КТ — компьютерная томография

КТ, или компьютерная томография, на сегодняшний день является «золотым стандартом» диагностики многих заболеваний. В связи с этим, каждый современный врач должен иметь представления о данном методе исследования.

 

Что такое КТ?

КТ — это метод, при котором получают тонкие слои срезов с последующей реконструкцией объекта исследования.

 

Принцип работы КТ?

С принципиальной точки зрения КТ-аппарат производит множественные измерения ослабления излучения, проходящего через срезы тела определенной толщины. Система использует эту информацию для реконструкции цифрового изображения послойных срезов, в котором каждый пиксел представляет собой меру ослабления одного воксела (трехмерный элемент), соответствующего толщине среза. Мера ослабления определяет ту часть излучения, которая проходит через данную среду толщиной Δx, как это показано на рисунке ниже.

Ослабление выражается как:

I_t=I_oe^-μΔx,

где I_t и I₀ — это интенсивность излучения, измеренная соответственно внутри и снаружи вещества, через которое оно проходит, а μ — коэффициент линейного ослабления среды. Процессы реконструкции изображения, например метод проецирования на светопропускающий экран, и многие другие методы применяются для установления значений среднего коэффициента ослабления (м) для каждого воксела в данном срезе, используя множественное излучение под разными углами вращения.

 

Как вырабатывается КТ-сигнал?

КТ-сигнал является следствием тканевых различий, основанных на разном ослаблении луча разными вокселами. Степень ослабления зависит от разницы вокселов по плотности и от атомного номера составляющих их элементов, на нее также влияет заданная энергия фотонов.

 

Что такое КТ-изображение?

КТ-изображение, как уже было сказано, состоит из пикселов. Каждый пиксел изображения представляет среднюю величину ослабления рентгеновских лучей в небольшом объеме (вокселе), соответствующем толщине среза. На рисунке ниже пиксел значительно увеличен в размерах.

На КТ-изображении все ткани, находящиеся в пределах одного пиксела, будут одного оттенка серого цвета.

 

Что такое питч?

Термин «питч» (pitch) ввели с появлением винтовых (спиральных) КТ-аппаратов. Он определяется как отношение перемещения (шага) стола за один оборот гентри к ширине пучка.

Питч = I/W,

где I — шаг стола за один оборот гентри (мм/оборот), a W — ширина пучка (мм).

Соответственно:

• Питч = 1 характеризует смежные срезы при обычном исследовании. Например: ширина среза 10 мм и интервал между ними 10 мм.
• Питч > 1 означает расширенное сканирование, при этом снижена доза облучения, а разрешение низкое.
• Питч < 1 означает перекрывание изображений и большую дозу облучения пациента при высоком разрешении.

У односпиральных КТ (ОСКТ) значение питча строго определенное. У мультиспиральных КТ (МСКТ) оно может меняться по двум следующим закономерностям:

• Питчи пучка или коллиматора схожи с предварительно определенными значениями: типичными значениями являются 0,75,1,1,25,…
• Питч детектора: отношение шага стола за один оборот гентри к ширине канала системы сбора данных. Типичными значениями являются 4,6, 12, 18,…

Однако по недавнему международному соглашению питч снова определен как отношение шага стола к ширине пучка.

Использование этого общего определения питча подходит как для односпиральных компьютерных томографов, так и для мультиспиральных компьютерных томографов и устраняет расхождения, существующие между дозой облучения и различными определениями питча (рисунок выше).

 

Что такое поле обзора (FOV)?

Поле обзора на КТ — это сканируемая область, отображаемая при реконструкции изображения. Существует два типа FOV:

1. сканирования (SFOV),
2. дисплея (DFOV).

 

SFOV

SFOV — это область, сканируемая в пределах отверстия (апертуры гентри), через которое проходит луч. SFOV меньше, чем существующие отверстия в КТ, поэтому есть области, которые не отображаются при сканировании крупных пациентов.

SFOV влияет на физические размеры изображения пиксела. 10-сантиметровое поле зрения на матрице 512 х 512 дает пиксел размером приблизительно 0,2 мм, а 35-сантиметровое — около 0,7 мм.

 

DFOV

В свою очередь, DFOV соответствует области, отображаемой на дисплее. Меньшее DFOV получается при большем размере изображения.

 

Что такое скорость вращения гентри?

Это скорость, с которой происходит одно вращение гентри вокруг пациента, его часто называют «время сканирования». Эта скорость снижается соразмерно повышению требований к разрешению. Время сканирования 1 с было нормальным при односпиральной КТ, а при мультиспиральной компьютерной томографии оно стала менее 400 мс, что обеспечивает очень высокое разрешение, требуемое для запечатления физиологических процессов. Это особенно важно при КТ сердца. Однако для получения качественного изображения при высокой скорости вращения гентри сила тока должна поддерживаться на очень высоком уровне.

При определенных типах исследования (например, сердца) для достижения высокого разрешения (250 мс) используется частичное вращение.

 

Поколения КТ

С момента появления первых компьютерных томографов их конструкции постоянно совершенствовались с целью получения высокоточных изображений. Эти типы конструкций принято называть поколениями, обозначая этим различия в моделях аппаратов компьютерной томографии, особенно между обычными КТ-аппаратами, которые не имеют возможности спирального сканирования.

Спиральные компьютерные томографы подразделяются на:

1. спиральные КТ-аппараты с одним рядом детекторов (ОСКТ — односпиральные КТ, шестое поколение),
2. спиральные КТ-аппараты с многорядной системой датчиков (МСКТ — мультиспиральные КТ, седьмое поколение).

Электронно-лучевые КТ (ЕВСТ), несмотря на коренные различия в устройстве, часто называют пятым поколением томографов.

 

Что такое спиральная компьютерная томография?

При спиральной компьютерной томографии выполняется сбор исходных данных путем непрерывного вращения рентгеновской трубки при одновременном перемещении пациента сквозь аппарат. Развитию спиральной КТ послужили три основных момента:

1. развитие технологии скользящих контактных колец,
2. высокая мощность рентгеновской трубки,
3. алгоритмы интерполяции.

 

Что такое скользящее кольцо гентри?

Скользящие контактные кольца — это электромеханические устройства, которые состоят из собственно колец, проводящих электричество, и щеток, передающих электрическую энергию через подвижную область контакта. Вся электрическая энергия и контрольные сигналы от стационарных частей томографа собираются во вращающейся раме с помощью контактных колец. Вся конструкция состоит из блоков параллельных проводящих колец, концентрически сужающихся к оси томографа, которые связывают с помощью скользящих соединений рентгеновскую трубку, детекторы и контрольные устройства. Эти скользящие соединения позволяют сканирующей раме вращаться непрерывно при отсутствии необходимости останавливаться между оборотами для разматывания кабелей.

 

Что такое алгоритмы интерполяции?

Алгоритмы интерполяции — это специальные алгоритмы, разработанные для построения изображений в одной плоскости так, чтобы обычные обратные проекции могли использоваться для реконструкции изображений. При использовании спиральной КТ все данные не лежат в одной плоскости, поэтому традиционные методы не могут применяться для реконструкции изображений.

«Спиральный» набор данных в начале обработки информации, до применения обычных методов построения изображения, интерполируется в ряд плоских наборов данных. У этой разработки существует несколько важных преимуществ:

1. Во-первых, воссоздание изображений возможно в любых произвольных позициях по пути стола в исследуемом объеме во время вращений аппарата. Это означает, что срезы могут накладываться друг на друга по оси просмотра, тем самым, получая соответствующий набор данных и позволяя создавать трехмерное изображение.
2. Во-вторых, поскольку изображения получаются в течение одной задержки дыхания, этот метод исключает наличие на снимках артефактов, вызванных непроизвольными движениями, что является недостатком обычной КТ.
3. Наконец, последнее преимущество состоит в том, что наложение послойных срезов производится с помощью математических методов, а не с помощью наложения рентгеновских лучей, при этом получается искомая ось Z без опасных последствий облучения для пациента.