Категории

Реферат на тему компьютерная томография

Как проходит компьютерная томография

Тема: Компьютерная томография

Характеристика компьютерной томографии, принципы ее работы, преимущества и недостатки. Изучение применения компьютерной томографии для диагностики рака. Анализ возможностей компьютерной томографии при проведении виртуальной колоноскопии толстой кишки.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Точность РКТ в определении прорастания опухоли за пределы стенки мочевого пузыря колеблется от 60 до 96% (Б. П. Матвеев, 2001), а специфичность -- 66--93%. Однако на компьютерных томограммах невозможно отличить участки мышечной гипертрофии стенки мочевого пузыря от инфильтративных опухолей небольшого размера. Основным показанием для КТ служит не диагностика РМП или определение степени инвазии стенки, а выявление перивезикального распространения и вовлеченности в процесс лимфатических узлов.

МРТ сочетает в себе лучшие свойства ультрасонографии и компьютерной томографии. Чувствительность МРТ при распространении опухоли в клетчатку составляет 98%.Специфичность колеблется от 62 до 100% (Н. А. Огнерубов соавт., 1999). К недостаткам и ограничениям метода можно отнести относительную дороговизну исследования, продолжительность процедуры. МРТ, по сравнению с РКТ, имеет преимущества в плане определения степени прорастания опухоли в клетчатку таза и окружающие органы. К несомненным достоинствам МРТ также относятся: высокое контрастное разрешение (в 70 раз выше, чем при РКТ); возможность получения информационных данных по нескольким параметрам; отсутствие ионизирующего излучения. Производители МРТ-систем в настоящее время сделали основной упор на выпуск моделей с низкими (< 0,3 Т) и средними (от 0,3 до 0,5 Т) полями, которые отличаются от высокопольных (> 0,5 Т) МРТ-систем компактностью и экономичностью при удовлетворительном качестве изображений и значительно меньшей стоимости

Применение компьютерной томографии для диагностики рака

Компьютерная томография - диагностический метод, основанный на использовании рентгеновского излучения. При КТ осуществляется сложная компьютерная обработка и анализ разности ослабления рентгеновских лучей разными по плотности тканями организма. Тело пациента просвечивается рентгеновским лучом вокруг его продольной оси, что обеспечивает изображения поперечных «срезов».

Для исследования легких и головного мозга достаточно использования 4- или 16-спирального компьютерного томографа. Для диагностики сердца и коронарных артерий необходим аппарат не менее чем с 64 спиралями.

Среди преимуществ метода: неинвазивность обследования, возможность получения 3-мерного изображения исследуемого органа, высокая точность получаемой диагностической информации, отсутствие болезненных ощущений в течение процедуры, простота в исследовании, оперативность сканирования и обработки информации, возможность хранения информации в памяти компьютера.

Компьютерная томография сопровождается меньшей дозой облучения, по сравнению с обычной рентгенографией. Однако поскольку во время исследования КТ пациент подвергается лучевой нагрузке, необходимость каждого обследования должна быть строго обоснована.

Компьютерная томография широко используется во многих областях медицины для детального обследования внутренних органов, в т.ч. для обнаружения опухолей в онкологии. Так, КТ эффективна для диагностики таких онкологических заболеваний, как рак головного мозгарак легкого, опухоли желудка и кишечника, рак почекрак печенирак поджелудочной железыселезенкирак мочевого пузырярак яичниковрак предстательной железы и др.

КТ с контрастированием внутренних органов позволяет дифференцировать злокачественные опухолевые заболевания от незлокачественных. Компьютерная томография дает возможность оценить состояние и особенности первичной опухоли, а также определить наличие и распространенность метастазов.

Данные КТ во многих случаях являются определяющими при разработке тактики лечения. При диагностике онкологических заболеваний результаты КТ часто сравнивают с результатами ПЭТ (позитронно-эмиссионной томографии). Существуют ультрасовременные сканеры, которые могут выполнять оба исследования.

Кроме диагностики рака, компьютерная томография в онкологии используется также для контроля правильности выполнения тех или иных медицинских процедур. Так, врач может применять КТ для точного введения иглы во время осуществления биопсии тканей.

Во время процедуры КТ пациент лежит неподвижно на столе, скользящем через кольцевую часть томографа. Она вращается вокруг исследуемого участка тела, при этом делаются послойные снимки органа. На экране компьютера отображается срез исследуемого органа. Для получения более отчетливых изображений (особенно в онкологии) применяется КТ с контрастированием. Контрастное вещество вводится непосредственно в область исследования (например, в кишечник) или в вену. При некоторых обследованиях (КТ брюшной полости) препарат необходимо выпить. Делаются снимки до и после использования контрастного вещества.

Процедура занимает всего несколько минут. Если процедура проводится с использованием контрастного вещества, то она занимает несколько больше времени. 

Компьютерная томография

В основе компьютерной томографии лежит принцип рентгеновского исследования, но в сочетании с современными программно-вычислительными комплексами она позволяет получить гораздо больше информации.

Компьютерная томография - современный метод исследования органов и тканей человеческого организма. Предложенная еще в 1972 году, к настоящему времени компьютерная томография развилась в инструмент, с помощью которого возможно исследование почти любого органа без причинения боли и неудобств.

С помощью компьютерной томографии стало возможным исследовать те органы, которые раньше изучались только с помощью больших или малых операций (в первую очередь, головной мозг). Современный компьютерный томограф представляет собой сложный программно-технический комплекс. Механические узлы и детали выполнены с высочайшей точностью. Для регистрации прошедшего через среду рентгеновского излучения используются сверхчувствительные детекторы, конструкция и материалы, применяемые при изготовлении которых постоянно совершенствуются.

При изготовлении КТ томографов предъявляются самые жесткие требования к рентгеновским излучателям. Неотъемлемой частью аппарата является обширный пакет программного обеспечения, позволяющий проводить весь спектр компьютерно-томографических исследований (КТ-исследований) с оптимальными параметрами, проводить последующую обработку и анализ КТ-изображений. Современные аппараты позволяют выполнить трехмерную реконструкцию исследуемого органа.

Компьютерный томограф представляет из себя комплекс детекторов, выполненный в виде «бублика» и стола, который перемещается внутри него. Пациент укладывается на стол и дальнейшие действия выполняет рентген-лаборант. Современные технологии предусматривают введение в вену пациента специального контрастного вещества, использование которого повышает информативность исследования. Время обследования составляет от нескольких секунд до нескольких минут.

Компьютерная томография грудной клетки позволяет детально изучить все ее органы и дает гораздо больше информации, чем традиционная рентгенография. При КТ становятся видны не только легкие, но и пространство между ними (так называемое средостение), где расположены такие важные органы, как сердце, пищевод, трахея, крупные кровеносные сосуды.

В отличие от обычного рентгена легких, томография позволяет достичь гораздо больше целей, к примеру:

· Установить локализацию опухоли в грудной клетке, особенно при поражении средостения, например при лимфогранулематозе.

· Дифференцировать обызвествленные туберкулезные очаги размером с монету от опухолей.

· Дифференцировать эмфизему легких или бронхоплевральный свищ от абсцесса легкого.

· Дифференцировать опухоль, примыкающую к аорте, от аневризмы аорты.

· Выявить распространение опухоли шеи на органы грудной клетки.

· Оценить особенности первичной опухоли, которая может метастазировать в легкие, в частности у пациентов с первичной опухолью кости, саркомой мягких тканей и меланомой.

· Оценить состояние лимфатических узлов средостения.

· Оценить тяжесть заболевания легких, например эмфиземы.

· Выявить расслоение или разрыв стенки аневризмы аорты.

· Спланировать лучевую терапию.

КТ-колонография (виртуальная колоноскопия)

В настоящее время наиболее распространенным методом исследования толстой кишки является фиброколоноскопия (ФКС), которая проводится путем введения в толстую кишку через задний проход на всю его длину (около 1-1,5 метров) гибкого оптоволоконного инструмента, что сопровождается неприятными ощущениями и в ряде случаев является достаточно болезненным.

Современные компьютерные томографы позволяют выполнить альтернативное ФКС исследование - КТ колонографию. При этом изображение стенки толстой кишки моделируется специальной компьютерной программой, а пациент не испытывает неприятных ощущений. компьютерный томография виртуальный колоноскопия

При проведении КТ-колонографии в прямую кишку пациента через специальную трубку вводится небольшое количество воздуха (чтобы лучше расправить ее стенки), после чего проводится само исследование.

Преимущества виртуальной колоноскопии:

· Является неинвазивным методом исследования.

· Риск повреждения стенки кишки во много раз меньше, чем при обычной ФКС.

· Может быть выполнена у тех пациентов, которым противопоказана обычная колоноскопия (нарушение свертываемости крови, тяжелая сердечная или дыхательная недостаточность).

· Гораздо легче переносится.

· Позволяет осмотреть и близлежащие органы брюшной полости и таза.

Недостатки КТ - колонографии:

· Противопоказана беременным.

· Тяжело выполнить у пациентов с сильным ожирением.

· Пациент получает рентгеновское облучение (примерно такое, какое он получит за 20 месяцев обычной жизни).

· Вирутальная колоноскопия - только диагностическая процедура. Для выполнения биопсии образований, удаления полипов требуется обычная фиброколоноскопия.

В дополнение к его использованию при раке, КТ широко используется для диагностики системы кровообращения (кровь) системных заболеваний и состояний, таких как болезнь коронарных артерий (атеросклероз), аневризм кровеносных сосудов и сгустки крови; спинальные условия; почек и мочевого пузыря камни; абсцессы; воспалительных заболеваний, таких как неспецифический язвенный колит и синусит; и травмы головы, скелетной системы и внутренних органов. КТ может быть спасительной инструмент для диагностики заболеваний и травм у детей и взрослых.

Как это работает

В некотором смысле, КТ похожи на стандартные тесты рентгеновских. Но тест на рентген направлен широкий пучок излучения только от одного угла. КТ использует карандаш тонкий луч, чтобы создать серию снимков, сделанных с разных точек зрения. , Информация из каждого угла подается в компьютер, который затем создает черно-белое изображение, которое показывает срез определенной области тела - так же, как глядя на одном из ломтика буханки хлеба

Специальные контрастные материалы могут быть использованы для получения более четкого изображения. Они могут быть проглочены в виде жидкости, вводится в вену, или положить в кишечник через прямую кишку в виде клизмы.

Отводками CT ломтиков изображение поверх друг друга, машина может создать представление 3-мерного (3-D). 3-D изображение можно поворачивать на экране компьютера смотреть под разными углами.

Врачи в настоящее время принимают CT технологии один шаг вперед в технологии, называемой виртуальной эндоскопии. Они могут смотреть на внутренних поверхностях органов, таких как легкие (виртуальная бронхоскопия) или толстой кишки (виртуальная колоноскопия или КТ колонография), фактически не имея поставить области видимости в тело. КТ изображения 3-D расположены так, чтобы создать черно-белый взгляд на экране компьютера. Это выглядит очень похоже на него, если бы они делали фактическую эндоскопию.

Как подготовиться к испытанию

КТ чаще всего делается в амбулаторных условиях, так что вам не нужно быть в больнице, чтобы получить один.

Попросите вашего врача, если вы получите контрастную краску как часть КТ. Перед тем, как краситель, убедитесь, чтобы ваша команда здравоохранения знать, если вы когда-либо была реакция на контрастное вещество, морепродукты, или йод в прошлом. Это важно, потому что реакция на эти вещи могут поставить вас на риск для реакции на контрастное вещество, используемого в КТ. Если есть риск того, что у вас может быть аллергическая реакция, вы можете получить пробную дозу контрастного вещества в первую очередь. Люди, которые имели серьезные реакции в прошлом, возможно, придется принимать наркотики (как правило, стероид, как преднизолон), чтобы помочь предотвратить другую реакцию. Иногда эти препараты должны быть запущены за день до начала сканирования.

В некоторых случаях врач может сказать вам, не есть и не пить в течение ночи или в течение нескольких часов перед испытанием. Или вам может понадобиться использовать слабительное или клизму, чтобы очистить ваши кишечника и удалить материал, который мог бы получить в способ видеть внутри живота и кишечника.

Сколько времени это занимает

КТ может занять от 10 до 30 минут, в зависимости от того, какая часть тела сканируется. Он также зависит от того, сколько вашего тела врачи хотят, чтобы смотреть и контрастное вещество используется ли. Он часто занимает больше времени, чтобы получить Вас в нужное положение и дать краситель контраст, чем принимать фотографии. После испытания, вы можете попросить подождать, пока снимки будут проверены, чтобы убедиться, что они понятны и показать все части тела. Если нет, то может потребоваться больше фотографий.

Каковы возможные осложнения и побочные эффекты

Некоторые люди реагируют на контрастное вещество. Возможные реакции включают:

высыпание

Тошнота

хрипящий

Сбивчивое дыхание

Зуд или лица опухоль, которая может длиться до часа

Эти симптомы обычно слабо выражены и чаще всего уходят сами по себе. Но иногда они могут быть признаком более серьезной реакции, которую необходимо лечить. Обязательно дайте радиологии технолога и ваша команда здравоохранения знать, если вы заметили какие-либо изменения после получения контраста красителя.

В редких случаях, люди могут иметь серьезные аллергические реакции, которая вызывает низкое кровяное давление или проблемы с дыханием. Это должно рассматриваться сразу же.

IV контрастное вещество также может вызвать проблемы с почками. Это редко, и это чаще встречается у кого-то, чьи почки уже не работают хорошо. Если вам необходимо сканирование с контрастным красителем, ваш врач может сначала сделать анализ крови, чтобы проверить функции почек. Вы также можете получить дополнительные жидкости в капельницу или лекарства, чтобы помочь ваши почки избавиться от красителя безопасно.

Диагностика

индекс компьютерной томографии доза (CTDI) означает интеграл профиля дозы вдоль линии, перпендикулярной к плоскости томографического, деленной на произведение номинальной толщины томографического сечения и количества томограмм, полученных в одном сканировании; то есть:

Z = положение вдоль линии, перпендикулярной к плоскости томографического.

D (г) = Доза в положении г.

T = номинальная томографическое толщина сечения.

п = Количество томограмм, полученных в одном сканировании.

Это определение предполагает, что профиль доза центрируется вокруг г = 0 и что, для системы с несколькими томограмма, приращение сканирования между смежными сканирований является нТл.

(2) Контраст масштаба означает изменение линейного коэффициента ослабления на число КТ по ??отношению к воде; то есть:

где:

[Му] W = линейный коэффициент ослабления воды.

[Му] х = линейный коэффициент ослабления материала, представляющего интерес.

(КТ) W = CT количеством воды.

(КТ) х = КТ количество материала, представляющего интерес.

(3) CT условия эксплуатации означает, что все выбираемые параметры, регулирующие функционирование системы КТ рентгеновским в том числе номинальной томографического толщины сечения, фильтрации, а также факторы, технику, как это определено в 1020,30 (б) (36).

(4) число КТ означает номер, используемый для обозначения ослабления рентгеновского излучения, связанного с каждой элементарной области КТ-изображения.

(5) [Зарезервировано]

(6) СТ дозиметрический фантом означает фантом, используемый для определения дозы, полученной с помощью системы рентгеновской КТ. Фантом должен быть прямым круговым цилиндром polymethl-метакрилата плотности 1,19 +/- 0,01 грамма на кубический сантиметр. Фантом должен быть не менее 14 сантиметров в длину и имеют диаметр 32,0 сантиметров для тестирования любой системы, КТ, предназначенный для изображения любого участка тела (целых сканеров тела) и 16,0 сантиметров для любой системы, предназначенной для изображения головы (сканеры головы) или для любого целого сканера тела работает в режиме сканирования головы. Фантом должен обеспечивать средства для размещения дозиметра (ов) вдоль его оси вращения, а вдоль линии, параллельной оси вращения 1,0 сантиметра от внешней поверхности и внутри фантома. Средства для размещения дозиметра (ов) или выравнивающего устройства в других местах, может быть предоставлена ??для удобства. Средства, используемые для размещения дозиметра (ов) (например, размер отверстий) и тип дозиметра (ов), используемого является по усмотрению изготовителя. Любой эффект от доз, измеренных за счет удаления фантомного материала для размещения дозиметры должны учитываться с помощью соответствующих поправок к представленным данным или включены в отчет максимального отклонения для значений, полученных с помощью фантома.

(7) Доза профиль означает дозу в зависимости от положения вдоль линии.

(8) функция передачи модуляции означает модуль преобразования Фурье импульсного отклика системы.

(9) Многократная система томограмма означает систему РКТ, которая получает данные передачи рентгеновского излучения одновременно в течение одного сканирования, чтобы произвести более одного томограмму.

(10) Шум означает стандартное отклонение флуктуаций числа КТ, выраженных в процентах от коэффициента ослабления воды. Его оценка (Sn) вычисляется с использованием следующего выражения:

где:

CS = Contrast масштаб.

[Му] W = линейный коэффициент ослабления воды.

s = оценочное стандартное отклонение числа КТ элементов изображения в заданной области изображения КТ.

(11) Номинальная толщина томографическое секции означает полную ширину на полувысоте профиля чувствительности, принятым в центре объема поперечного сечения, по которому собираются данные передачи рентгеновских лучей.

(12) элемент изображения означает элементарную область томограммы.

(13) Remanufacturing означает модификацию системы КТ таким образом, что полученная доза и ИЗОБРАЖЕНИЯ становятся, по существу эквивалентна любой КТ системы рентгеновского производства оригинального производителя или после того, как 29 ноября 1984 Любая ссылка в этом разделе, чтобы " производство "," производитель ", или" производство "включает в себя реконструкции, remanufacturer или переделка, соответственно.

(14) приращение сканирования означает количество относительного перемещения пациента относительно системы РКТ между последовательными сканирований, измеренных вдоль направления такого перемещения.

(15) Последовательность сканирования означает стандартного набора двух или более сканирований, выполненных последовательно в соответствии с заранее выбранным условиям КТ операций.

(16) профиль чувствительности означает относительный отклик КТ системы рентгеновского в зависимости от положения вдоль линии, перпендикулярной к плоскости томографического.

(17) Единая система томограмма означает систему РКТ, которая получает данные передачи рентгеновского излучения во время сканирования для получения одного томограмму.

(18) томографической плоскости означает, что геометрическая плоскость которого производитель идентифицирует как соответствующий выходной томограмме.

(19) Томографик раздела означает объем объекта, рентгеновское затухания свойства изображаются в томограмме.

(С) Должна быть представлена ??информация для пользователей. Каждый производитель системы КТ рентгеновского предоставляет следующую техническую и безопасности информации, в дополнение к этому требуется согласно 1020.30 (ч), покупателям и, по запросу, другим по стоимости не превышают стоимость издания и распространения такой информации. Эта информация должна быть идентифицированы и представлены в отдельном разделе инструкции пользователя или в отдельном руководстве, посвященном только этой информации.

(1) Условия эксплуатации. Изложение условий КТ работы, используемых для предоставления информации, требуемой согласно пункту (с) (2) и (3) данного раздела.

(2) доза информации. Следующая доза информация, полученная с помощью дозиметрии фантома CT. Для любой КТ системы рентгеновского изображения, предназначенная для обеих головы и тела, отдельная информация доза должна быть обеспечена для каждого приложения. Все измерения дозы должны проводиться с дозиметрической фантома CT помещенной на диване или опорного устройства для пациента без дополнительных смягчающих материалов, присутствующих.

(I) CTDI в следующих местах в дозиметрии фантома:

(А) Вдоль оси вращения фантома.

(Б) вдоль линии, параллельной оси вращения и салона 1,0 см на поверхности фантома фантомной расположены таким образом, что CTDI является максимально возможное содержание на этой глубине.

(С) вдоль линий, параллельных оси вращения и внутренней 1,0 см на поверхности фантома в положениях 90, 180 и 270 градусов от положения в пункте (с) (2) (I) (б) данного раздела , Условия КТ работы должны быть типичные значения, предложенные производителем для КТ головы или тела. Расположение положения, в котором CTDI максимален, как указано в пункте (с) (2) (I), (б) данного раздела, должно быть предоставлено изготовителем по отношению к корпусу механизма сканирования или других легко идентифицируемой особенностью КТ рентгеновская система таким образом, чтобы обеспечить размещение дозиметрического фантома в этой ориентации.

(II) CTDI в центре расположения дозиметрического фантома для каждого выбираемого состояния КТ операции, которая изменяется либо скорость или длительность рентгеновского облучения. Это CTDI должно быть представлено как значение, которое нормировано на CTDi в центре расположения дозиметрического фантома из пункта (с) (2) (I) настоящего раздела, с CTDi пункта (с) (2) (I ) данного раздела, имеющей значение единицы. Поскольку каждый отдельный КТ состояние работы изменяется, все другие независимые условия КТ эксплуатации должна поддерживаться на уровне типичных значений, указанных в пункте (с) (2) (I) данного раздела. Эти данные охватывают диапазон каждого условия КТ эксплуатации, указанных производителем в соответствующих случаях для КТ головы или тела. При более трех отборов КТ состояния работы доступны, нормированная CTDI должно быть предусмотрено, по крайней мере, для минимального, максимального и среднего диапазона значения условия CT работы.

(III) CTDI в месте, совпадающем с максимальным CTDi в салоне 1 сантиметр поверхности дозиметрического фантома для каждого потенциального выбираемой пика трубки. При более трех отборов потенциала пика трубки доступны, нормированная CTDI должно быть предусмотрено, по крайней мере, на минимум, максимум, и типичное значение потенциала пика трубки. CTDI должно быть представлено как значение, которое нормализуется до максимального CTDi, расположенной на расстоянии 1 см внутренней поверхности дозиметрической фантома из пункта (с) (2) (I) настоящего раздела, с CTDi пункта (с) (2) (I) данного раздела, имеющей значение единицы.

(IV) профиль дозы в центре расположения дозиметрического фантома для каждого выбираемого номинальной толщины томографического сечения. Когда более трех отборов номинальных толщин томографических секции доступны, должна быть предоставлена ??информация, по крайней мере, в течение минимального, максимального и среднего класса значения номинальной толщины томографического сечения. Профиль доза должна быть представлена ??на том же графике, и в том же масштабе, что и соответствующий профиль чувствительности, требуемого пунктом (с) (3) (IV) настоящей статьи.

(V) Заявление максимального отклонения от значений, указанных в информации, представленной в соответствии с пунктом (с) (2) (I), (II), (III) и (IV) данного раздела. Отклонение фактических значений не может превышать эти пределы.

(3) информацию о производительности визуализации. Следующие данные о производительности должны быть предусмотрены для условий эксплуатации КТ, используемых для предоставления информации, требуемой согласно пункту (с) (2) (I) данного раздела. Все другие аспекты сбора данных, в том числе свойства рентгеновских затухание материала в секции томографического, должны быть аналогичны тем, которые используются для получения информации дозы, требуемой в пункте (с) (2) (I) данного раздела. Для любой КТ системы рентгеновского изображения, предназначенная для обеих головы и тела, отдельные данные о производительности визуализации должны быть предусмотрены для каждого приложения.

(Я) заявление о шуме.

(II) Графическое представление функции передачи модуляции для той же обработки изображения и режима отображения, который используется в отчете о шуме.

(III) заявление от номинальной толщины томографического раздела (ов).

(IV) графическое представление профиля чувствительности, в месте, соответствующем центру расположения дозиметрического фантома, для каждого выбираемого номинальной томографического толщины сечения, для которых профиль доза дается в соответствии с пунктом (с) (2) (IV) данного раздела.

(V) описание фантома или устройства и протокола испытаний или процедуры, используемой для определения технических характеристик и утверждение максимального отклонения от спецификаций, предоставленных в соответствии с пунктами (с) (3) (I), (II), ( III) и (IV) данного раздела. Отклонение фактических значений не может превышать эти пределы.

(D) обеспечение качества. Производитель любой системы рентгеновского КТ обеспечивает следующие с каждой системой. Вся информация, необходимая В настоящем подразделе должны быть указаны в отдельном разделе учебного руководства пользователя.

(1) Фантом (ы) способны обеспечить индикацию контрастности шкалы, шума, номинальной томографического толщины сечения, способность пространственного разрешения системы для низких и высоких контрастных объектов и измерения средней КТ количество воды или справочный материал ,

(2) Инструкции по использованию фантома (ов), включая график тестирования подходящего для данной системы, допустимые отклонения для указанных параметров и способ для хранения в виде записей, данные контроля качества.

(3) Представитель изображения, полученные с помощью фантома (ов), используя тот же режим обработки и условий эксплуатации КТ, как в пункте (с) (3) этого раздела для правильного функционирования системы той же модели. Представительные изображения должны быть изготовлены из двух форм следующим образом:

(Я) фотографические копии изображений, полученных от устройства отображения изображения.

(II) изображения, сохраненные в цифровой форме на носителе, совместимом с КТ рентгеновской системой. Система рентгеновская КТ должны быть снабжены средствами для отображения этих изображений на устройстве отображения изображения.

(Е) [Зарезервировано]

(Е) контроль и индикация условий эксплуатации - (1) Визуальная индикация. Условия КТ операции, которые будут использоваться во время сканирования или последовательность сканирования должна быть указана до начала сканирования или последовательности сканирования. На оборудовании, имеющем все или некоторые из этих условий эксплуатации при фиксированных значениях, это требование может быть выполнено путем постоянной разметки. Индикация условий КТ работы должна быть видна из любого положения, из которого начало сканирования возможно.

(2) Таймеры. (Я) Должны быть предусмотрены средства для автоматического прекратить рентгеновского облучения либо выключению источника рентгеновского или опалубку рентгеновского луча в случае выхода из строя оборудования, влияющих сбора данных. Такое прекращение действия должно происходить в пределах интервала, который ограничивает общее время сканирования не более чем на 110 процентов от заданного значения за счет использования либо таймера резервного копирования или устройств, которые функции мониторинга оборудования. Видимый сигнал должен указывать, когда воздействие рентгеновских лучей было прекращено через эти средства и ручного сброса условий КТ работы требуется до начала другого сканирования.

(II) Должны быть предусмотрены средства, так что оператор может прекратить воздействие рентгеновских лучей в любое время во время сканирования или серию сканирований под контролем рентгеновской системы, из более чем на половину второй длительности. Прекращение рентгеновского облучения должно потребовать переналаживания условий КТ работы до начала другого сканирования.

(Г) указание томографической плоскости и выравнивание. (1) Для любой единой системы томограммы, должны быть предусмотрены средства для обеспечения визуального определения томографической плоскости или опорного смещения от плоскости томографического плоскости.

(2) Для любой кратной системы томограммы, должны быть предусмотрены средства для обеспечения визуального определения местоположения опорной плоскости. Отношение опорной плоскости к плоскостям томограмм должны быть предоставлены пользователю в дополнение к другой информации, представленной в соответствии с 1020.30 (h). Эта плоскость отсчета может быть смещен от расположения плоскостей томографических.

(3) Расстояние между указанном месте томографической плоскости или плоскости отсчета и ее фактическое местоположение не может превышать 5 миллиметров.

(4) Для любого смещения системы выравнивания, изготовитель должен предоставить конкретные инструкции по использованию этой системы для позиционирования пациента, в дополнение к другой информации, представленной в соответствии с 1020.30 (h).

(5) Если механизм с использованием источника света используется для удовлетворения требований пунктов (G) (1) и (2) настоящей статьи, источник света должен проводить визуальное определение местоположения томографической плоскости или опорной плоскости под условий освещения в размере до 500 люкс.

(Ч) Beam включения и состояния затвора индикаторы. (1) Должны быть предусмотрены средства на контроле и на территории или вблизи корпуса механизма сканирования, чтобы обеспечить визуальную индикацию, когда и только тогда, когда рентгеновские лучи производятся и, если это применимо, открыт ли или закрыт затвор. Если период производства рентгеновских лучей меньше, чем полсекунды, указание производства рентгеновского должны быть приведены в действие в течение полсекунды. Индикаторы на или вблизи корпуса механизма сканирования должны быть различимы с любой точки внешней по отношению к открытию пациента, где введение любой части человеческого тела в первичный луч возможно.

(2) Для систем, которые позволяют высокого напряжения, которые должны применяться к рентгеновской трубки непрерывно и контролировать излучение рентгеновского излучения с затвором, излучение не может превышать 0,88 milligray (вице-100 миллирентген экспозиции) в течение 1 часа при любая точка 5 см за пределы внешней поверхности корпуса механизма сканирования, когда затвор закрыт. Соответствие определяется средним измерений на площади 100 квадратных см, без линейного размера больше, чем 20 см.

(I) сканирования точность приращения. Отклонение указанного прироста сканирования от фактического приращения сканирования не может превышать 1 мм. Соответствие должно быть измерено следующим образом: Определение отклонения фактического указано по сравнению с приращением сканирования должны быть основаны на измерениях, взятых с массой 100 кг или менее, на устройстве поддержки пациента. Устройство поддержки пациента должен быть увеличен с типичной начальной позиции до максимального расстояния инкрементации или 30 сантиметров, в зависимости от того, что меньше, а затем возвращается в исходное положение. Измерение фактического и указанного приращения сканирования могут быть приняты в любом месте вдоль этого путешествия.

(К) число КТ среднее и стандартное отклонение. (1) Способ должен быть обеспечен, чтобы вычислить среднее значение и стандартное отклонение чисел CT для массива элементов изображения о любом месте на изображении. Количество элементов в этом массиве, должны находиться под управлением пользователя.

(2) Изготовитель должен предоставить конкретные инструкции, касающиеся использования метода, предусмотренного расчета числа КТ среднее и стандартное отклонение в дополнение к другой информации, представленной в соответствии с 1020.30 (h).

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Компьютерная томография головы

    Компьютерная томография как метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта. Особенности компьютерной томографии головного мозга. Принцип работы компьютерного томографа. Причины назначения компьютерной томографии головного мозга.

    контрольная работа [484,4 K], добавлен 21.06.2012

  • Компьютерная томография

    Основы томографии и рентгенографии, история открытия метода исследования органов и тканей. Устройство рентгеновской установки, компьютерной и цифровой томографии, преимущества и недостатки методов. Области применения цифровых рентгенологических систем.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 16.06.2011

  • Современные аппараты позитронно-эмиссионной томографии

    Принцип действия позитронно-эмиссионной томографии. Основные радиофармпрепараты, использующиеся при проведении исследований. Применение компьютерной томографии в кардиологии для диагностики патологии коронарных сосудов. Способы ограничения доз облучения.

    практическая работа [542,3 K], добавлен 13.09.2011

  • Топографические взаимоотношения анатомических структур шейного отдела позвоночного канала по данным магнитно-резонансной и рентгеновской компьютерной томографии

    Анатомические особенности шейных позвонков. Строение и кровоснабжение спинного мозга. Возможности методов визуализации в оценке структур позвоночника, их ограничение. Клиническое значение компьютерной томографии и магнитно-резонансной томографии.

    дипломная работа [2,8 M], добавлен 25.08.2013

  • Позитронно-эмиссионная томография

    Принципы осуществления позитронно-эмиссионной томографии. Самый распространённый радиофармпрепарат, используемый при ПЭТ. Характеристика аппаратуры для ее проведения. Показания к использованию. Отличие от компьютерной и магнитно-резонансной томографии.

    презентация [457,5 K], добавлен 21.10.2013

  • Устройства для импеданс-визуализации местоположения патологического процесса с помощью метода КТ сканирования

    Методы оценки местоположения патологии с помощью компьютерной томографии сканирования. Понятие электрического импеданса, устройства измерения импеданса биологических тканей. Разработка алгоритма предварительной обработки снимков компьютерной томографии.

    дипломная работа [5,0 M], добавлен 26.07.2017

  • Частные и специальные методы рентгенологического исследования

    Условия достижения эффекта томографии. Основные задачи и направления применения рентгенологического исследования - ангиографии, венографии и лимфографии. История открытия, принцип действия и преимущества использования метода компьютерной томографии.

    реферат [156,8 K], добавлен 23.01.2011

  • Возможности компьютерной томографии в планировании тактики лечения передней нестабильности плечевого сустава у военнослужащих

    Патофизиология передней нестабильности в плечевом. Характеристика обследованных больных и методов исследования. Отработка методики КТ-исследования для оптимальной визуализации анатомических структур плечевого сустава. Возможности компьютерной томографии.

    курсовая работа [4,6 M], добавлен 14.02.2016

  • Инновационные технологии в сфере здоровья нации. Компьютерная томография и виртуальная аутопсия

    Измерение и сложная компьютерная обработка разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями. Виртуальное вскрытие живых организмов. Применение в современной медицине методов компьютерной томографии и виртуальной аутопсии.

    презентация [1,6 M], добавлен 21.12.2013

  • Принцип работы компьютерной томографии

    Фотоэлектрический эффект (поглощения) и эффект Комптона (рассеивания). Реконструкция изображений в компьютерной томографии. Соотношение между коэффициентом линейного ослабления материала и единицей Хаунсфилда. Пошаговое и спиральное сканирование.

    презентация [1,0 M], добавлен 17.11.2014

Источник: https://otherreferats.allbest.ru/medicine/00748244_0.html

Рентгеновская компьютерная томография

Рефераты по медицине
Компьютерная томография

Скачать реферат [17,3 Кб]   Информация о работе

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ЛГТУ)

Кафедра физики и биомедицинской техники

Рефератная работа по предмету:

«Патологическая физиология»

Тема: «Компьютерная томография»

Выполнил: студент гр. ИМ-09-1

Проверила:

г. Липецк 2011

Содержание

Введение

1. Общие сведения

2. Появление компьютерных томографов

3. Предпосылки метода в истории медицины

4. Развитие современного компьютерного томографа

4.1 Поколения компьютерных томографов: от первого до четвёртого

4.2 Спиральная компьютерная томография

4.3 Многослойная компьютерная томография (МСКТ)

4.4 Преимущества МСКТ перед обычной спиральной КТ

4.5 Компьютерная томография с двумя источниками излучения

5. Контрастное усиление

5.1 КТ-ангиография

5.2 КТ-перфузия

6. Показания к компьютерной томографии

7. Некоторые абсолютные и относительные противопоказания

Список литературы

Введение

Обычное рентгеновское изображение ограничено, потому что оно возникает как результат проекции рентгеновских лучей через объект на плёнку. Если имеются области маленьких и больших вариаций плотности электронов в одной и той же части луча, то маленькие вариации не будут обнаружены. Пример этого – обычная рентгенограмма грудной клетки, на которой плотные структуры костей затрудняют получение информации о менее плотных легочных структурах.

Один из способов минимизации такого рода помех заключаются в съёмке рентгенограмм в нескольких проекциях (под разными направлениями). Но это практически невозможно из-за более высокой экспозиции, получаемой пациентом. Сравнительно недавно появились новые пути извлечения подробной информации от каждого прошедшего фотона. Это позволило обнаружить скрытые структуры посредством мультинаправленных экспозиций.

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. Появление компьютерных томографов

Первые математические алгоритмы для КТ были разработаны в 1917 году австрийским математиком И. Радоном (см. преобразование Радона). Физической основой метода является экспоненциальный закон ослабления излучения, который справедлив для чисто поглощающих сред. В рентгеновском диапазоне излучения экспоненциальный закон выполняется с высокой степенью точности, поэтому разработанные математические алгоритмы были впервые применены именно для рентгеновской компьютерной томографии.

В 1963 году американский физик А. Кормак повторно (но отличным от Радона способом) решил задачу томографического восстановления, а в 1969 году английский инженер-физик Г. Хаунсфилд из фирмы EMI Ltd. сконструировал «ЭМИ-сканер» (EMI-scanner) — первый компьютерный рентгеновский томограф, клинические испытания которого прошли в 1972 году. В 1979 году «за разработку компьютерной томографии» Кормак и Хаунсфилд были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.

3. Предпосылки метода в истории медицины

Изображения, полученные методом рентгеновской компьютерной томографии, имеют свои аналоги в истории изучения анатомии. В частности, Николай Иванович Пирогов разработал новый метод изучения взаиморасположения органов оперирующими хирургами, получивший название топографической анатомии. Сутью метода было изучение замороженных трупов, послойно разрезанных в различных анатомических плоскостях («анатомическая томография»). Пироговым был издан атлас под названием «Топографическая анатомия, иллюстрированная разрезами, проведёнными через замороженное тело человека в трёх направлениях». Фактически, изображения в атласе предвосхищали появление подобных изображений, полученных лучевыми томографическими методами исследования. Разумеется, современные способы получения послойных изображений имеют несравнимые преимущества: нетравматичность, позволяющая проводить прижизненную диагностику заболеваний; возможность аппаратной реконструкции однократно полученных изображений в различных анатомических плоскостях (проекциях), а также трёхмерной реконструкции; возможность не только оценивать размеры и взаиморасположение органов, но и детально изучать их структурные особенности и даже некоторые физиологические характеристики, основываясь на показателях рентгеновской плотности и их изменении при внутривенном контрастном усилении.

В нейрохирургии до внедрения компьютерной томографии применялись предложенные в 1918 и 1919 гг. Уолтером Денди вентрикуло- и пневмоэнцефалография. Пневмоэнцефалография впервые позволила нейрохирургам проводить визуализацию внутричерепных новообразований с помощью рентгеновских лучей. Они проводились путём введения воздуха либо непосредственно в желудочковую систему мозга (вентрикулография) либо через поясничный прокол в субарахноидальное пространство (пневмоэнцефалография). Проведение вентрикулографии, предложенное Денди в 1918 г., имело свои ограничения, так как требовало наложения с диагностической целью фрезевого отверстия и вентрикулопункции. Пневмоэнцефалография, описанная в 1919 г., была менее инвазивным методом и широко использовалась для диагностики внутричерепных образований. Однако, как вентрикуло-, так и пневмоэнцефалография представляли из себя инвазивные методы диагностики, которые сопровождались появлением у больных интенсивных головных болей, рвоты, несли целый ряд рисков. Поэтому с внедрением компьютерной томографии они перестали применяться в клинической практике. Эти методы были заменены более безопасными КТ-вентрикулографией и КТ-цистернографией, применяемыми значительно реже, по строгим показаниям, наряду с широко используемой бесконтрастной компьютерной томографией головного мозга.

4. Развитие современного компьютерного томографа

Современный компьютерный томограф представляет собой сложный программно-технический комплекс. Механические узлы и детали выполнены с высочайшей точностью. Для регистрации прошедшего через среду рентгеновского излучения используются сверхчувствительные детекторы, конструкция и материалы, применяемые при изготовлении которых постоянно совершенствуются. При изготовлении КТ томографов предъявляются самые жесткие требования к рентгеновским излучателям. Неотъемлемой частью аппарата является обширный пакет программного обеспечения, позволяющий проводить весь спектр компьютерно-томографических исследований (КТ-исследований) с оптимальными параметрами, проводить последующую обработку и анализ КТ-изображений. Как правило, стандартный пакет программного обеспечения может быть значительно расширен с помощью узкоспециализированных программ, учитывающих особенности сферы применения каждого конкретного аппарата.

С математической точки зрения построение изображения сводится к решению системы линейных уравнений. Так, например, для получения томограммы размером 200Ч200 пикселей система включает 40000 уравнений. Для решения подобных систем разработаны специализированные методы, ориентированные на параллельные вычисления.

4.1 Поколения компьютерных томографов: от первого до четвёртого

Прогресс КТ томографов напрямую связан с увеличением количества детекторов, то есть с увеличением числа одновременно собираемых проекций.

Аппарат 1-го поколения появился в 1973 г. КТ аппараты первого поколения были пошаговыми. Была одна трубка, направленная на один детектор. Сканирование производилось шаг за шагом, делая по одному обороту на слой. Один слой изображения обрабатывался около 4 минут.

Во 2-ом поколении КТ аппаратов использовался веерный тип конструкции. На кольце вращения напротив рентгеновской трубки устанавливалось несколько детекторов. Время обработки изображения составило 20 секунд.

3-е поколение компьютерных томографов ввело понятие спиральной компьютерной томографии. Трубка и детекторы за один шаг стола синхронно осуществляли полное вращение по часовой стрелке, что значительно уменьшило время исследования. Увеличилось и количество детекторов. Время обработки и реконструкций заметно уменьшилось.

4-ое поколение имеет 1088 люминесцентных датчика, расположенных по всему кольцу гентри. Вращается лишь рентгеновская трубка. Благодаря этому методу время вращения сократилось до 0,7 секунд. Но существенного отличия в качестве изображений с КТ аппаратами 3-го поколения не имеет.

4.2 Спиральная компьютерная томография

Спиральная КТ используется в клинической практике с 1988 года, когда компания Siemens Medical Solutions представила первый спиральный компьютерный томограф. Спиральное сканирование заключается в одновременном выполнении двух действий: непрерывного вращения источника — рентгеновской трубки, генерирующей излучение, вокруг тела пациента, и непрерывного поступательного движения стола с пациентом вдоль продольной оси сканирования z через апертуру гентри. В этом случае траектория движения рентгеновской трубки, относительно оси z — направления движения стола с телом пациента, примет форму спирали.

В отличие от последовательной КТ скорость движения стола с телом пациента может принимать произвольные значения, определяемые целями исследования. Чем выше скорость движения стола, тем больше протяженность области сканирования. Важно то, что длина пути стола за один оборот рентгеновской трубки может быть в 1,5-2 раза больше толщины томографического слоя без ухудшения пространственного разрешения изображения.

Технология спирального сканирования позволила значительно сократить время, затрачиваемое на КТ-исследование и существенно уменьшить лучевую нагрузку на пациента.

4.3 Многослойная компьютерная томография (МСКТ)

Многослойная («мультиспиральная», «мультисрезовая» компьютерная томография — МСКТ) была впервые представлена компанией Elscint Co. в 1992 году. Принципиальное отличие мсКТ томографов от спиральных томографов предыдущих поколений в том, что по окружности гентри расположены не один, а два и более ряда детекторов. Для того, чтобы рентгеновское излучение могло одновременно приниматься детекторами, расположенными на разных рядах, была разработана новая — объёмная геометрическая форма пучка. В 1992 году появились первые двухсрезовые (двухспиральные) МСКТ томографы с двумя рядами детекторов, а в 1998 году — четырёхсрезовые (четырёхспиральные), с четырьмя рядами детекторов соответственно. Кроме вышеотмеченных особенностей, было увеличено количество оборотов рентгеновской трубки с одного до двух в секунду. Таким образом, четырёхспиральные мсКТ томографы пятого поколения на сегодняшний день в восемь раз быстрее, чем обычные спиральные КТ томографы четвертого поколения. В 2004—2005 годах были представлены 32-, 64- и 128-срезовые МСКТ томографы, в том числе — с двумя рентгеновскими трубками. Сегодня же в некоторых клиниках уже имеются 320-срезовые компьютерные томографы. Эти томографы, впервые представленные в 2007 году компанией Toshiba, являются новым витком эволюции рентгеновской компьютерной томографии. Они позволяют не только получать изображения, но и дают возможность наблюдать почти что «в реальном» времени физиологические процессы, происходящие в головном мозге и в сердце! Особенностью подобной системы является возможность сканирования целого органа (сердце, суставы, головной мозг и т.д.)за один оборот рентгеновской трубки, что значительно сокращает время обследования, а также возможность сканировать сердце даже у пациентов, страдающих аритмиями. Несколько 320-ти срезовых сканеров уже установлены и функционируют в России.

4.4 Преимущества МСКТ перед обычной спиральной КТ

· улучшение временного разрешения

· улучшение пространственного разрешения вдоль продольной оси z

· увеличение скорости сканирования

· улучшение контрастного разрешения

· увеличение отношения сигнал/шум

· эффективное использование рентгеновской трубки

· большая зона анатомического покрытия

· уменьшение лучевой нагрузки на пациента

Все эти факторы значительно повышают скорость и информативность исследований.

Основным недостатком метода остается высокая лучевая нагрузка на пациента, несмотря на то, что за время существования КТ её удалось значительно снизить.

· Улучшение временного разрешения достигается за счёт уменьшения времени исследования и количества артефактов из-за непроизвольного движения внутренних органов и пульсации крупных сосудов.

· Улучшение пространственного разрешения вдоль продольной оси z, связано с использованием тонких (1-1.5 мм) срезов и очень тонких, субмиллиметровых (0.5 мм) срезов. Чтобы реализовать эту возможность, разработаны два типа расположения массива детекторов в МСК томографах: матричные детекторы (matrix detectors), имеющие одинаковую ширину вдоль продольной оси z; адаптивные детекторы (adaptive detectors), имеющие неодинаковую ширину вдоль продольной оси z.

Преимущество матричного массива детекторов заключается в том, что количество детекторов в ряду можно легко увеличить для получения большего количества срезов за один оборот рентгеновской трубки. Так как в адаптивном массиве детекторов меньше количество самих элементов, то меньше и число зазоров между ними, что дает снижение лучевой нагрузки на пациента и уменьшение электронного шума. Поэтому три из четырёх мировых производителей МСК томографов выбрали именно этот тип.

Все вышеотмеченные нововведения не только повышают пространственное разрешение, но благодаря специально разработанным алгоритмам реконструкции позволяют значительно уменьшить количество и размеры артефактов (посторонних элементов) КТ-изображений. Основным преимуществом МСКТ по сравнению с односрезовой СКТ является возможность получения изотропного изображения при сканировании с субмиллиметровой толщиной среза (0,5 мм). Изотропное изображение возможно получить если грани вокселя матрицы изображения равны, то есть воксель принимает форму куба. В этом случае пространственное разрешение в поперечной плоскости x-y и вдоль продольной оси z становится одинаковым.

· Увеличение скорости сканирования достигается уменьшением времени оборота рентгеновской трубки, по сравнению с обычной спиральной КТ, в два раза — до 0,45-0,50 с.

· Улучшение контрастного разрешения достигается вследствие увеличения дозы и скорости введения контрастных средств при проведении ангиографии или стандартных КТ-исследований, требующих контрастного усиления. Различие между артериальной и венозной фазой введения контрастного средства прослеживается более чётко.

· Увеличение отношения сигнал/шум достигнуто благодаря конструктивным особенностям исполнения новых детекторов и используемых при этом материалов; улучшения качества исполнения электронных компонентов и плат; увеличению тока накала рентгеновской трубки до 400 мА при стандартных исследованиях или исследованиях тучных пациентов.

· Эффективное использование рентгеновской трубки достигается за счет меньшего времени работы трубки при стандартном исследовании. Конструкция рентгеновских трубок претерпела изменения для обеспечения лучшей устойчивости при больших центробежных силах, возникающих при вращении за время, равное или менее 0,5 с. Использование генераторов большей мощности (до 100 кВт), конструктивные особенности исполнения рентгеновских трубок, лучшее охлаждение анода и повышение его теплоёмкости до 8’000’000 единиц также позволяют продлить срок службы трубок.

· Зона анатомического покрытия увеличена благодаря одновременной реконструкции нескольких срезов полученных за время одного оборота рентгеновской трубки. Для МСКТ установки зона анатомического покрытия зависит от количества каналов данных, шага спирали, толщины томографического слоя, времени сканирования и времени вращения рентгеновской трубки. Зона анатомического покрытия может быть в несколько раз больше за одно и то же время сканирования по сравнению с обычным спиральным компьютерным томографом.

· Лучевая нагрузка при многослойном спиральном КТ-исследовании при сопоставимых объёмах диагностической информации меньше на 30 % по сравнению с обычным спиральным КТ-исследованием. Для этого улучшается фильтрация спектра рентгеновского излучения и производится оптимизация массива детекторов. Разработаны алгоритмы, позволяющие в реальном масштабе времени автоматически уменьшать ток и напряжение на рентгеновской трубке в зависимости от исследуемого органа, размеров и возраста каждого пациента.

4.5 Компьютерная томография с двумя источниками излучения

DSCT — Dual Source Computed Tomography. Русскоязычной аббревиатуры в настоящее время нет. В 2005 году компанией Siemens Medical Solutions представлен первый аппарат с двумя источниками рентгеновского излучения. Теоретические предпосылки к его созданию были еще в 1979 году, но технически его реализация в тот момент была невозможна.

По сути он является одним из логичных продолжений технологии МСКТ. Дело в том, что при исследовании сердца (КТ-коронарография) необходимо получение изображений объектов находящихся в постоянном и быстром движении, что требует очень короткого периода сканирования. В МСКТ это достигалось синхронизацией ЭКГ и обычного исследования при быстром вращении трубки. Но минимальный промежуток времени, требуемый для регистрации относительно неподвижного среза для МСКТ при времени обращения трубки, равном 0,33 с (≈3 оборота в секунду), равен 173 мс, то есть время полуоборота трубки. Такое временное разрешение вполне достаточно для нормальной частоты сердечных сокращений (в исследованиях показана эффективность при частотах менее 65 ударов в минуту и около 80, с промежутком малой эффективности между этими показателями и при больших значениях). Некоторое время пытались увеличить скорость вращения трубки в гентри томографа. В настоящее время, достигнут предел технических возможностей для ее увеличения, так как при обороте трубки в 0,33 с ее вес возрастает в 28 раз (перегрузки 28 g). Чтобы получить временное разрешение менее 100 мс, требуется преодоление перегрузок более чем 75 g.

Использование же двух рентгеновских трубок, расположенных под углом 90°, дает временное разрешение, равное четверти периода обращения трубки (83 мс при обороте за 0,33 с). Это позволило получать изображения сердца независимо от частоты сокращений.

Также такой аппарат имеет еще одно значительное преимущество: каждая трубка может работать в своем режиме (при различных значениях напряжения и тока, кВ и мА соответственно). Это позволяет лучше дифференцировать на изображении близкорасположенные объекты различных плотностей. Особенно это важно при контрастировании сосудов и образований, находящихся близко от костей или металлоконструкций. Данный эффект основан на различном поглощении излучения при изменении его параметров у смеси кровь + йодсодержащее контрастное вещество при неизменности этого параметра у гидроксиапатита (основа кости) или металлов.

В остальном аппараты являются обычными МСКТ аппаратами и обладают всеми их преимуществами.

Массовое внедрение новых технологий и компьютерных вычислений позволили внедрить в практику такие методы, как виртуальная эндоскопия, в основе которых лежит РКТ и МРТ.

5. Контрастное усиление

Для улучшения дифференцировки органов друг от друга, а также нормальных и патологических структур, используются различные методики контрастного усиления (чаще всего, с применением йодсодержащих контрастных препаратов).

Двумя основными разновидностями введения контрастного препарата являются пероральное (пациент с определенным режимом выпивает раствор препарата) и внутривенное (производится медицинским персоналом). Главной целью первого метода является контрастирование полых органов желудочно-кишечного тракта; второй метод позволяет оценить характер накопления контрастного препарата тканями и органами через кровеносную систему. Методики внутривенного контрастного усиления во многих случаях позволяют уточнить характер выявленных патологических изменений (в том числе достаточно точно указать наличие опухолей, вплоть до предположения их гистологической структуры) на фоне окружающих их мягких тканей, а также визуализировать изменения, не выявляемые при обычном («нативном») исследовании.

В свою очередь, внутривенное контрастирование можно проводить двумя способами: «ручное» внутривенное контрастирование и болюсное контрастирование.

При первом способе контраст вводится вручную рентгенлаборантом, время и скорость введения не регулируются, исследование начинается после введения контрастного вещества. Этот способ применяется на «медленных» аппаратах первых поколений, при МСКТ «ручное» введение контрастного препарата уже не соответствует значительно возросшим возможностям метода. При болюсном контрастном усилении контрастный препарат вводится внутривенно шприцем-инжектором с установленными скоростью и временем подачи вещества. Цель болюсного контрастного усиления — разграничение фаз контрастирования. Время сканирования различается на разных аппаратах, при разных скоростях введения контрастного препарата и у разных пациентов; в среднем при скорости введения препарата 4-5 мл/сек сканирование начинается примерно через 20-30 секунд после начала введения инжектором контраста, при этом визуализируется наполнение артерий (артериальная фаза контрастирования). Через 40-60 секунд аппарат повторно сканирует эту же зону для выделения портально-венозной фазы, в которую визуализируется контрастирование вен. Также выделяют отсроченную фазу (180 секунд после начала введения), при которой наблюдается выведение контрастного препарата через мочевыделительную систему.

5.1 КТ-ангиография

КТ-ангиография позволяет получить послойную серию изображений кровеносных сосудов; на основе полученных данных посредством компьютерной постобработки с 3D-реконструкцией строится трёхмерная модель кровеносной системы.Спиральная КТ-ангиография — одно из последних достижений рентгеновской компьютерной томографии. Исследование проводится в амбулаторных условиях. В локтевую вену вводится йодсодержащий контрастный препарат в объеме ~100 мл. В момент введения контрастного вещества делают серию сканирований исследуемого участка.

5.2 КТ-перфузия

Метод, позволяющий оценить прохождение крови через ткани организма, в частности:

· перфузию головного мозга

· перфузию печени

6. Показания к компьютерной томографии

1. Компьютерная томография широко используется в медицине для нескольких целей:

1.1. Как скрининговый тест — при следующих состояниях:

1.2. Головная боль

1.3. Травма головы, не сопровождающаяся потерей сознания

1.4. Обморок

1.5. Исключение рака легких. В случае использования компьютерной томографии для скрининга, исследование делается в плановом порядке.

2. Для диагностики по экстренным показаниям — экстренная компьютерная томография

2.1. Тяжелые травмы

2.2. Подозрение на кровоизлияние в мозг

2.3. Подозрение на повреждение сосуда (например, расслаивающая аневризма аорты)

2.4. Подозрение на некоторые другие острые повреждения полых и паренхиматозных органов (осложнения как основного заболевания, так и в результате проводимого лечения)

3. Компьютерная томография для плановой диагностики

3.1. Большинство КТ исследований делается в плановом порядке, по направлению врача, для окончательного подтверждения диагноза. Как правило, перед проведением компьютерной томографии, делаются более простые исследования — рентген, УЗИ, анализы и т. д.

4. Для контроля результатов лечения.

5. Для проведения лечебных и диагностических манипуляций, например пункция под контролем компьютерной томографии и др.

7. Некоторые абсолютные и относительные противопоказания

Без контраста

· Беременность

· Масса тела более максимальной для прибора

С контрастом

· Наличие аллергии на контрастный препарат

· Почечная недостаточность

· Тяжёлый сахарный диабет

· Беременность (тератогенное воздействие рентгеновского излучения)

· Тяжёлое общее состояние пациента

· Масса тела более максимальной для прибора

· Заболевания щитовидной железы

· Миеломная болезнь

Список литературы

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

Скачать полную версию реферата [17,3 Кб]   Информация о работе
Источник: http://studentmedic.ru/referats.php?view=2217

Курсовая работа: Компьютерная томография

Министерство образования и науки Украины

Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина

Радиофизический факультет

Доклад на семинаре «Современная электроника»:

Компьютерная томография

студентки группы РЕ – 21

Пановой О.Е.

Руководитель:

доц. Думин А.Н.

Харьков – 2008

Содержание

Введение. Основы томографии и рентгенографии

1. История открытия метода

2. Устройство рентгеновской установки

2.1 Источник рентгеновского излучения

2.2 Приемник рентгеновского излучения

3. Развитие компьютерной томографии

4. Физические и технические основы томографии

4.1Принципы образования послойного изображения

4.2Получение компьютерной томограммы, её методы

5. Цифровые рентгенологические системы

5.1 Описание цифровых рентгенологических систем

5.2 Области применения и преимущества цифровых рентгенологических систем

Вывод

Литература

Введение. Основы томографии и рентгенографии

На протяжении многих веков усилия врачей были направлены на решение труднейшей задачи - улучшение распознавания заболеваний человека. Потребность в методе, который позволил бы заглянуть внутрь человеческого тела, не повреждая его, была огромной. Какую огромную пользу принес бы непосредственный осмотр человеческого организма, если бы он стал вдруг «прозрачным». И вряд ли кто-нибудь из ученых прошлого мог предположить, что эта мечта вполне осуществима. Потребность увидеть не оболочку, а структуру организма живого человека, его анатомию и физиологию была столь насущной, что, когда чудесные рентгеновские лучи, позволявшие осуществить это на практике были, наконец, открыты, врачи почти сразу поняли, что в медицине наступила новая эра.

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.

Рентгенографuя - 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. Например, на фоне прозрачных за рентгеновским экраном лёгких, можно исследовать сердце (размеры, конфигурацию), определить участки уплотнения в легочной ткани, обусловленные воспалительной инфильтрацией при пневмонии. Одним из наиболее совершенных, дающих очень достоверную информацию рентгенологических методов является компьютерная томография, позволяющая благодаря использованию ЭВМ дифференцировать ткани и изменения в них, очень незначительно различающиеся по степени поглощения рентгеновского излучения. За последние годы значительно усовершенствовалась техника получения изображения. С помощью электронно-оптического усилителя, установленного на рентгеновском аппарате, удается получить значительно более яркие и четкие изображения при меньшей дозе облучения больного, что в свою очередь позволяет снять на кинопленку весь процесс исследования или отдельные его фазы (рентгенокинематография). Это имеет особое значение при функциональных нарушениях органов (эзофагоспазм, дискинезия кишечника и т. д.). Кинопленку можно затем вторично просмотреть и вновь восстановить весь процесс исследования больного, провести консилиум и т. д.


1. 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.

2. 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.


2.1 Источник рентгеновского излучения

В состав типового рентгенодиагностического аппарата входят питающее устройство, пульт управления, штатив и рентгеновская трубка. Она-то, собственно, и является источником излучения. Установка получает питание из сети в виде переменного тока низкого напряжения. В высоковольтном трансформаторе сетевой ток преобразуется в переменный ток высокого напряжения - от 40 до 150 кВ. Из вторичной обмотки трансформатора переменный ток поступает в систему выпрямителей, превращающих его в выпрямленный ток, идущий в одном направлении. Высоковольтный выпрямленный ток подают на рентгеновскую трубку, которая генерирует peнтгеновское излучение. Трубка закреплена на штативе. На нем же располагается экранно-снимочное устройство. Управление аппаратом несложно. Выбор и регулировка технических условий осуществляются автоматически с помощью микропроцессорной техники. В некоторых моделях телевизионный монитор и пульт управления вынесены в соседнее помещение, откуда врач и ведет исследование.

2.2 Приемник рентгеновского излучения

В рентгеновских установках используют различные датчики и преобразователи изображения. Целесообразно выделить 5 типов приемников: рентгеновскую пленку, полупроводниковую фоточувствительную пластину, флюоресцирующий экран, рентгеновский электронно-оптический преобразователь, дозиметрический счетчик. На них соответственно построены 5 общих методов рентгенологического исследования: рентгенография, электрорентгенография, рентгеноскопия, рентгенотелевизионная рентгеноскопия и дигитальная рентгенография (В том числе компьютерная томография).


Рис. 2. Принципиальное устройство рентгеновской установки

рентгенография компьютерный цифровой томография

3. 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 3-10о , 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 360о . 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 360о . 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.

4. Физические и технические основы томографии

4.1 Принципы образования послойного изображения

При выполнении обычной рентгенограммы три компонента - пленка, объект и рентгеновская трубка - остаются в покое. Томографический эффект можно получить при следующих комбинациях:

1) неподвижный объект и движущиеся источник (рентгеновская трубка) и приемник (рентгенографическая пленка, селеновая пластина, кристаллический детектор и т.п.) излучения;

2) неподвижный источник излучения и движущиеся объект и приемник излучения;

3) неподвижный приемник излучения и движущиеся объект и источник излучения. Наиболее распространены томографы с синхронным перемещением трубки и пленки в противоположных направлениях при неподвижности пациента

Рис. 4 Принцип образования послойного изображения

F0, F1, F2 -нулевое,исходное и конечное положение фокуса рентгеновской трубки; j-1/2 угла поворота трубки; S-поверхность стола; Т-объект исследования; О-точка выделяемого слоя; О1, О2-точки, находящиеся выше и ниже выделяемого слоя; О`, О``-проекции точки О на пленке при исходном и конечном положениях фокуса рентгеновской трубки; О1`, O1``-проекции точки О1 на пленке при тех же положениях фокуса трубки; О2`, О2``-проекции точки О2 при тех же положениях фокуса трубки; О```-проекции всех точек на пленке при нулевом положении рентгеновской трубки. Рентгеновский излучатель и кассето-держатель с приемником излучения (рентгеновская пленка, селеновая пластина) соединяют жестко с помощью металлического рычага. Ось вращения рычага (перемещения трубки и пленки) находится над уровнем стола и ее можно произвольно перемещать.

Как показано на рис.4, при перемещении трубки из положения F1 в положение F2, проекция точки О, которая соответствует оси вращения рычага, будет постоянно находиться в одном и том же месте пленки. Проекция точки О неподвижна относительно пленки и, следовательно, ее изображение будет четким. Проекции точек О1 и О2,находящиеся вне выделяемого слоя, с перемещением трубки и пленки меняют свое положение на пленке и, следовательно, их изображение будет нечетким, размазанным. На томограмме, таким образом, будут четкими изображения всех точек, находящихся в плоскости на уровне оси вращения системы, то есть в выделяемом томографическом слое.

На рисунке показано перемещение трубки и пленки по траектории прямая-прямая, то есть по параллельным прямолинейным направляющим. Такие томографы, имеющие самую простую конструкцию, получили наибольшее распространение. Такой аппарат относится к линейным томографам (с линейными траекториями), так как проекции траекторий движения системы трубка-пленка на выделяемую плоскость имеют вид прямой линии, а тени размазывания имеют прямолинейную форму.

В томографах с нелинейным размазыванием перемещение системы трубка - пленка происходит по криволинейным траекториям - кругу, эллипсу, гипоциклоиде, спирали. При этом отношение расстояний фокус трубки - центр вращения и центр вращения - пленка сохраняется постоянным. И в этих случаях доказано, что геометрическим местом точек, проекции которых при движении системы неподвижны относительно пленки, является плоскость, параллельная плоскости пленки и проходящая через ось качания системы. Размазывание изображения точек объекта, лежащих вне выделяемой плоскости, происходит по соответствующим кривым траекториям движения системы. Размазываемые изображения повторяют на пленке траекторию перемещения фокуса рентгеновской трубки.

При симультанной (многослойной) томографии в один прием (одно перемещение трубки и пленки в противоположных направлениях) получают несколько томограмм благодаря расположению в одной кассете нескольких пленок, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Проекция изображения первого слоя, находящегося на оси вращения системы (избранной высоте слоя), получается на верхней пленке. Геометрически доказано, что на последующих пленках получают свое изображение нижележащие параллельные к оси движения системы слои, расстояния между которыми примерно равны расстояниям между пленками. Основным недостатком продольной томографии является то, что расплывчатые изображения выше- и нижележащих плоскостей с нежелательной информацией уменьшают естественную контрастность. Вследствие этого восприятие в выделяемом слое тканей с невысокой контрастностью ухудшается.

Указанного недостатка лишена аксиальная компьютерная рентгеновская томография. Это объясняется тем, что строго коллимированный пучок рентгеновского излучения проходит только через ту плоскость, которая интересует врача. При этом регистрация рассеянного излучения сведена к минимуму, что значительно улучшает визуализацию тканей, особенно мало контрастных. Снижение регистрации рассеянного излучения при компьютерной томографии осуществляется коллиматорами, один из которых расположен на выходе рентгеновского пучка из трубки, другой - перед сборкой детекторов.

Известно, что при одинаковой энергии рентгеновского излучения материал с большей относительной молекулярной массой будет поглощать рентгеновское излучение в большей степени, чем вещество с меньшей относительной молекулярной массой. Подобное ослабление рентгеновского пучка может быть легко зафиксировано. Однако на практике мы имеем дело с совершенно неоднородным объектом - телом человека. Поэтому часто случается, что детекторы фиксируют несколько рентгеновских пучков одинаковой интенсивности в то время, как они прошли через совершенно различные среды. Это наблюдается, например, при прохождении через однородный объект достаточной протяженности и неоднородный объект с такой же суммарной плотностью.

При продольной томографии разницу между плотностью отдельных участков определить невозможно, поскольку «тени» участков накладываются друг на друга. С помощью компьютерной томографии решена и эта задача, так как при вращении рентгеновской трубки вокруг тела пациента детекторы регистрируют 1,5 - 6 миллионов сигналов из различных точек (проекций) и, что особенно важно, каждая точка многократно проецируется на различные окружающие точки.

При регистрации ослабленного рентгеновского излучения на каждом детекторе возбуждается ток, соответствующий величине излучения, попадающего на детектор. В системе сбора данных ток от каждого детектора (500-2400 шт.) преобразуется в цифровой сигнал и после усиления подается в ЭВМ для обработки и хранения. Только после этого начинается собственно процесс восстановления изображения.

Восстановление изображения среза по сумме собранных проекций является чрезвычайно сложным процессом, и конечный результат представляет собой некую матрицу с относительными числами, соответствующую уровню поглощения каждой точки в отдельности.

В компьютерных томографах применяются матрицы первичного изображения 256х256, 320х320, 512х512 и 1024х1024 элементов. Качество изображения растет при увеличении числа детекторов, увеличении количества регистрируемых проекций за один оборот трубки и при увеличении первичной матрицы. Увеличение количества регистрируемых проекций ведет к повышению лучевой нагрузки, применение большей первичной матрицы - к увеличению времени обработки среза или необходимости устанавливать дополнительные специальные процессоры видеоизображения.

4.2 Получение компьютерной томограммы

Получение компьютерной томограммы (среза) головы на выбранном уровне основывается на выполнении следующих операций:

· формирование требуемой ширины рентгеновского луча (коллимирование);

· сканирование головы пучком рентгеновского излучения, осуществляемого движением (вращательным и поступательным) вокруг неподвижной головы пациента устройства «излучатель – детекторы»;

· измерение излучения и определение его ослабления с последующим преобразованием результатов в цифровую форму;

· машинный (компьютерный) синтез томограммы по совокупности данных измерения, относящихся к выбранному слою;

· построение изображения исследуемого слоя на экране видеомонитора (дисплея).

В системах компьютерных томографов сканирование и получение изображения происходят следующим образом: рентгеновская трубка в режиме излучения «обходит» голову по дуге 2400 , останавливаясь через каждые 30 этой дуги и делая продольное перемещение. На одной оси с рентгеновским излучателем закреплены детекторы – кристаллы йодистого натрия, преобразующие ионизирующее излучение в световое. Последнее попадает на фотоэлектронные умножители, превращающие эту видимую часть в электрические сигналы. Электрические сигналы подвергаются усилению, а затем преобразованию в цифры, которые вводят в ЭВМ. Рентгеновский луч, пройдя через среду поглощения, ослабляется пропорционально плотности тканей, встречающихся на его пути, и несет информацию о степени его ослабления в каждом положении сканирования. Интенсивность излучения во всех проекциях сравнивается с величиной сигнала, поступающего с контрольного детектора, регистрирующего исходную энергию излучения сразу же на выходе луча из рентгеновской трубки.

Следовательно, формирование показателей поглощения (ослабления) для каждой точки исследуемого слоя происходит после вычисления отношения величины сигнала на выходе рентгеновского излучателя к значению его после прохождения объекта исследования (коэффициенты поглощения).

В ЭВМ выполняется математическая реконструкция коэффициентов поглощения и пространственное их распределение на квадратной многоклеточной матрице, а полученные изображения передаются для визуальной оценки на экран дисплея.

За одно сканирование получают два соприкасающихся между собой среза толщиной 10 мм каждый. Картина среза восстанавливается на матрице.

Полученные коэффициенты поглощения выражают в относительных единицах шкалы, нижняя граница которой (-1000 ед.Н.) (ед.Н. - единицы Хаунсфильда или числа компьютерной томографии) соответствует ослаблению рентгеновских лучей в воздухе, верхняя (+1000 ед.Н.) - ослаблению в костях, а за ноль принимается коэффициент поглощения воды. Различные ткани мозга и жидкие среды имеют разные по величине коэффициенты поглощения. Например, коэффициент поглощения жира находится в пределах от -100 до 0 ед.Н., спинномозговой жидкости - от 2 до 16 ед.Н., крови - от 28 до 62 ед.Н. Это обеспечивает возможность получать на компьютерных томограммах основные структуры мозга и многие патологические процессы в них. Чувствительность системы в улавливании перепада рентгеновской плотности в обычном режиме исследования не превышает 5 ед.Н., что составляет 0,5%.

На экране дисплея высоким значениям плотности (например, кости) соответствует светлые участки, низким - темные. Градационная способность экрана составляет 15-16 полутоновых ступеней, различаемых человеческим глазом. На каждую ступень, таким образом, приходится около 130 ед.Н.

Известно, что качество визуализации анатомических образований головного мозга и очагов поражения зависит в основном от двух факторов: размера матрицы, на которой строится томограмма, и перепада показателей поглощения. Величина матрицы может оказывать существенное влияние на точность диагностики. Так, количество ошибочных диагнозов при анализе томограмм на матрице 80х80 клеток составляло 27%, а при работе на матрице 160х160 - уменьшилось до 11%.

Компьютерный томограф обладает двумя видами разрешающей способности: пространственной и по перепаду плотности. Первый тип определяется размером клетки матрицы (обычно - 1,5 х 1,5 мм), второй равен 5 ед.Н. (0,5%). В соответствии с этими характеристиками теоретически можно различать элементы изображения размером 1,5 х 1,5 мм при перепаде плотности между ними не меньше 5 ед.Н. (1%) удается выявлять очаги величиной не менее 6х6 мм, а при разнице в 30 ед.Н. (3%) - детали размером 3х3 мм. Обычная рентгенография позволяет уловить минимальную разницу по плотности между соседними участками в 10-20%.

Однако, при очень значительном перепаде плотностей рядом расположенных структур, возникают специфические для данного метода условия, снижающие его разрешающую способность, так как при построении изображения в этих случаях происходит математическое усреднение и при этом очаги небольших размеров могут быть не обнаружены. Чаще это происходит при небольших зонах пониженной плотности, расположенных вблизи массивных костных структур (пирамиды височных костей) или костей свода черепа.

Важным условием для обеспечения проведения компьютерной томографии является неподвижное положение пациента, ибо движение во время исследования приводят к возникновению артефактов - наводок: полос темного цвета от образований с низким коэффициентом поглощения (воздух) и белых полос от структур с высоким КП (кость, металлические хирургические клипсы), что также снижает диагностические возможности.

Для получения более четкого изображения патологически измененных участков в головном мозге и для исследования полых органов дающих на экране сравнительно густую однородную тень (желудок, кишечник, желчный пузырь, почечные лоханки и др.), производится их контрастирование. Так, при общем исследовании пищеварительного тракта больному дают выпить контрастную массу - взвесь сульфата бария; при исследовании толстой кишки вводят эту взвесь больному с помощью клизмы. Исследование желчного пузыря и внутрипеченочных желчных протоков (холецuсmографuя, холеграфuя) проводят с помощью йодсодержащих контрастных веществ, даваемых внyтpь (билитраст, кислота иопаноевая) или вводимых в вену (билигност). Эти вещества током крови приносятся в печень и выделяются с желчью, концентрируясь в желчном пузыре. Рентгенологическое исследование лоханок почек (пuелография) проводится с помощью сергозина, также вводимого внyтpивенно. Рентгенологическое исследование бронхов (бронхография) возможно после заполнения долевых и сегментарных бронхов пораженного участка легких особым контрастным веществом (йодолиполом). Ретгeнологическое исследование сосудов (ангuография) осуществляется с помощью кардиотраста. Содержание контрастного вещества в протекающей крови изменяется в результате того, что относительно быстро начинается выделение его почками. Уже в течение первых 5 мин после болюсной инъекции концентрация вещества в крови в среднем снижается на 20%, в последующие 5 мин - на 13% и еще через 5 мин - на 5%.

В некоторых случаях контрастирование органа производится за счет воздуха, который вводится в окружающую ткань или полость. Так, при рентгенологическом исследовании почек, когда имеется подозрение на поражение их опухолью, воздух вводится в околопочечную клетчатку (пневморен); для обнаружения прорастания опухолью желудка его стенок воздух вводится в брюшную полость, т. е. исследование проводится в условиях искусственного пневмоперитонеума.

Для исследования органов, обладающих сократительной активностью (чаще всего сердца), используется рентгенокимография. При этом способе перед кассетой с рентгеновской пленкой на пути лучей, идущих от рентгеновской трубки через тело больного, устанавливается специальная свинцовая решетка с горизонтальными щелями. В момент снимка решетка смещается на небольшое расстояние перпендикулярно контуру исследуемого органа. А так как сам орган (например, сердце) за это время совершает некоторое движение параллельно щели решетки, то на пленке контур органа получается не ровный, а в виде зубчатой линии. По амплитуде зубцов и их форме можно судить о силе сокращений сердца, оценить их характер.

5. Цифровые рентгенографические системы

5.1 Описание цифровых рентгенологических систем

Преобразование традиционной рентгенограммы в цифровой массив с последующей возможностью обработки рентгенограмм методами вычислительной техники стало распространенным процессом. Такие аналоговые системы зачастую имеют очень жесткие ограничения на экспозицию из-за малого динамического диапазона рентгеновской пленки. В отличие от аналоговых, прямые цифровые рентгенографические системы позволяют получать диагностические изображения без промежуточных носителей при любом необходимом уровне дозы, причем это изображение можно обрабатывать и отображать самыми различными способами.

На рис.5 приведена схема типичной цифровой рентгенографической системы.

Рис. 5 Составные элементы цифровой системы получения рентгеновских изображений


Рентгеновская трубка и приемник изображения сопряжены с компьютером и управляются им, а получаемое изображение запоминается, обрабатывается (в цифровой форме) и отображается на телеэкране, составляющем часть пульта управления (или устройства вывода данных) оператора-рентгенолога.

Аналогичные пульты управления можно применять и в других системах получения изображения, например на основе ядерного магнитного резонанса или компьютерной томографии. Цифровое изображение можно записать на магнитном носителе, оптическом диске или же на специальном записывающем устройстве, способном постоянно вести регистрацию изображения на пленку в аналоговой форме.

В цифровой рентгенологии могут найти применение два класса приемников изображения: приемники с непосредственным формированием изображения и приемники с частичной регистрацией изображения, в которых полное изображение формируется путем сканирования либо рентгеновским пучком, либо приемным устройством (сканирующая проекционная рентгенография). В цифровой рентгенографии применяют усилитель изображения, ионографическую камеру и устройство с вынужденной люминесценцией. Эти приемники могут непосредственно формировать цифровые изображения без промежуточной регистрации и хранения. Усилители изображения не обладают наилучшим пространственным разрешением или контрастом, однако имеют высокое быстродействие. Аналого-цифровое преобразование флюорограммы с числом точек в изображении 512х512 может занимать время менее 0,03 с. Даже при числе точек 2048х2048 в изображении время преобразования изображения в цифровую форму составляет всего несколько секунд. Время считывания изображения с пластины с вынужденной люминесценции или ионографической камеры значительно больше, хотя последнее выгодно отличается лучшим разрешением и динамическим диапазоном.

Записанное на фотопленке изображение можно преобразовать в цифровую форму с помощью сканирующего микроденситометра, но любая информация, зафиксированная на фотопленке со слишком малой или, наоборот, слишком высокой оптической плотностью, будет искажена из-за влияния характеристик пленки. В цифровую форму можно преобразовать и ксеро-рентгенограмму также с помощью сканирующего денситометра, работающего в отраженном свете, или путем непосредственного считывания зарядового изображения с селеновой пластины.

В других цифровых рентгенографических системах используют твердотельные приемники с высоким коэффициентом поглощения рентгеновского излучения.

В рентгенографических системах применяется метод сканирования с построчной регистрацией изображения, которое воспроизводится в целое на дисплее компьютера (сканирующая проекционная рентгенография).

Ко второму классу цифровых рентгенографических систем следует отнести люминофоры с памятью и вынужденной люминесценцией, которая затем регистрируется. Это приемник с непосредственным формированием изображения.

Системы получения изображения со сканированием рентгеновским пучком и приемником имеют важное преимущество, состоящее в том, что в них хорошо подавляется рассеяние. В этих системах один коллиматор располагается перед пациентом с целью ограничения первичного рентгеновского пучка до размеров, необходимых для работы приемника, а другой - за пациентом, чтобы уменьшить рассеяние. На рис.6 изображена линейная сканирующая система для получения цифрового изображения грудной клетки. Приемником в системе является полоска из оксисульфида гадолиния, считывание информации с которой ведется линейной матрицей из 1024 фотодиодов. Главным недостатком сканирующих систем является то, что большая часть полезной выходной мощности рентгеновской трубки теряется и что необходимы большие времена экспозиции (до 10 с).

Если требуется быстрый доступ к информации, полученной за длительный период времени, целесообразно применять оптические диски. Емкость памяти 12-дюймового оптического диска равна примерно 2 гигабайт, что соответствует 1900 изображениям размером 1024х1024 по 8 бит каждое (без сжатия данных). Для считывания с оптического диска может быть использовано автоматическое устройство съема, позволяющее обеспечить быстрый доступ к любому изображению. Возможность работы со всеми изображениями в цифровой форме весьма привлекательна, а системы, выполняющие это, называются системами хранения и передачи изображения (СПХИ или СХПИ).

Рис.6 Система линейного сканирования для цифровой рентгенографии грудной клетки

5.2 Области применения и преимущества цифровых систем

К преимуществам цифровых рентгенографических систем относятся следующие четыре фактора: цифровое отображение изображения; пониженная доза облучения; цифровая обработка изображений; цифровое хранение и улучшение качества изображений.

Рассмотрим первое преимущество, связанное с отображением цифровой информации. Разложение изображения по уровням яркости на экране становится в полной мере доступным для пользователя. Весь диапазон оптических яркостей может быть использован для отображения лишь одного участка изображения, что приводит к повышению контраста в интересующей области. В распоряжении оператора имеются алгоритмы для аналоговой обработки изображения с целью оптимального использования возможностей систем отображения.

Это свойство цифровой рентгенографии также дает возможность снизить лучевую нагрузку на пациента путем уменьшения количества рентгенограмм для получения диагностической информации (той же полезности).

Цифровое отображение при его компьютерной обработке позволяет извлечь количественную и качественную информацию и таким образом перейти от интуитивно-эмпирического способа изображения к объективно измеренному.

Существенным преимуществам цифровой рентгенографии перед экранно-пленочным процессом являются простота и скорость получения изображения. Изображение становится доступным анализу врачом-рентгенологом в момент окончания экспозиции.

Второе преимущество цифровой рентгенологии - возможность снижения дозы облучения. Если в обычной рентгенологии доза облучения зависит от чувствительности приемника изображения и динамического диапазона пленки, то в цифровой рентгенологии оба этих показателя могут оказаться несущественными. Снижения дозы можно достичь установкой экспозиции, при которой поддерживается требуемый уровень шума в изображении. Дальнейшее уменьшение дозы возможно путем подбора такой длины волны рентгеновского излучения, которая обеспечивала бы минимальную дозу при данном отношении сигнал/шум, а также путем ликвидации любых потерь контраста с помощью описанных выше методов отображения цифровых изображений.

Третье преимущество цифровой рентгенологии – это возможность цифровой обработки изображений. Рентгенолог должен выявить аномальные образования на осложненной фоном нормальной структуре биоткани. Он может не заметить мелких деталей в изображении, которые система разрешает, или пропустить слабоконтрастную структуру, видимую на фоне шумов изображения, из-за сложного строения окружающих (или сверхлежащих) тканей. Субстракционный метод в рентгенографии позволяет устранить большую часть паразитной фоновой структуры и тем самым увеличить вероятность выявления важных деталей на рентгенограмме. Компьютерную томографию можно рассматривать как частный случай метода субстракционной рентгенографии, в котором из обычных проекционных изображений устраняется информация о вышележащих структурах.

Особенная ценность применения цифровой рентгенографии заключается в возможности полного отказа от рентгеновской пленки и связанного с ней фотохимического процесса. Это делает рентгенологическое исследование экологически чище, а хранение информации в цифровом виде позволяет создать легкодоступные рентгеновские архивы. Новые количественные формы обработки информации открывают широкие возможности стандартизации получения изображений, приведения их к стандарту качества в момент получения и при отсроченных повторных исследованиях. Немаловажна открывающаяся возможность передачи изображения на любые расстояния при помощи средств компьютерных коммуникаций.

Приведенные соображения с достаточной наглядностью демонстрируют прогрессивность внедрения в практику цифровой рентгенографии, которая сможет перевести диагностическую рентгенологию на новый более высокий технологический уровень. Отказ от дорогостоящих расходных материалов обнаруживает и ее высокую экономическую эффективность, что в сочетании с возможностью уменьшения лучевых нагрузок на пациентов делает ее применение в практике особенно привлекательным.

Вывод

В этой работе представлены сведения об устройстве и работе компьютерной рентгеновской томографии, преимуществах и недостатках этого метода исследования органов и тканей. Также обращается внимание на преимущества цифровой компьютерной томографии над обычной, о её лучшей скорости и качестве при получении томограммы. Даны некоторые характеристики функциональных частей томографа.

Abstract

The present report is devoted to using x-rays in diagnostic systems. Description of x-rays apparatus and given some characteristics of such equipment is given.

Литература

1. Розенштраух Л.С. Невидимое стало зримым (успехи и проблемы лучевой диагностики). - М.: Знание, 1987.- 64 с.

2. Помозгов А.И., Терновой С.К., Бабий Я.С., Лепихин Н.М. Томография грудной клетки - К.:Здоровья,1992.- 288 с.

3. Верещагин Н.В., Брагина Л.К., Вавилов С.Б., Левина Г.Я. Компьютерная томография мозга - М.: Медицина,1986.-256 с.

4. Коновалов А.Н., Корниенко В.Н. Компьютерная томография в нейрохирургической клинике.- М.: Медицина,1988. - 346 с.

5. Физика визуализации изображений в медицине: В 2-х томах.

Т.1:Пер. с англ./Под ред. С. Уэбба.-М.: Мир,1991.- 408 с.

6. Антонов А.О., Антонов О.С.,Лыткин С.А.// Мед.техника.

7. Гребнев А.Л. Пропедевтика внутренних болезней - М.: Медицина, 2003

8. Линдербратен Л.Д., Королюк И.П. Медицинская радиология и рентгенология – М.: Медицина,1993

Источник: http://www.BestReferat.ru/referat-219214.html
Смотрите далее