|
|
521 теория. Рентгеновская компьютерная томография
Рентге́новское излуче́ние — электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением (от 10 эВ до нескольких МэВ), что соответствует длинам волн от
103 до
10−2 Å (от
102 до
10−3 нм)
В чем разница между рентгеновскими лучами и видимым светом?
• Рентгеновские лучи представляют собой электромагнитные волны высокой энергии, а видимый свет - это электромагнитные волны средней энергии.
• Видимый спектр очень узок по сравнению с рентгеновским спектром.
• Рентгеновские лучи могут проникать в человеческое тело, но видимый свет не способен на это.
Недостатки рентгенографии
«Замороженность» изображения — сложность оценки функции органа.
Наличие ионизирующего излучения, способного оказать вредное воздействие на исследуемый организм.
Информативность классической рентгенографии значительно ниже таких современных методов медицинской визуализации, как КТ, МРТ и др. Обычные рентгеновские изображения отражают проекционное наслоение сложных анатомических структур, то есть их суммационную рентгеновскую тень, в отличие от послойных серий изображений, получаемых современными томографическими методами.
Без применения контрастирующих веществ рентгенография практически неинформативна для анализа изменений в мягких тканях.
Рентгеновская компьютерная томография — томографический метод исследования внутренних органов человека с использованием рентгеновского излучения.
В ходе КТ пациент неподвижно лежит на специальном передвижном столе. Максимально точное изображение можно получить, периодически задерживая дыхание, о чем пациента в процессе процедуры предупреждает врач-рентгенолог по громкой связи, наблюдая обследуемого через смотровое окно. Кольцо томографа двигается вдоль тела пациента, при этом рентгеновские лучи просвечивают необходимый участок.
Для компьютерной томографии характерна высокая скорость сканирования и низкая рентгеновская нагрузка на организм. Высокое качество снимков обеспечивает выявление патологий на самых ранних этапах их развития.
Шкала Хаунсфилда — количественная шкала рентгеновской плотности (радиоденсивности).
– количественное отображение способности различных объектов (тканей, органов, воды, газа, металла и т. д.) ослаблять рентгеновское излучение. За точку отсчета принята способность к ослаблению излучения дистилированной водой, ее «рентгеновская плотность» по шкале Хаунсфилда равна нулю. Плотность жира приблизительно равна – 100…-120 единиц Хаунсфилда, плотность газа -1000 единиц. Плотность крови по данной шкале колеблется в диапазоне 50…75 единиц (в зависимости от содержания гемоглобина – чем больше, тем выше плотность), плотность костей 400…600 единиц, плотность металлов может достигать 1000 и более единиц Хаунсфилда.
Сканирующее устройство современного компьютерного томографа представляет собой круговую раму, в к-рой установлены вращающаяся рентгеновская трубка и расположенные кольцом многочисленные сцинтилляционные детекторы (рис. 1). В процессе Т. к. рентгеновская трубка вращается вокруг неподвижного объекта (исследуемой области тела человека, находящейся внутри рамы сканера), при этом тонкий коллимированный пучок рентгеновского излучения проходит через просвечиваемый слой под разными углами. При прохождении пучка излучения через ткани различной плотности интенсивность пучка ослабляется, это регистрируется детекторами, данные с к-рых передаются для обработки в ЭВМ. Различные органы и ткани человека поглощают рентгеновское излучение в неравной степени, т. е. имеют различные коэффициенты поглощения. ЭВМ устанавливает значение коэффициента поглощения рентгеновского излучения для каждой точки сканируемого слоя. Результаты сложной обработки всего массива коэффициентов поглощения в просвеченном слое ЭВМ выдает в условной шкале целых чисел (шкала единиц плотности Хаунсфилда, или КТ-единиц), при этом величина коэффициента поглощения рентгеновского излучения водой принимается равной нулю. Масштаб шкалы плотностей выбран так, что содержащиеся в организме человека ткани и среды находятся в диапазоне условных единиц от —1000 (воздух) до + 1000 (кость). Плотность на срезе может быть измерена как в одной точке, так и в заданной области произвольной формы; может быть построена гистограмма плотности для определенного органа, профиль плотности вдоль заданной линии в выбранной зоне исследования.
Рис. 1. Принципиальная схема устройства компьютерного томографа (а) и общий вид его рентгеновской части (б): 1 — рентгеновская трубка (стрелками обозначено направление перемещения трубки); 2 — набор сцинтилляционных детекторов; 3 — выделяемый на компьютерной томограмме слой тканей; 4 — рама, в которой движутся рентгеновская трубка и детекторы; 5 — отверстие в раме для пациента; 6 — стол.
Метод обратного проецирования является формой магнитно-резонансной томографией. Она была одной из первых продемонстрированных форм магнитной томографии. Метод обратного проецирования есть дополненная описанная только что процедура частотного кодирования. При этом методе вначале объект помещается в магнитное поле.
С нескольких углов применяется одномерный градиент поля и для каждого градиента регистрируется ЯМР-спектр. К примеру, допустим, что нам необходимо изображение плоскости YZ объекта. Градиент магнитного поля по направлению +Y применяется к объекту и регистрируется ЯМР-спектр.
Второй ЯМР-спектр регистрируется с градиентом углом 0 в один градус к оси +У. Процесс повторяется 360 раз
После того, как получены все данные, они могут быть восстановлены по проекциям пространства в компьютерной памяти.
Изображение можно увидеть после нивелирования фоновой интенсивности.
схема обратного отображения называется обратным преобразованием
Радона.
Изменение угла градиента 0 достигается применением линейной комбинации двух градиентов. В данном случае Y и X градиенты применены в соотношениях, необходимых для получения нужного частотного градиента Gf.
Для применения метода обратного проецирования необходима возможность получать изображения спинов в тонких срезах. Это выполняется при помощи градиента Ог на последнем графике. В следующей части описано как выполняется выбор среза.
Компьютерная обработка изображения позволяет различать более ста степеней изменения плотности ис-. 8. следуемых тканей - от нуля - для воды, ликвора до ста и более –– для костей, что дает возможность дифференциро-вать различия нормальных и патологических участков тканей в пределах 0,5-1%, т.е. в 20-30 раз больше, чем на обычных рентгенограммах.
Аппарат 1-го поколения появился в 1973 году. КТ-аппараты первого поколения были пошаговыми. Была одна трубка, направленная на 1 детектор. Сканирование производилось шаг за шагом, делая по одному обороту на слой. Время сканирования слоя около5 минут.
Во 2-м поколении КТ-аппаратов использовался веерный тип конструкции. На кольце вращения напротив рентгеновской трубки устанавливалось до 52 детекторов. Время сканированияслоя до 2 минут.
3-е поколение компьютерных томографов ввело понятие спиральной компьютерной томографии. Трубка и дуга детекторов за один шаг стола синхронно осуществляли полное вращение по часовой стрелке. Количество детекторов увеличилось до 1000. Время сканирования слоя 1-5с.
 
4-е поколение имеющеедо 4800 детекторов, расположенных по всему кольцу гентри в 2 и более ряда, ввело понятие мультисрезового сканирования. Вращается лишь рентгеновская трубка. Благодаря этому методу время сканирования слоя 0,3с. Толщина среза 0,33мм обусловила высокое пространственное разрешение.
|
|
|
Скачать 373.9 Kb.