоночника (Аш-Шавах М. А.)........................................................1098
Компьютерная томография в диагностике повреждений позвоночника (Бурлаченко Е. П., Труфанов Г. Е., Рамешвили Т. Е.).....................1107
Компьютерная томография в диагностике опухолевых и неопухолевых заболеваний позвоночника (Труфанов Г. Е., Митусова Г. М., Рамешвили Т. Е.)..........1135
Список рекомендуемой литературы.........................................1191

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ


      АВМ ВОЗ ВСА ЖКТ ЗМА ЗСоА
      ЗЧЯ ИБС
      КВ ККС
    КТ КТ-ЦГ МРА МРТ МСКТ
    НСА ОНМК
ОСА
   ОФЭКТ ПМА ПСоА
ПЭТ
   ПЭТ-КТ СМА
      САК СКТ СКТА
СМЖ (ЦСЖ) СПИД
    ТМО ТКДГ ТЭЛА
    УЗИ ХОБЛ
     ЦНС ЧМТ ЭЛКТ
FOV
     HU MIP MPR SSD VRT

—   артериовенозная мальформация
—   Всемирная организация здравоохранения
—   внутренняя сонная артерия
—   желудочно-кишечный тракт
—   задняя мозговая артерия
—   задняя соединительная артерия
—   задняя черепная ямка
—   ишемическая болезнь сердца
—   контрастное вещество
—   каротидно-кавернозное соустье
—   компьютерная томография
—   компьютерно-томографическая цистернография
—   магнитно-резонансная ангиография
—   магнитно-резонансная томография
—   мультиспиральная (многосрезовая) компьютерная томография
—   наружная сонная артерия
—   острое нарушение мозгового кровообращения
—   общая сонная артерия
—   однофотонная эмиссионная компьютерная томография
—   передняя мозговая артерия
—   передняя соединительная артерия
—   позитронно-эмиссионная томография
—   совмещенная позитронно-эмиссионная и компьютерная томография
—   средняя мозговая артерия
—   субарахноидальное кровоизлияние
—   спиральная компьютерная томография
—   спиральная компьютерно-томографическая ангиография
—   спинномозговая (цереброспинальная) жидкость
—   синдром приобретенного иммунодефицита
—   твердая мозговая оболочка
—   транскраниальная допплерография
—   тромбоэмболия легочной артерии
—   ультразвуковое исследование
—   хронические обструктивные болезни легких
—   центральная нервная система
—   черепно-мозговая травма
—   электронно-лучевая компьютерная томография
—   field of view — поле обзора
—   единицы шкалы Хаунсфилда
—   Maximum Intensity Projection — проекция максимальной интенсивности
—   Multiplanar Reformation — многоплоскостная реформация
—   Shaded Surface Display — изображение оттененных поверхностей
—   Volume Rendering Technology — трехмерный рендеринг

        ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ



        Историческая справка
Компьютерная томография стала возможной лишь с появлением электронных вычислительных машин (1960-е гг.), но отдельные идеи, лежащие в ее основе, восходят к началу прошлого века. В 1917 г. математик из Богемии Дж. X. Радон в своей работе привел фундаментальное доказательство возможности вычисления распределения материала или параметра в плоскости объекта по произвольному числу интегральных значений этого параметра, измеренных вдоль прямых, пересекающих объект в той же плоскости. Первое приложение этой теории в области радиоастрономии было разработано Р. Брейсвеллом в 1956 г., но его исследования остались практически незамеченными и не использовались в медицине.
   Первые эксперименты по применению томографии с реконструкцией были выполнены физиком А. Кормаком, работавшим над усовершенствованием лучевой терапии в госпитале Грут Шуур (Кейптаун, ЮАР). Он, независимо от предыдущих исследователей, разработал метод расчета поглощенной телом дозы излучения на основе измерений пропускания излучения. Им было доказано, что можно визуализировать даже структуры с минимальным различием в поглощении, т. е. мягкие ткани. Однако А. Кормак так и не реализовал свою теорию на практике.
   Первая успешная реализация этой теории датируется 1972 г., и она принадлежит английскому инженеру Г. Хаунсфилду, общепризнанному изобретателю компьютерной томографии. Результат его исследований стал неожиданностью для всего медицинского мира, поскольку Хаунсфилд добился успеха, работая не в авторитетном университете или в какой-нибудь компании-производителе оборудования, а в английской фирме «EMI», выпускавшей аудиозаписи и электронные компоненты. Благодаря его изобретению «EMI» получила монополию на рынке КТ, которая, правда, длилась всего два года. Однако за это время термины «компьютерный томограф» и «EMI-томограф» стали почти синонимами.
   В 1974 г. компания «Siemens» первой из признанных на рынке производителей радиологического оборудования выпустила компьютерный томограф


      Данная глава кратко изложена из книги: Календер В. Компьютерная томография. Основы, техника, качество изображений и области клинического использования. — 2006.

7

РЕНТГЕНОВСКАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ

для исследований головного мозга. Вскоре ее примеру последовали многие компании. Затем наступил бум развития КТ, пик которого пришелся на конец 70-х годов XX в.
   Первые медицинские томограммы были получены в госпитале Аткинсон Морли (Лондон) в 1972 г. Первое же КТ-исследование убедительно подтвердило эффективность метода, позволив диагностировать кистозную опухоль лобной доли мозга. Практически сразу КТ с энтузиазмом восприняли в медицинских кругах. Ее часто называют важнейшим изобретением в лучевой диагностике после открытия рентгеновских лучей. Дальнейшее развитие КТ подтвердило ее колоссальный потенциал. Компьютерная томография стала лидирующим методом диагностики. В 1979 г. инженер Г. Хаунсфилд и физик А. Кормак получили Нобелевскую премию по медицине за создание КТ.


         История развития КТ
    1895 г. — В. Рентген открывает новый вид изёучения (Х-ёучи), позже названный в его честь рентгеновским
    1917 г. — Дж. Х. Радон дает математическое обоснование реконструкции изображения поперечного сечения объекта по резуёьтатам измерений пропускания изёучения
    1963 г. — А. Кормак описывает методику расчета распредеёения коэффициентов погнощения в теёе чеёовека
    1972 г. — Г. Хаунсфиёд и Дж. Эмброз проводят первое медицинское иссоедование с применением КТ
    1974 г. — В мире насчитывается 60 медицинских КТ-систем — томографов дня иссаедования гоёовного мозга
    1975 г. — Вводится в экспёуатацию первый томограф дня иссведования всего теёа
    1979 г. — Г. Хаунсфиёд и А. Кормак поёучают Нобеёевскую премию
    1989 г. — В. Каёендер и П. Вок проводят первое кёиническое иссёедование с применением спираёьного томографа
    1998 г. — Появёяются первые 4-срезовые компьютерные томографы
    2000 г. — Появёяются комбинированные системы ПЭТ-КТ
    2001 г. — Появёяются 16-спираёьные КТ
    2004 г. — Появёяются 64-спираёьные КТ
    2004 г. — В мире насчитывается боёее 40 000 КТ дня медицинских цеёей
    2005 г. — Появёяются муёьтиспираёьные КТ с двумя трубками

         ПРИНЦИПЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ

         Компьютерная томография как цифровой метод
Суть КТ легче понять, если представить тело человека как совокупность конечного числа срезов и объемных элементов. Каждая томограмма дает информацию о составе одного поперечного среза. В свою очередь, каждый срез

8

ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ

можно представить как совокупность кубических (объемных) элементов. Значения, характеризующие объемные элементы, присваиваются элементам двумерной матрицы, которая и образует цифровое изображение. Объемные элементы обычно называют вокселами (от англ. voxel — «volume element»), а плоскостные элементы изображения — пикселами (от англ. pixel — «picture element»).
   Ориентация срезов при томографии может быть произвольной. Однако при выполнении КТ, как правило, получают поперечно ориентированные срезы, плоскость которых обозначается как ху. Ось z, ориентированная перпендикулярно плоскости томографии, совпадает с осью вращения системы «трубка-детекторы» и практически параллельна продольной оси тела. Сагиттальные сечения тела примерно соответствуют плоскости ух, а корональ-ные — плоскости xz.
   Размер граней воксела в этой системе координат определяется размерами пиксела, которые зависят от числа элементов в матрице поля обзора и толщины среза.
   Размеры матрицы и пространственное разрешение изображений достигли в настоящее время таких значений, что отличить аналоговое изображение от цифрового, составленного из отдельных элементов, стало практически невозможно. Вместе с тем цифровые изображения по-прежнему остаются дискретными и их элементы — пикселы — всегда можно увидеть при достаточно большом увеличении.
   Эффекты низкого пространственного разрешения по-прежнему проявляются лишь в тех случаях, когда они связаны с толщиной среза, т. е. на томограммах, параллельных оси z. Однако и в этом случае удается получить цифровые изображения, качество которых практически не уступает аналоговым, благодаря использованию более тонких срезов и методов реконструкции с перекрытием в спиральной и мультиспиральной КТ. Цифровые изображения, сформированные из отдельных элементов, не имеют недостатков по сравнению с аналоговыми, благодаря чему они нашли широкое применение не только в КТ, но и в других областях радиологии.

         Величины, измеряемые в КТ
При КТ измеряется абсолютная интенсивность рентгеновского излучения за объектом. Для расчета коэффициентов ослабления, помимо указанной интенсивности I, необходимо измерить также интенсивность первичного (падающего на объект) излучения Iₒ. Это значение определяется для каждого луча, вдоль которого излучение распространяется от источника к детектору.
   При КТ измеряется и рассчитывается пространственное распределение линейного коэффициента ослабления ц (х, у).
   Однако сама по себе физическая величина ц не очень информативна и сильно зависит от применяемого спектрального диапазона. Количественный анализ по картам ц очень громоздкий, а прямое сравнение изображений, полученных на томографах с разным напряжением на трубке и методами фильтрации, едва ли возможно. Поэтому вычисляемый коэффициент

9

РЕНТГЕНОВСКАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ

ослабления отображается в виде так называемых КТ-чисел — единиц плотности, которые рассчитываются относительно ослабления в воде. В честь изобретателя компьютерной томографии их называют единицами Хаунс-филда (HU). Единица плотности для произвольной ткани Т с коэффициентом ослабления цт рассчитывается следующим образом:
КТ-число = (цт -цh₂o)/Цн₂о-1000 HU.
   В этой шкале единиц воде и, следовательно, эквивалентным ей по ослаблению тканям с ц т =ц н2о по определению соответствует значение 0. Воздуху соответствует КТ-число, равное —1000 HU, так как с хорошим приближением цт = Нвоздух = 0. Поскольку КТ-числа воды и воздуха не зависят от энергии рентгеновских лучей, они являются постоянными точками шкалы Хаун-сфилда.
   Легочная и жировая ткани обладают отрицательными значениями КТ-чисел из-за низкой плотности и малого коэффициента ослабления (цлегк <цн2о). Большинство структур тела характеризуются положительными КТ-числами из-за более высокой физической плотности мышечной, соединительной и большинства других мягких тканей, слагающих эти органы. Кости и обызвествления характеризуются высоким коэффициентом ослабления и КТ-числами до 2000 HU в силу большей плотности и значительного содержания кальция, атомный номер которого выше, чем у большинства элементов тканей тела. КТ-числа костной ткани и контрастных веществ сильнее зависят от энергии рентгеновских лучей, чем КТ-число воды, и увеличиваются при снижении напряжения рентгеновской трубки, что в принципе соответствует поведению контрастности обычных рентгенограмм.
   Шкала Хаунсфилда не имеет верхнего предела. В медицинских томографах обычно используется диапазон от —1024 до +3071 HU.

         Понятие «окна» в КТ
Единицы плотности (КТ-числа) варьируют от -1024 до +3071 HU, что соответствует 4096 оттенкам серой шкалы, которые невозможно отобразить одновременно ни на мониторе, ни на пленке. Глаз среднестатистического человека различает не более 60-80 оттенков серого цвета. В силу этих причин при просмотре томограмм полная шкала оттенков серого цвета придается только ограниченному, выделенному интервалу КТ-чисел. Этот интервал называется «окном». Значения плотностей, превышающие верхнюю границу окна, отображаются в виде пикселов белого цвета. Если же КТ-число оказывается меньше нижнего порогового значения, оно выводится в виде пиксела черного цвета. Процедура выбора интервала отображаемых плотностей, называемая также настройкой параметров «окна», выполняется в реальном времени на консоли компьютера КТ. Для настройки интервала КТ-чисел достаточно указать его середину и ширину с помощью «мыши», потенциометра или другого устройства. Середина интервала должна примерно соответствовать средней плотности исследуемых анатомических структур, а ширина «окна» определяет контрастность изображения. Так, для вы


10

ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ

явления очень небольших различий в ослаблении, например на томограммах мозга, используют узкое окно. При значительных различиях в плотностях, например между легочной и костной тканью, выбирают широкое окно.

        Интерпретация единиц плотности
Интерпретация значений единиц плотности проста и в большинстве случаев однозначна. Более высокие КТ-числа соответствуют более высокой плотности вещества и(или) большему эффективному атомному числу. Это соответствует физическому определению коэффициента ослабления.
   Вместе с тем сложности в интерпретации возможны, например, в тех случаях, когда требуется выяснить, чем вызвано появление данной области с высоким коэффициентом ослабления в мягкой ткани: кровотечением или патологией с диффузной кальцификацией.

        ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ


         Этапы и задачи разработки КТ
Технические задачи разработки компьютерных томографов постоянно изменялись в соответствии с уровнем развития техники и актуальными потребностями радиологии. При этом приоритетной всегда оставалась задача уменьшения времени выполнения исследования. И хотя с самого начала развития КТ большое внимание уделялось и другим требованиям, таким как повышение качества изображения, снижение стоимости и совершенствование пользовательского интерфейса, основные усилия разработчиков были направлены на то, чтобы свести к минимуму не только время получения отдельного изображения, но и продолжительность исследования в целом.
   Разработка компьютерных томографов началась с экспериментальной установки Хаунсфилда. Устройства такого типа часто называют «томографами первого поколения». В первых коммерческих моделях, называемых «томографами второго поколения», использовалась практически та же схема выполнения томограмм. Для повышения скорости исследования были установлены дополнительные детекторы, что дало возможность использовать вместо узкого луча тонкий веерный пучок рентгеновского излучения. Томографы обоих типов работали чередуя повороты и линейные перемещения: источник излучения и детектор смещались вдоль исследуемого объекта, затем совершали поворот, после чего эта последовательность повторялась. Используя эту схему, Хаунсфилд с помощью своей установки выполнил съемку 180 проекций с шагом в 1°, по 160 точек в каждой, что в общей сложности составило 28 800 точек данных. Этого вполне достаточно для расчета изображения, состоящего из 6400 пикселов (матрица 80x80). Время исследования составляло 5 мин, реконструкция изображения осуществлялась одновременно с томографией и занимала столько же времени. По сообщениям Хаунсфилда, время исследования с получением изображений 6x2 при толщине среза 13 мм с применением двухрядного детектора составляло 35 мин.


11

РЕНТГЕНОВСКАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ

Это быёо заметным достижением: в первых опытах Хаунсфиёда (1969 г.), проводившихся на тестовых объектах (так называемых «фантомах») с испо-ёьзованием изотопного источника, поёучение одного изображения занимало 9 дней.
   Боёьшинство коммерчески доступных томографов с описанной выше параёёеёьной схемой томографии (сканирования) позвоёяёи иссёедовать тоёько гоёовной мозг. Первые попытки выпоёнить КТ всего теёа были предприняты также с использованием параллельной схемы. Томограф АСТА позволял проводить измерения для поля исследования диаметром 48 см за 6 мин. Этого оказалось достаточно для демонстрации потенциала КТ в отношении исследования всего тела, однако стало очевидно, что из-за дыхания и движений пациента общее время исследования будет слишком велико. В середине 70-х годов XX в. перед разработчиками была поставлена задача сократить время исследования до 20 с, что позволило бы проводить исследование всего тела за одну задержку дыхания пациента. Эту задачу удалось решить благодаря использованию веерной схемы сканирования.
   Вместо измерения проекций с помощью узкого луча и линейного перемещения в этой схеме используется достаточно широкий веерный пучок в сочетании с дуговым детектором, что позволяет выполнять измерение для всех точек проекции одновременно. Этот подход обеспечил намного более эффективное использование энергии рентгеновского пучка. Необходимость линейного перемещения трубки отпала, в новых системах источник и детектор совершают только вращательное движение. Первые компьютерные томографы для исследования всего тела, появившиеся на рынке в 1976 г., обеспечивали скорость исследования, равную 20 с на один срез. В первых моделях таких томографов и рентгеновская трубка, и детектор вращались вокруг пациента.
   Такое решение потребовало множества технических ухищрений, однако в результате этого удалось снизить стоимость компонентов и повысить качество изображений. Эти системы стали томографами третьего поколения. Спустя некоторое время появились системы с неподвижными детекторами в форме кольца; теперь вокруг пациента вращалась только рентгеновская трубка (томографы четвертого поколения). Томографы с вращающейся измеряющей системой быстро вошли в употребление, а томографы с параллельной схемой столь же быстро исчезли.
   Независимо от модели томографа, качество изображения в значительной степени определялось временем получения томограммы, поскольку непроизвольные и естественные движения пациента могут приводить к потере четкости изображения и появлению артефактов. Электропитание подавалось к рентгеновской трубке через кабели, что исключало возможность быстрого непрерывного вращения: сделав полный оборот в одну сторону, система должна была остановиться и сделать оборот в другую сторону. Так называемые «скоростные томографы», использовавшие эту методику, позволили сократить время получения среза до двух секунд за счет снижения других важных для диагностики показателей.

12