Компьютерная томография

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУВО «ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ЛЕЧЕБНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Реферат

на тему: «Компьютерная томография»

Выполнил: Горланова Валерия Игоревна

Проверил: к.ф.-м.н., доцент Костина Н.В.

Пенза, 2019

Содержание

Введение

1. Общие сведения

2. История открытия метода

3. Устройство рентгеновской установки как части томографа

4. Принцип работы компьютерного томографа

5. Развитие компьютерной томографии

6. Особенности компьютерной томографии

7. Показания к компьютерной томографии

8. Некоторые абсолютные и относительные противопоказания

Заключение

Список литературы

Введение

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:

· ослабляется в среде (тканях) тем больше, чем плотнее среда, сквозь которую они прошли;

· имеет непрямой ионизирующий эффект, то есть отрыв электронов от атомов вещества, через которое проходит рентген-излучение, что и обуславливает лучевую нагрузку на пациента при исследовании;

Рентгенологический метод - это способ изучения строения и функции различных органов и систем, основанный на качественном и/или количественном анализе пучка рентгеновского излучения, прошедшего через тело человека. Рентгенография - способ рентгенологического исследования, при котором изображение объекта получают на рентгеновской пленке путем ее прямого экспонирования пучком излучения.

Томография - послойная рентгенография. При томографии, благодаря движению во время съемки с определенной скоростью рентгеновской трубки на пленке получается резким изображение только тех структур, которые расположены на определенной, заранее заданной глубине. Тени органов и образований, расположенных на меньшей или большей глубине, получаются «смазанными» и не накладываются на основное изображение. Томография облегчает выявление опухолей, воспалительных инфильтратов и других патологических образований.

В терапевтической практике чаще всего вначале прибегают к простому просвечиванию рентгеновскими лучами за рентгеновским экраном - рентгеноскопии. Однако, с помощью обычной, бесконтрастной рентгеноскопии, можно исследовать лишь органы, дающие на экране тени различной яркости.

1. Общие сведения

Компьютерная томография - метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта, был предложен в 1972 году Годфри Хаунсфилдом и Алланом Кормаком, удостоенными за эту разработку Нобелевской премии. Метод основан на измерении и сложной компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями.

Компьютерная томография (КТ) - в широком смысле, синоним термина томография (так как все современные томографические методы реализуются с помощью компьютерной техники); в узком смысле (в котором употребляется значительно чаще), синоним термина рентгеновская компьютерная томография, так как именно этот метод положил начало современной томографии.

Идея была первоначально разработана для отображения мозга. Известно, что динамический диапазон плотностей в мозге составляет всего несколько процентов. Кроме того, мозг кости черепа, которые настолько плотные, что поглощают большинство рентгеновских лучей. Визуализация мозга обычной радиографией затруднена, даже когда контрастность усиливается инъекцией контрастных веществ или воздуха. КТ основана на решении системы уравнений с вовлечённых тысяч коэффициентов затухания, для каждого элемента по множеству направлений (проекцией).

2. История открытия метода

Идея компьютерной томографии (КТ) родилась в далекой Южно-Африканской Республике у физика А. Кормака. В 1963 г. он опубликовал статью о возможности компьютерной реконструкции изображения мозга. Спустя 7 лет этим занялась группа инженеров английской фирмы электромузыкальных инструментов во главе с г. Хаунсфилдом. Время сканирования первого объекта (мозг, консервированный в формалине) на созданной ими экспериментальной установке составило 9 ч. Уже в 1972 Г. была произведена первая томограмма женщине с опухолевым поражением мозга. 19 апреля 1972 г. на конгрессе Британского радиологического института Г. Хаунсфилд и врач Дж. Амброус выступили с сенсационным сообщением «Рентгенология проникает в мозг». А в 1979 г. Г. Хаунсфилд был удостоен Нобелевской премии.

Этот способ основан на использовании волновых колебаний, для проникновения которых ткани человеческого тела не являются непреодолимым препятствием. В результате взаимодействия волновых колебаний с органами и тканями организма на различных приемниках - экране, пленке, бумаге и др. - возникают их изображения, расшифровка которых позволяет судить о состоянии различных анатомических образований.

Такими образом, множество методов принципиально близки рентгенодиагностике как по своей природе, так и по характеру конечного результата их применения. Внедрение в практику этих методов (наряду с рентгенологией) привело к возникновению новой обширной медицинской дисциплины, получившей за рубежом название диагностической радиологии (от латинского radius - луч), а у нас - лучевой диагностики. Возможности этой дисциплины в распознавании заболеваний человека весьма велики. Ей доступны практически все органы и системы человека, все анатомические образования, размеры которых выше микроскопических.

3. Устройство рентгеновской установки как части томографа

Типичная рентгеновская диагностическая система состоит из рентгеновского излучателя (трубки), объекта исследования (пациента), прео6разователя изображения и врача-рентгенолога.



Рис.1. Принципиальное устройство рентгеновской трубки

Рентгеновское излучение, возникшее в аноде рентгеновской трубки, направляют на больного, в теле которого оно частично поглощается и рассеивается, а частично проходит насквозь. Датчик преобразователя изображения улавливает прошедшее излучение, а преобразователь строит видимый световой образ, который воспринимает врач.

4. Принцип работы компьютерного томографа

Данные, которые могут быть получены при компьютерной томографии, это:

· характеристики излучения, полученные на выходе рентгеновской трубки

· характеристики излучения, достигнувшего детектора

· месторасположение трубки и детектора в каждый момент времени.

Все остальные данные получаются посредством обработки полученной информации. Большая часть сечений при компьютерной томографии имеет ориентацию перпендикулярно по отношению к продольной оси тела.



Рисунок 2

Для получения среза трубка оборачивается вокруг пациента на 360 градусов, толщина среза при этом задается заранее. В обычном КТ-сканере трубка вращается постоянно, излучение расходится веерообразно. Рентгеновская трубка и принимающее устройство (детектор) спарены, их вращение вокруг сканируемой зоны происходит синхронно: рентгеновское излучение испускается и улавливается детекторами, расположенными на противоположной стороне, практически одновременно. Веерообразное расхождение происходит под углом от 40 до 60 градусов, в зависимости от конкретного аппарата.

Принцип действия компьютерного томографа: вокруг тела пациента вращается рентгеновская трубка. Расположенные на противоположной стороне детекторы улавливают рентгеновское излучение.

Одно изображение формируется обычно при повороте трубки на 360 градусов: измеряются коэффициенты ослабления излучения во множестве точек (современные аппараты имеют возможность собирать информацию с 1400 точек и больше). Длительность процедуры составляет от 2-3 минут до получаса, в зависимости от цели исследования. До начала обследования больному необходимо снять с себя все ювелирные украшения и металлические предметы.

Пациент располагается на подвижной кушетке камеры, его голову закрепляют специальным фиксирующим устройством (требуется сохранять полную неподвижность). Стол с больным задвигается внутрь томографа. Наружная часть аппарата при сканировании будет вращаться вокруг своей оси, а кушетка под обследуемым - слегка смещаться в горизонтальной плоскости. Томограф в процессе работы издает небольшой шум, не приносящий пациенту особого дискомфорта.

Во время процедуры медперсонал находится в смежном помещении и наблюдает за процессом через стекло. При этом с больным сохраняется двусторонняя связь: врач может поинтересоваться его самочувствием, а тот, в свою очередь, сообщить о любых изменениях своего состояния.

При введении контрастного вещества может ощущаться металлический привкус во рту и чувство растекающегося по венам тепла или холода. Это нормальная реакция организма на введение препарата.

Не нормально, если у пациента появится тошнота, головокружение, головная боль или дискомфорт в желудке. Об этих симптомах он должен немедленно сообщить врачу. Возможно, это побочный эффект на введенное контрастное вещество.

компьютерная томографиия

5. Развитие компьютерной томографии

Изобретение рентгеновской томографии с обработкой получаемой информации на ЭВМ произвело переворот в области получения изображения в медицине. Аппарат, изготовленный и опробованный группой инженеров английской фирмы «EMI», получил название ЭМИ-сканера.

Разработчик в своем аппарате использовал кристаллический детектор с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), однако источником была трубка, жестко связанная с детектором, которая делала сначала поступательное, а затем вращательное движение при постоянном включении рентгеновского излучения. Такое устройство томографа позволяло получить томограмму за 4-20 мин.

Рентгеновские томографы с подобным устройством (I поколение) применялись только для исследования головного мозга. Это объяснялось как большим временем исследования (визуализации только неподвижных объектов), так и малым диаметром зоны томографирования до (24 см). Однако получаемое изображение несло большое количество дополнительной диагностической информации, что послужило толчком не только к клиническому применению новой методики, но и к дальнейшему совершенствованию самой аппаратуры.

Вторым этапом в становлении нового метода исследования был выпуск к 1974 г. компьютерных томографов, содержащих несколько детекторов. После поступательного движения, которое производилось быстрее, чем у аппаратов I поколения, трубка с детекторами делала поворот на 3-10^о, что способствовало ускорению исследования, уменьшению лучевой нагрузки на пациента и улучшению качества изображения. Однако время получения одной томограммы (20-60 с) значительно ограничивало применение томографов II поколения для исследования всего тела ввиду неизбежных артефактов, появляющихся из-за произвольных и непроизвольных движений. Аксиальные компьютерные рентгеновские томографы данной генерации нашли широкое применение для исследования головного мозга в неврологических и нейрохирургических клиниках.

Получение качественного изображения среза тела человека на любом уровне стало возможным после разработки в 1976-1977 гг. компьютерных томографов III поколения. Принципиальное отличие их заключалось в том, что было исключено поступательное движение системы трубка-детекторы, увеличены диаметр зоны исследования до 50-70 см и первичная матрица компьютера. Это привело к тому, что одну томограмму стало возможным получить за 3-5 секунд при обороте системы трубка-детекторы на 360^о. Качество изображения значительно улучшилось и стало возможным обследование внутренних органов. На рис. 3 показана схема получения изображения с помощью компьютерного томографа.

С 1979 г. некоторые ведущие фирмы начали выпускать компьютерные томографы IV поколения. Детекторы (1100-1200 шт.) в этих аппаратах расположены по кольцу и не вращаются. Движется только рентгеновская трубка, что позволяет уменьшить время получения томограммы до 1-1,5 секунды при повороте трубки на 360^о. Это, а также сбор информации под разными углами увеличивает объем получаемых сведений при уменьшении затрат времени на томограмму.

Рис. 3 Схема получения изображения

В 1986 г. произошел качественный скачок в аппаратостроении для рентгеновской компьютерной томографии. Фирмой «Иматрон» выпущен компьютерный томограф V поколения, работающий в реальном масштабе времени. Он содержит 200 источников и 5000 приемников рентгеновского света, а время получения одного изображения-5 млсек. Учитывая заинтересованность клиник в приобретении компьютерных томографов, с 1986 г. определилось направление по выпуску «дешевых» компактных систем для поликлиник и небольших больниц. Обладая некоторыми ограничениями, связанными с числом детекторов или временем и объемом собираемой информации, эти аппараты позволяют выполнять 75-95% (в зависимости от вида органа) исследований, доступных «большим» компьютерным томографам.

6. Особенности компьютерной томографии

Компьютерная томография имеет ряд уникальных особенностей, которые ставят этот метод на особое место среди всех остальных рентгенологических методов.

КТ-изображение не имеет теней и помех от неоднородности тканей, содержащихся в других слоях исследуемого отдела, а также не зависит от порядка расположения тканей с различной рентгеновской плотностью.

Изображение, полученное при компьютерной томографии, представляет собой массив цифровых данных в виде пространственного распределения величин коэффициентов ослабления в тканях исследуемого слоя, поэтому субъективная ("на глаз") оценка изображения дополнена прямым определением плотности тканей; такие объективные данные можно использовать для углубленного анализа изображений.

Высокая точность измерений позволяет различать ткани, незначительно (на 0,5%) отличающиеся друг от друга по плотности.

Поэтому объем информации, содержащийся в компьютерной томограмме, в сотни раз больше, чем в обычной рентгенограмме.

Системы установок для компьютерной томографии

К настоящему времени насчитывается несколько конструктивных разновидностей ("поколений") КТ-установок, которые отличаются друг от друга характером движения сканирующего устройства, видом пучка излучения и количеством детекторов (приёмников). Если компьютерные томографы 1-го поколения имели только один детектор, и время сканирования одного среза толщиной 5-15 мм составляло 5-6 мин, то томографы 2-го поколения были оснащены 16-60 детекторами, и время сканирования одного среза сократилось до 1-2 мин. Качественный скачок претерпели томографы 3-го поколения. При наличии от 512 до 1400 детекторов и ЭВМ большой мощности время сканирования одного среза (1-5 мм) уменьшилось до 2-5 с, что практически позволило исследовать все органы и ткани организма.

Рисунок 4

Следующим достижением в конструкции компьютерных томографов стало создание "спиральной" КТ. Используя систему из непрерывно вращающейся рентгеновской трубки и синхронно перемещающегося стола, удалось добиться увеличения скорости исследования, повышения разрешающей способность и улучшения качества изображения. В настоящее время все производители (GE, Siemens, Philips, Toshiba и др.) изготавливают только мультиспиральные КТ. Аппараты этого класса позволяют проводить объемное сканирование в пределах 2,5-15см. анатомического пространства за один оборот рентгеновской трубки (0.5-0.8 секунды) и непрерывное сканирование всего тела при задержке дыхания, что обеспечивает четкое дифференцирование минимального патологического очага (опухоли, кисты, метастазы и др.), определение состояния печеночных протоков с оптимальным использованием контрастного вещества. Проведение с помощью спирального КТ ангиографии с внутривенным введением контрастного вещества и возможность получения трехмерного изображения сосудов открывают широкие возможности изучения патологии сосудистой системы (аневризмы аорты, стеноз почечных артерий, сосудистые анастомозы, наличие внутрисосудистых бляшек и состояния кровообращения головного мозга). компьютерный томография диагностика противопоказание

Контрастное усиление КТ-изображения

Максимальная информативность компьютерной томографии достигается при применении контрастного усиления. Именно поэтому ведущие радиологические центры мира применяют КТ с контрастным усилением в 80-87 % случаев обследования. Контрастирование особенно важно при ранней диагностике онкологических заболеваний, сосудистой патологии, заболеваний паренхимы внутренних органов, при обследовании мозга и органов шеи, когда ткани практически не отличаются друг от друга по рентгеновской плотности.

Контрастное вещество вводится внутривенно посредством автоматического шприца с установленными (в зависимости от диагностической задачи и объекта исследования) скоростью и объемом подачи вещества. Цель контрастного усиления - получение качественного и максимально информативного изображения объекта исследования - артерий, вен, головного мозга, паренхиматозных органов, стенок кишечника, мочевыводящих путей, патологических образований.

После введения рентгеноконтрастного вещества, запуская сканирование в различные фазы контрастного усиления, можно получить диагностическую информацию о накоплении и распределении контраста в тканях. Существуют две фазы усиления: сосудистая и паренхиматозная. Сосудистая фаза связана с прохождением контрастного вещества через сосудистую сеть наблюдаемого томографического слоя и длится не более нескольких секунд. Почти сразу же после введения препарата в паренхиматозных органах (печени, селезенке, поджелудочной железе, почках, предстательной железе, головном мозге) начинается вторая фаза - накопление контрастного вещества в тканях и его выведение. При наличии патологической сосудистой сети или опухолевой ткани паренхиматозная фаза затягивается на 3-5 минут, либо, в некоторых опухолях, начинается несколько позже, чем в нормальной ткани.

При КТ-исследовании кишечника, в качестве рентгеноконтрастного вещества используют водорастворимую взвесь сульфата бария или смеси на его основе. Эти вещества, обволакивая стенки, создают хорошо видимый контрастный слой, выявляющий форму и особенности строения полых органов.

7. Показания к компьютерной томографии

Исследование органов грудной клетки. На сегодняшний день КТ является оптимальным методом диагностики заболеваний средостения и легких:

1. инфекционные заболевания легких (пневмонии, инфекционные деструкции, туберкулез органов дыхания, паразитарные инфекции);

2. опухоли и метастатическое поражение легких;

3. заболевания бронхов (бронхоэктазы, кисты, рубцовые стенозы бронхов, инородные тела бронхов, бронхиолит);

4. нарушения легочного кровообращения (тромбоэмболия легочной артерии, инфаркт легкого, септическая эмболия, аномалии легочных сосудов);

5. интерстициальные заболевания легких (альвеолит, лимфогенныйкарциноматоз, гистиоцитоз, саркоидоз, силикоз и антракоз, эмфизема);

6. заболевания и повреждения грудной аорты и ее ветвей;

7. внелегочные патологические процессы: заболевания средостения, патология плевры (плевральный выпот, опухоли плевры), грудной стенки.

Исследовании органов брюшной полости и забрюшинного пространства:

1. первичное или вторичное опухолевое поражение печени и билиарных протоков, жировая дистрофия печени, абсцессы, кисты, цирроз печени;

2. заболевания желчевыводящих путей;

3. гепатомегалия неясной этимологии;

4. повреждения органов брюшной полости и забрюшинного пространства;

5. заболевания поджелудочной железы;

6. заболевания селезенки, спленомегалия неясной этимологии;

7. заболевания и повреждения почек и мочевыводящих путей;

8. аномалии органов брюшной полости и забрюшинного пространства;

9. заболевания надпочечников;

10. заболевания и повреждения брюшной аорты и её ветвей;

11. заболевания и повреждения нижней полой, воротной вены и их притоков (например, портальная гипертензия, тромбоз).

Исследование органов малого таза

1. заболевания и повреждения мочевыводящих путей;

2. заболевания матки, придатков (в частности, опухолевые и воспалительные, установление зон их распространенности);

3. заболевания предстательной железы (в особенности для диагностики распространенности опухолевого процесса);

4. структура, состояние регионарных лимфоузлов;

5. заболевания и повреждения подвздошных сосудов (аневризма, стеноз, расслаивающая аневризма);

6. заболевания и повреждения и костных структур таза.

Исследование головного мозга

1. опухолевые и воспалительные заболевания головного мозга;

2. мальформации сосудов головного мозга, интракраниальных сосудов;

3. заболевания и повреждения костей черепа и краниовертебрального перехода;

4. острые и хронические нарушения мозгового кровообращения;

5. черепно-мозговая травма любой степени тяжести;

6. последствия перенесенных травм и воспалительных заболеваний (кисты, гидроцефалия, атрофия коры).

Исследование позвоночника

1. дегенеративные изменения (протрузии, грыжи межпозвонковых дисков);

2. заболевания и повреждения позвоночника (травмы, воспалительные опухолевые процессы);

3. аномалии развития структур позвоночника;

4. послеоперационные изменения.

Исследование шеи

1. заболевания и повреждения органов шеи (в т.ч. опухолевые для оценки распространенности процесса);

2. состояние лимфоузлов шеи;

3. заболевания и повреждения сосудов шеи.

8. Некоторые абсолютные и относительные противопоказания

Без контраста

1. Беременность

2. Масса тела более максимальной для прибора

С контрастом

1. Наличие аллергии на контрастный препарат

2. Почечная недостаточность

3. Тяжёлый сахарный диабет

4. Беременность (тератогенное воздействие рентгеновского излучения)

5. Тяжёлое общее состояние пациента

6. Масса тела более максимальной для прибора

7. Заболевания щитовидной железы

8. Миеломная болезнь

Заключение

Компьютерная томография является одним из самых эффективных методов современной диагностики. Компьютерная томография (KT, CT, CAT scan) - метод исследования, при котором, как и при других рентгенологических методах, используются рентгеновские лучи (Х-лучи). Однако, в отличие от обычной рентгенографии, КТ позволяет получить снимок определенного поперечного слоя (среза) человеческого тела. При этом организм можно исследовать слоями шагом в 1 мм. А главное, с помощью КТ можно увидеть структуры, которые не видны на обычных рентгенограммах.

Благодаря высокой информативности и безопасности по сравнению с другими рентгеновскими методами КТ получила огромное распространение. Наибольшее значение она имеет для травматологии и нейрохирургии, когда необходимо определить наличие повреждения и его характер, а в онкологии используется для определения степени распространения опухолевого процесса, а также планирования лучевого лечения (для того чтобы воздействовать на опухоль ионизирующим излучением, необходимы ее точные координаты). С помощью КТ можно обнаружить многие патологические состояния: травмы и их последствия, опухоли, поражение лимфатических узлов, расширение сосудов (аневризмы), воспалительные, в том числе гнойные процессы (пневмонию, абсцессы), пороки развития, процессы дистрофического характера и др.

Необходимо отметить, что лучевая нагрузка при компьютерной томографии значительно ниже, чем при обычном рентгеновском исследовании. Это позволяет говорить о большей безопасности метода по сравнению с другими исследованиями, использующими Х-лучи.

Список литературы

Медицинские приборы. Разработка и применение. - М. - Медицинская книга, 2004. - 720 с., ил.

Размещено на Allbest.ru

...