Компьютерная томография

1. Компьютерная томография

2. Эволюция томографии

Рентгеновская
продольная томография легких
Компьютерная томография
легких

3.

Принцип компьютерной
томографии
Компьютерная томография (КТ) была изобретена английским
ученым Г. Хаунсфилдом в 1972 г.
Главным преимуществом данного метода является контрастное
разрешение, которое превышает характеристики проекционных
рентгеновских технологий и обусловлено, главным образом,
различиями в тканевых коэффициентах поглощения.
КТ фундаментально отличается от традиционной томографии. При
компьютерной томографии излучение направляется только на
тонкий слой тканей. Вследствие этого отсутствует наложение или
размывание структур, расположенных вне выбранных срезов.
Традиционное томографическое изображение, напротив, содержит
размытую информацию обо всех тканях, расположенных вне
изображенной плоскости.

4. Компьютерная томография

Достоинства и преимущества
Недостатки и
ограничения
Высокая разрешающая способность
Лучевая нагрузка
Ограничения
Короткое время выполнения
функциональных
исследований
Универсальность, стандартизация
Нет ограничений по тяжести
состояния, строению тела и наличию
инородных предметов
Высокая пропускная способность
Скрининг социально значимых
заболеваний
Применение
контрастных
средств

5. Создатели компьютерной томографии

Годфри Хаунсфилд
Алан М.Кормак
Нобелевские лауреаты за создание метода

6. История развития компьютерной томографии

• 1972 G. Hounsfild создал первый КТ (EMI).
• 1976 Первый в мире КТ для всего тела
• 1977 Первый КТ для головного мозга (НИИ неврологии)
• 1978 Первый КТ в СССР, ЦКБ, радиологический корпус
• 1979 G. Hounsfild и A. McCormac - Нобелевская премия.
• 1984 D.Boyd – создание электронно-лучевого томографа.
• 1989 Создание спиральных КТ (Toshiba, Siemens).
• 1993 Первый в России спиральный КТ, ЦКБ.
• 1998 Создание мультиспирального КТ
– 4 среза.
• 2002 Создание МСКТ
– 16 срезов.
• 2005 Создание МСКТ
– 64 среза.

7. Принцип компьютерной томографии

Метод КТ позволяет количественно анализировать степень поглощения
рентгеновского излучения различными тканями.
В компьютерных томографах рентгеновская трубка, связанная с системой
детекторов, вращается в аксиальной плоскости вокруг тела пациента.
Испускаемый трубкой рентгеновский пучок шириной в 1-10 мм, проходя
через исследуемый слой, ослабляется в разной степени для каждой точки.
Пропускаемый через пациента пучок рентгеновских лучей фиксируется
системой специальных детекторов, которые примерно в 100 раз
чувствительнее рентгеновской пленки. В качестве детекторов используются
либо кристаллы различных химических соединений (например, йодид
натрия), либо полые камеры, наполненные сжатым ксеноном.
Рентгеновские фотоны генерируют в детекторах электрические сигналы,
величина которых зависит от интенсивности достигшего детектора
первичного луча. Затем электрические сигналы поступают в систему сбора
данных компьютерного томографа, где обрабатываются процессором, и с
помощью специальных математических алгоритмов создается изображение
в аксиальной плоскости, которое воспроизводится на экране монитора. В
последующем полученные изображения можно реконструировать в
сагиттальной и фронтальной проекциях (мультипланарная реконструкция).

8. Коллимирование пучка рентгеновского излучения

Источник рентгеновского
излучения
Коллимирование пучка
рентгеновского излучения
Объект
Коллиматор
Детектор
Коллиматор

9. Схема первого КТ

R-трубка
Вода
Электроды
«EMI», G.Hounsfield, 1972

10. Первый КТ в мире (EMI,1972) Только для исследования головного мозга

11. Первый компьютерный томограф для исследования всего тела в СССР, ЦКБ, 1978 год

12. Спиральная КТ

В течение многих лет технические разработки в области КТ менялись,
и существует уже несколько поколений компьютерных томографов. В
основном технологические изменения были связаны с типом
конструкции системы "трубка-детектор".
В
конце
80-х
гг.
была
разработана
новая
модификация
томографирования, названная спиральной КТ, при которой в процессе
исследования с одновременным постоянным вращением системы
“трубка - детекторы" постоянно и линейно движется стол, т.е. имеется
спиралевидное движение веерообразного луча через тело пациента.
Спиральная КТ дает возможность исследовать анатомическую область
за один период задержки дыхания, а толщина реконструируемого
среза не связана с первично заданной шириной томограммы.
Получение тонких соприкасающихся срезов (плотно расположенных
по спирали) позволяет создавать трехмерные реконструкции. В
комбинации с внутривенным болюсным контрастированием и
субтракционной
обработкой
данных
можно
создавать
КТангиограммы, воспроизводящие изображения крупных сосудов.

13. Компьютерный томограф (ложемент и гентри с вариантами наклона)

14. Спиральный КТ

Наклон гентри
от -30° до +30°
Длина сканирования 100 см

15. Поколения КТ

Детекторы
Трубка
Трубка
1 поколение
2 поколение
3 поколение
4 поколение
Трубка
Детекторы
Детекторы
Классификация до 1996 года
Детекторы
Трубка

16.

Эволюция КТ
Электронно-лучевая КТ
Стандартная КТ
(1-4 поколения)
Спиральная КТ
Электронномультиспиральная КТ !?
Мультиспиральная
КТ
Объемная КТ с двумя Rтрубками

17. Мультиспиральная КТ

В последние годы стала использоваться мультиспиральная (мультисрезовая)
КТ, в основу которой положены принципы получения изображений как при
спиральной КТ, но за счет многорядных детекторов за полный оборот системы
"трубка-детекторы" можно воспроизводить более одного среза (в настоящий
момент от 2 до 64 изображений), что значительно увеличивает скорость
исследования. В связи с этим возможно проведение исследований сердца,
обследование большой анатомической области, например легких, тонкими
срезами на одной задержке дыхания, существенное улучшение качества
мультипланарных и трехмерных реконструкций.
Рентгеновская трубка
Получение от 2 до 256 срезов
за 1 оборот трубки (0,3-0,7 сек)
Несколько рядов детекторов

18. Мультиспиральная КТ с построением трехмерных изображений

600 срезов по 1 мм

19. КТ обследование

Исследование проводится следующим образом:
Вначале для планирования томографирования выполняется
продольное проекционное изображение ("топограмма", "scoutview") анатомической области. Топограмму получают путем
перемещения стола с находящимся на нем пациентом через пучок
лучей без вращения трубки или детекторов.
Далее выполняется томографирование. При этом трубка испускает
тонкий веерообразный пучок рентгеновских лучей, а стол с
пациентом остается неподвижным. Толщина томограмм (срезов)
зависит от степени коллимации рентгеновского пучка, например
от 1 до 10 мм. После сбора информации стол передвигается на
заданное расстояние и выполняется следующая томограмма
(шаговый режим КТ). При спиральном режиме сканирования стол
(ложемент) двигается через апертуру гентрии при одновременном
постоянном вращении рентгеновской трубки.

20. Топограмма и КТ позвоночника

Топограмма для
планирования
срезов
Аксиальные
томограммы

21. Топограмма и КТ легких

Топограмма для
планирования
срезов
Аксиальная томограмма легких

22. КТ изображение

Исследуемый срез ткани можно представить разделенным на
набор равных по объему элементов, так называемых вокселей.
Для расчета поглощения рентгеновских лучей каждым вокселем
необходимо измерить в нескольких проекциях регистрируемое
отдельным
детектором
ослабление.
Это
достигается
одновременным вращением рентгеновской трубки и массива
детекторов в плоскости среза.
В изображении среза ткани (томограмме) каждый воксель
представляется плоскостным элементом (пикселем), а размер и
расположение пикселя определяются размером и расположением
воксела в плоскости сканирования. В изображении на мониторе
каждому пикселю соответствует определенный оттенок серой
шкалы или яркости в зависимости от ослабления в вокселе, при
этом кость выглядит светлой, а жировая ткань - относительно
темной.

23. Визуализируемый срез ткани, разделенный на элементы объема – вокселы

Поглощение в каждом вокселе определяет яркость
(оттенок серой шкалы) соответствующего пиксела
на окончательном двухмерном изображении

24. Шкала Хаунсфилда

При
томографировании
тела
пациента
создается
карта
рентгеновских коэффициентов поглощения, которые выражаются
в единицах Houndsfield (HU), названных так по имени
изобретателя метода, где 0 HU соответствует уровню поглощения
дистиллированной ВОДЫ, а минус 1000 HU - сухого воздуха.
Коэффициент поглощения костной ткани - плюс 800-1000 HU. Эти
коэффициенты называются денситометрическими показателями, с
помощью которых определяют плотность тканей в любой точке
измеряемого слоя.
Денситометрические показатели вычисляются как результат
общего поглощения рентгеновских лучей в объемном элементе
(вокселе) среза КТ и являются суммой всех содержащихся в нем
коэффициентов поглощения различных тканей в области
измерения. Измерение плотностных показателей влияет на
диагностику заболеваний.

25. Шкала Хаунсфилда

Кортикальная
кость
Кальцификаты
Кровь
Серое вещество
Белое вещество
Вода
Вода
Воздух
Жир

26. Различные уровни «окна»

Отображаемый на экране диапазон шкалы Хаунсфилда
Костный режим
W=2000 H
Средостенный
режим
W=500 H
Легочный
режим
W=1400 H
Мягкотканный
режим
W=300 H

27. Мультипланарная реконструкция из аксиальных томограмм Головной мозг

Сагиттальная плоскость
Фронтальная
плоскость
Горизонтальная
плоскость

28. МСКТ одинаковое пространственное разрешение в 3 плоскостях

Деструкция легочной ткани

29. 3D реконструкция Кости черепа

30. Кости черепа (норма) 3D реконструкция

31. Внутривенное контрастирование

В связи с тем, что контрастность при КТ обусловлена, главным
образом, различиями в тканевых коэффициентах поглощения, для
увеличения
градиента
денситометрических
показателей
в
диагностических целях применяют методику внутривенного
усиления.
Для
этого
используются
водорастворимые
йодосодержащие контрастные препараты, которые вводятся
внутривенно струйно шприцем или болюсно (с высокой скоростью
и практически одномоментно) с помощью автоматического
инъектора. Методика внутривенного усиления позволяет с
большей точностью определять и дифференцировать объемные
образования.

32. КТ с контрастированием

Нажмите на изображение для запуска видео

33. МСКТ - проведение функциональных проб

Шейный отдел позвоночника
Разгибание
Сгибание

34. Функциональное исследование височно-нижнечелюстного сустава

Исследование с закрытым
ртом (20сек.)
Исследование с открытым
ртом (20сек.)

35. КТ головного мозга в норме

Гипофиз
Лобные
доли
Мост
Мозжечок
Белое
вещество
Таламус
Серое
вещество
Боковой
желудочек

36. Сосуды головного мозга

Передние
мозговые
артерии
Задняя
мозговая
артерия
Средняя
мозговая
артерия

37. КТ легких

Правый
главный
бронх
Трахея
Ветви
легочной
артерии
Главная
междолевая
щель

38. Реконструкция легких

Горизонтальная
междолевая
щель
Бифуркация
трахеи
Косая
междолевая
щель

39. МСКТ высокого разрешения

для оценки паренхимы легких при интерстициальных заболеваниях
Грибковое поражение легких
Нативное изображение
Алгоритм высокого разрешения

40. КТ: 3D реконструкция полого объекта - бифуркация трахеи

Очаг воспаления

41. МСКТ-флюороскопия

Пункция опухоли легкого под контролем КТ
Направление хода иглы
Нажмите на изображение для запуска видео

42. КТ сердца

Правый
желудочек
Правое
предсердие
Межжелудочковая
перегородка
Левый
желудочек
Луковица
аорты
Правая
легочная вена
Пищевод
Левое
предсердие
Нисходящая
аорта

43. МСКТ – коронарография

с внутривенным контрастированием
Нажмите на изображение для запуска видео

44. МСКТ-ангиография 3D реконструкция

Левая коронарная артерия

45. Коронарные артерии (норма)

Правая коронарная артерия
Левая коронарная артерия

46. Аорто- и маммарно-коронарные шунты

Шунт

47. Стентированные аорто-коронарные шунты

Стент
Стент

48. КТ печени

Желудок
Печень
Аорта
Селезенка
Нативное изображение
Нижняя полая
вена
Левая почка
Внутривенное усиление контрастом
– паренхиматозная фаза

49. Реконструкции печени

Печень
Верхняя брыжеечная
артерия
Правая почка
Толстая кишка
Желчный
пузырь
Мочевой
пузырь
Тонкая кишка

50. КТ почек

Лоханка
Ветви почечной
артерии
Нативное исследование
Паренхиматозная фаза
контрастирования

51. Реконструкции почек

Кортикальная фаза контрастирования
Корковое
вещество
Мозговое
вещество

52. 3D ангиография почек

Брюшная аорта
Чревный ствол
Почечная
артерия
Общая
подвздошная
артерия

53. Почечные артерии (норма)

3Д
(затененный объем)
MIP
(проекция макс.
интенсивности)
МПР
(мультипланарная
реконструкция)

54. МСКТ - урография

Лоханка
Чашечка
Мочеточник

55. МСКТ урография 3D реконструкция

56. МСКТ – трехмерная урография с виртуальной эндоскопией

Вид изнутри
(виртуальная эндоскопия)

57. Микционное исследование уретры

Исследование с мочеиспусканием после внутривенного введения
контрастного препарата или катетеризации мочевого пузыря
Мочевой
пузырь
Уретра
3D реконструкция
Мультипланарная
реконструкция
Виртуальная
цистоуретроскопия

58. Виртуальная МСКТ-колоноскопия

3D реконструкция толстой кишки,
заполненной воздухом
Нажмите на изображение для запуска видео

59. ПЭТ-КТ легких

Совмещение ПЭТ (позитронно-эмиссионная томография) и МСКТ
МСКТ легких
Двухсторонняя корневая
лимфаденопатия (метастазы)

60. Следствие эволюции КТ:

Урография
УЗИ
3
6
1
Вместо множества
методов – …
4
2
5
УЗДГ
Ангиография
Ангиография
Сцинтиграфия

61. Следствие эволюции КТ:

Сокращение сроков обследования пациентов
(замена принципа «от простого к сложному»
на «выполнение наиболее информативного метода»)
МСКТ