Материал: Metodichka_po_pulmonologii_Ionova_2020_goda

Принято выделять две основные технологии сканирования:

а) пошаговую (последовательную, аксиальную); б) спиральную (объемную).

Пошаговая технология сканирования предполагает обязательную остановку рентгеновской трубки после каждого цикла вращения. Это необходимо для того, чтобы установить ее в исходное положение перед следующим циклом сканирования. В этот момент стол с пациентом передвигается на необходимое расстояние, называемое шагом стола, для получения следующей томограммы. При исследовании груди и живота временной промежуток между циклами вращения рентгеновской трубки необходим также для того, чтобы пациент мог сделать вдох или выдох, а затем задержать дыхание на следующий период сканирования. Процесс сканирования в этом случае является дискретным, фрагментарным и разделен на отдельные циклы, равные одному обороту рентгеновской трубки вокруг объекта. Исследование груди при пошаговом сканировании может занимать 10–20 мин в зависимости от типа аппарата.

Новая концепция сканирования, названная спиральной КТ, используется в клинической практике с 1990 г. В англоязычной литературе используется несколько терминов для обозначения этой технологии – spiral CT, helical CT, volumetric CT. Каждый из них подчеркивает наиболее существенные особенности этой технологии. Спиральное сканирование заключается в одновременном выполнении двух действий: непрерывного вращения источника излучения вокруг объекта и непрерывного поступательного движения стола с пациентом через окно re-entry. В этом случае траектория пучка рентгеновских лучей, проецируемая на тело пациента, приобретает форму спирали.

Схема спиральной КТ:

Основное преимущество спиральной КТ заключается в значительном ускорении процесса сканирования, поскольку отсутствуют временные интервалы между отдельными циклами вращения рентгеновской трубки. Сканирование одной анатомической области на установках третьего или четвертого поколения может быть проведено в течение 15–25 с.

Другим важным преимуществом спирального сканирования является возможность проведения эффективных ангиографических исследований. При быстром внутривенном введении йодсодержащего контрастного вещества, обычно через локтевую вену, сканирование удается осуществить в момент прохождения

101

его по крупным сосудам. В результате собственно КТ-исследование дополняется полноценной ангиографией, но без сложных инвазивных вмешательств в виде проведения внутрисосудистых катетеров и общей анестезии. В настоящее время КТ-ангиография широко используется для оценки состояния крупных сосудов грудной полости, в том числе аорты и ее ветвей, легочных артерий, системных вен.

Принцип объемного или непрерывного сканирования создает совершенно новые возможности для постпроцессорной обработки полученных данных, в частности для преобразования аксиальных томограмм в многоплоскостные реформации и трехмерные изображения. Получаемые изображения не зависят от различной глубины вдоха или выдоха пациента, а возможности построения томограмм с частичным взаимным наложением сводят к минимуму ступенчатые артефакты, свойственные многоплоскостным реформациям при КТ. Результаты исследования в этом случае становятся более наглядными, демонстративными, доступными для пространственного восприятия не только специалистов рентгенологов, но и лечащих врачей.

Многослойная или мультидетекторная спиральная компьютерная томография (МСКТ или МДКТ) определила существенный прорыв в клиническом применении всех томографических технологий. Технология была впервые представлена в 1999 г. и в последние годы приобрела статус основной модификации ком- пьютерно-томографических установок. Суть данной технологии заключается в том, что при вращении рентгеновской трубки вокруг пациента пучок рентгеновских лучей разделяется на несколько томографических слоев с помощью так называемых многорядных детекторов (рис. 5-22). Во всех прошлых поколениях КТ установок имелся только один ряд детекторов, что позволяло получать одну томограмму за одно вращение рентгеновской трубки. В настоящее время разработаны установки, позволяющие получать от 2 до 64 томографических срезов за одно вращение рентгеновской трубки. Использование МСКТ позволяет реализовать два основных преимущества данной технологии: увеличить скорость сканирования и повысить пространственное разрешение.

Числа Хаунсфилда:

Коэффициенты ослабления рентгеновского излучения µ выражаются не в абсолютных величинах, а в относительных числах, нормированных по отношению µ воды. Они называеются КТ-числами (CT numbers) или единицами Хаунсфилда (Haunsfield units, HU) и расчитываются по следующей формуле:

CT number = 1000 µ – µ воды / µ воды,

где: µ – коэффициент ослабления материала, для которого определяется число Хаунсфилда;

µ воды – коэффициент ослабления воды.

Исходя из представленной формулы, число Хаунсфилда для воды составляет 0 HU, а для воздуха равно –1000 HU. Верхняя граница чисел Хаунсфилда вариабельна. Она определяется возможностями аппарата, прежде всего системы регистрации ослабленного излучения. В современных аппаратах диапазон чисел Хаунсфилда достигает 4096 HU. Это означает, что с помощью КТ теоретически возможно различить анатомические структуры, различающиеся по степени по-

102

глощения рентгеновского излучения на 0,024% (1/4096 × 100% = 0,024%). Контрастное разрешение определяется как возможность различать объекты

изображения, имеющие близкую оптическую плотность. Относительно высокая контрастная разрешающая способность КТ позволяет визуализировать объекты, которые на обзорных рентгенограммах и томограммах не получают самостоятельного отображения. Примером могут служить анатомические структуры средостения (перикард, камеры сердца, крупные сосуды), грудной клетки (мышцы, сосуды, лимфатические узлы), органы и ткани поддиафрагмального пространства.

Совокупность чисел Хаунсфилда составляет шкалу Хаунсфилда. Как уже было показано, нулевое значение числа Хаунсфилда соответствует коэффициенту ослабления рентгеновского излучения воды в нормальных условиях. Нижней границей шкалы является числовое значение коэффициента ослабления рентгеновского излучения воздухом и равно –1000 HU. Наибольшие значения коэффициентов ослабления регистрируются в пирамидах височной кости. Значения относительной плотности для большинства паренхиматозных органов составляют +30...+70 HU, крови в сосудах и камерах сердца – в пределах +40...+45 HU. Относительная плотность жировых тканей меньше плотности воды и колеблется от –

30 HU до –120 HU.

Теоретически числа Хаунсфилда должны быть прямо пропорциональны коэффициентам ослабления. Однако правильность измерений сильно страдает от неточностей и несоответствий, вызываемых разнообразными артефактами. Кроме того, вычисленные коэффициенты ослабления существенно зависят от типа ком- пьютерно-томографической установки, выбранных физико-технических условий сканирования, прежде всего величины напряжения генерирования излучения и экспозиции, многих других параметров. Поэтому для диагностических целей числа Хаунсфилда необходимо использовать с осторожностью. Практическое значение имеет не столько абсолютные значения чисел Хаунсфилда, сколько возможность разграничить изучаемые объекты на однородные и неоднородные, а также выявить в них наличие мягкотканных структур, жировых включений, жидкости или обызвествлений.

Возможность не только визуально изучать исследуемый объект, но и проводить прямой денситометрический анализ с измерением коэффициентов ослабления в единицах Хаунсфилда является существенным преимуществом КТ по сравнению с обычным рентгенологическим исследованием. При анализе рентгеновских снимков денситометрия также возможна, однако она является непрямой, опосредованной. Она основана на сопоставлении степени почернения рентгеновской пленки интересующей области и выбранного эталона, например алюминиевого клина. В КТ осуществляется прямая денситометрия в виде измерения и сопоставления коэффициентов линейного ослабления изучаемых структур. Это существенно повышает объективность исследования в сравнении с обычной рентгенографией и другими методами лучевой диагностики.

Высокоразрешающая КТ:

Основой технологии высокого разрешения КТ является уменьшение толщины томографического слоя до 1–2 мм и использование алгоритма высокого пространственного разрешения (костного алгоритма). Еще большее повышение раз-

103

решающей способности достигается с помощью прицельной реконструкции, при которой величина поля изображения адаптирована к анатомическим размерам индивидуальной грудной полости.

Контрастное усиление:

Необходимость введения контрастных веществ (КВ) при КТ обусловлена недостаточным контрастным разрешением метода. При любых рентгенологических процедурах, в том числе и КТ, принципиально возможно различить четыре основных составляющих: кости и обызвествления, жир, мягкие ткани и жидкость, воздух. Контрастное разрешение при КТ значительно выше, чем при обычных рентгенологических исследованиях. Поэтому применение КТ позволяет не только более точно разграничить все четыре составляющие друг от друга, но и в большинстве случаев отличить жидкость от мягкотканных структур. Наибольшие проблемы возникают при попытках разграничения отдельных мягких тканей друг от друга, например мягкотканных образований от собственных тканей паренхиматозного органа, и крови от мягкотканных структур. Несмотря на имеющиеся отличия в величинах коэффициентов линейного ослабления крови и отдельных мягких тканей, они могут быть недостаточны для визуальной или денситометрической дифференцировки. Для устранения этого недостатка применяют методики усиления изображения или контрастного усиления.

Контрастное усиление представляет собой технологию повышения естественного контраста тканей или жидкостей с помощью экзогенных или эндогенных веществ. Термин контрастное усиление иногда применяется и для отдельных процедур постпроцессорной обработки изображений. В рентгенологических и КТ-исследованиях обычно применяют экзогенные КВ, которые могут ослаблять рентгеновское излучение в большей или меньшей степени, чем ткани организма.

В КТ искусственное повышение контрастного разрешения достигается путем внутривенного введения йодсодержащих водорастворимых КВ. Другие виды КВ, в частности газообразные, йодсодержащие жирорастворимые, используются исключительно редко. Взвесь солей бария вообще препятствует проведению КТисследования из-за чрезмерной контрастности и возникающих при этом артефактов. Предпринимались отдельные попытки проводить КТ в условиях искусственного пневмомедиастинума, пневмоторакса, пневмоперитонеума, однако широкого распространения такие методики не получили.

Принципиально различают две фазы распространения йодсодержащих водорастворимых КВ при введении их в сосудистое русло: сосудистую и паренхиматозную. Сосудистая фаза связана с прохождением КВ через сосудистое русло и длится несколько секунд или десятков секунд. Паренхиматозная фаза обусловлена накоплением КВ в тканях организма. Выведение йодсодержащих КВ на 98% происходит через почки.

Основным вариантом контрастного усиления при исследовании органов дыхания является КТ-ангиография. Это исследование предполагает быстрое внутривенное введение значительного объема водорастворимого КВ при одновременном сканировании выбранной области исследования. Технология КТ-ангиографии позволяет изучать внутренние просветы сосуды и камеры сердца, отличать сосуды от прилежащих мягкотканных анатомических структур и патологических об-

104

разований, а при необходимости определять степень накопления КВ в патологических образованиях. Без введения КВ не представляется возможным отличить кровь в просвете сосуда от стенки сосуда, выявить сужение внутреннего просвета за счет тромбообразования, а также утолщение, расслоение или повреждение сосудистой стенки. При нативном КТ-исследовании достаточно отчетливо видны лишь внешние контуры сосуда, причем в случае, если он окружен жировой или легочной тканью.

Успех исследования сосудов грудной полости зависит от правильно подобранных параметров сканирования и параметров введения КВ, в том числе его объема, концентрации, скорости введения, времени задержки сканирования. Правильный выбор перечисленных параметров является довольно сложной задачей, которая должна решаться врачом-рентгенологом при планировании каждого ангиографического исследования. Наличие в грудной полости сосудов как малого, так и большого круга кровообращения предъявляет особые требования к проведению КТ-ангиографии этой анатомической области.

В целом, КТ-ангиография как самостоятельное исследование должно соответствовать следующим требованиям:

а) хорошая переносимость и отсутствие осложнений; б) воспроизводимость при последующих исследованиях;

в) применимость для большинства клинических ситуаций; г) выполнение с оптимальным (минимально возможным) количеством КВ;

д) повышение плотности крови в системных и легочных артериях, камерах сердца должно быть не менее 150 HU в сравнении с нативным исследованием;

е) отсутствие артефактов, в том числе от КВ в верхней полой вене и брахиоцефальной вене на стороне введения.

Перед выполнением КТ-ангиографии всем больным проводят нативное исследование всей грудной клетки без введения КВ. Оно необходимо для первичного анализа патологических изменений в легочной ткани, плевре и средостении. Нативное исследование позволяет выявить обызвествления в лимфатических узлах, стенках сосудов, внутрисосудистых тромбах, а также рентгеноконтрастные инородные тела, которые могут быть пропущены после введения контрастного вещества. Наконец, бесконтрастное исследование помогает выбрать оптимальное положение и протяженность зоны сканирования.

Результативность КТ-ангиографии определяется несколькими факторами, наиболее важными из которых являются:

1)технологии сканирования выбранной области и реконструкции томо-

грамм;

2)способ введения, объем, концентрация и скорость введения КВ.

Выбор величины коллимации осуществляется исходя из двух основных соображений. Во-первых, длительность одного и единственного цикла сканирования должна соответствовать возможностям пациента задержать дыхание на необходимый временной интервал. Во-вторых, целесообразно выбирать минимально возможную величину коллимации для ограничения частичного объемного эффекта и повышения пространственного разрешения. Уменьшение величины коллимации имеет исключительно большое значение для изучения мелких, сегментар-

105