Рентгенологические методы исследования


Рентгенологические методы исследования
1. Понятие рентгеновского излучения
Рентгеновским излучением называют электромагнитные волны с длиной приблизительно от 80 до 10~5 нм. Наиболее длинноволновое рентгеновское излучение перекрывается коротковолновым ультрафиолетовым, коротковолновое - длинноволновым Y-излучением. По способу возбуждения рентгеновское излучение подразделяют на тормозное и характеристическое.
Наиболее распространенным источником рентгеновского излучения является рентгеновская трубка, которая представляет собой двухэлектродный вакуумный прибор. Подогревной катод испускает электроны. Анод, называемый часто антикатодом, имеет наклонную поверхность, для того чтобы направить возникающее рентгеновское излучение под углом к оси трубки. Анод изготовлен из хорошо теплопроводящего материала для отвода теплоты, образующейся при ударе электронов. Поверхность анода выполнена из тугоплавких материалов, имеющих большой порядковый номер атома в таблице Менделеева, например из вольфрама. В отдельных случаях анод специально охлаждают водой или маслом.
Для диагностических трубок важна точечность источника рентгеновских лучей, чего можно достигнуть, фокусируя электроны в одном месте антикатода. Поэтому конструктивно приходится учитывать две противоположные задачи: с одной стороны, электроны должны попадать на одно место анода, с другой стороны, чтобы не допустить перегрева, желательно распределение электронов по разным участкам анода. В качестве одного из интересных технических решений является рентгеновская, трубка с вращающимся анодом. В результате торможения электрона (или иной заряженной частицы) электростатическим полем атомного ядра и атомарных электронов вещества антикатода возникает тормозное рентгеновское излучение. Механизм его можно пояснить следующим образом. С движущимся электрическим зарядом связано магнитное поле, индукция которого зависит от скорости электрона. При торможении уменьшается магнитная индукция и в соответствии с теорией Максвелла появляется электромагнитная волна.
При торможении электронов лишь часть энергии идет на создание фотона рентгеновского излучения, другая часть расходуется на нагревание анода. Так как соотношение между этими частями случайно, то при торможении большого количества электронов образуется непрерывный спектр рентгеновского излучения. В связи с этим тормозное излучение называют также и сплошным.
В каждом из спектров наиболее коротковолновое тормозное излучение возникает тогда, когда энергия, приобретенная электроном в ускоряющем поле, полностью переходит в энергию фотона.
Коротковолновое рентгеновское излучение, обычно, обладает большей проникающей способностью, чем длинноволновое, и называется жестким, а длинноволновое - мягким. Увеличивая напряжение на рентгеновской трубке, изменяют спектральный состав излучения. Если увеличить температуру накала катода, то возрастут эмиссия электронов и сила тока в трубке. Это приведет к увеличению числа фотонов рентгеновского излучения, испускаемых каждую секунду. Спектральный состав его не изменится. Увеличивая напряжение на рентгеновской трубке, можно заметить на фоне сплошного спектра появление линейчатого, который соответствует характеристическому рентгеновскому излучению. Он возникает вследствие того, что ускоренные электроны проникают вглубь атома и из внутренних слоев выбивают электроны. На свободные места переходят электроны с верхних уровней, в результате высвечиваются фотоны характеристического излучения. В отличие от оптических спектров характеристические рентгеновские спектры разных атомов однотипны. Однотипность этих спектров обусловлена тем, что внутренние слои у разных атомов одинаковы и отличаются лишь энергетически, так как силовое воздействие со стороны ядра увеличивается по мере возрастания порядкового номера элемента. Это обстоятельство приводит к тому, что характеристические спектры сдвигаются в сторону больших частот с увеличением заряда ядра. Такая закономерность известна как закон Мозли.
Есть еще одна разница между оптическими и рентгеновскими спектрами. Характеристический рентгеновский спектр атома не зависит от химического соединения, в которое этот атом входит. Так, например, рентгеновский спектр атома кислорода одинаков для О, О2 и Н2О, в то время как оптические спектры этих соединений существенно различны. Эта особенность рентгеновского спектра атома послужила основанием и для названия характеристическое.
Характеристическое излучение возникает всегда при наличии свободного места во внутренних слоях атома независимо от причины, которая его вызвала. Так, например, характеристическое излучение сопровождает один из видов радиоактивного распада, который заключается в захвате ядром электрона с внутреннего слоя.
Регистрация и использование рентгеновского излучения, а также воздействие его на биологические объекты определяются первичными процессами взаимодействия рентгеновского фотона с электронами атомов и молекул вещества.
В зависимости от соотношения энергии фотона и энергии ионизации имеют место три главных процесса
1.Когерентное (классическое) рассеяние. Рассеяние длинноволнового рентгеновского излучения происходит в основном без изменения длины волны, и его называют когерентным. Оно возникает если энергия фотона меньше энергии ионизации. Так как в этом случае энергия фотона рентгеновского излучения и атома не изменяется, то когерентное рассеяние само по себе не вызывает биологического действия. Однако при создании защиты от рентгеновского излучения следует учитывать возможность изменения направления первичного пучка. Этот вид взаимодействия имеет значение для рентгенструктурного анализа.
2.Некогерентное рассеяние (эффект Комптона). В 1922 г А.Х. Комптон, наблюдая рассеяние жестких рентгеновских лучей, обнаружил уменьшение проникающей способности рассеянного пучка по сравнению с падающим. Это означало, что длина волны рассеянного рентгеновского излучения больше, чем падающего. Рассеяние рентгеновского излучения с изменением длины волны называют некогерентным, а само явление - эффектом Комптона. Он возникает, если энергия фотона рентгеновского излучения больше энергии ионизации. Это явление обусловлено тем, что при взаимодействии с атомом энергия фотона расходуется на образование нового рассеянного фотона рентгеновского излучения, на отрыв электрона от атома (энергия ионизации А) и сообщение электрону кинетической энергии.
Существенно, что в этом явлении наряду с вторичным рентгеновским излучением (энергия hv' фотона) появляются электроны отдачи (кинетическая энергия £к электрона). Атомы или молекулы при этом становятся ионами.
3.Фотоэффект. При фотоэффекте рентгеновское излучение поглощается атомом, в результате чего вылетает электрон, а атом ионизируется (фотоионизация). Если энергия фотона недостаточна для ионизации, то фотоэффект может проявляться в возбуждении атомов без вылета электронов.
Перечислим некоторые процессы, наблюдаемые при действии рентгеновского излучения на вещество.
1.Рентгенолюминесценция – свечение ряда веществ при рентгеновском облучении. Такое свечение платиносинеродистого бария позволило Рентгену открыть лучи. Это явление используют для создания специальных светящихся экранов с целью визуального наблюдения рентгеновского излучения, иногда для усиления действия рентгеновских лучей на фотопластинку.
2.Известно химическое действие рентгеновского излучения, например образование перекиси водорода в воде. Практически важный пример - воздействие на фотопластинку, что позволяет фиксировать такие лучи.
3.Ионизирующее действие проявляется в увеличении электропроводимости под воздействием рентгеновских лучей. Это свойство используют в дозиметрии для количественной оценки действия этого вида излучения.
Одно из наиболее важных медицинских применений рентгеновского излучения - просвечивание внутренних органов с диагностической целью (рентгенодиагностика).
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. 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.
Типичная рентгеновская диагностическая система состоит из рентгеновского излучателя (трубки), объекта исследования (пациента), преобразователя изображения и врача-рентгенолога.
Для диагностики используют фотоны с энергией порядка 60—120 кэВ. При этой энергии массовый коэффициент ослабления в основном определяется фотоэффектом. Его значение обратно пропорционально третьей степени энергии фотона (пропорционально X3), в чем проявляется большая проникающая способность жесткого излучения и пропорционально третьей степени атомного номера вещества-поглотителя. Поглощение рентгеновских лучей почти не зависит от того, в каком соединении атом представлен в веществе, поэтому можно легко сравнить массовые коэффициенты ослабления кости, мягкой ткани или воды. Существенное различие поглощения рентгеновского излучения разными тканями позволяет в теневой проекции видеть изображения внутренних органов тела человека.
Современная рентгенодиагностическая установка представляет собой сложное техническое устройство. Оно насыщено элементами телеавтоматики, электроники, электронно-вычислительной техники. Многоступенчатая система защиты обеспечивает радиационную и электрическую безопасность персонала и больных.
Рентгенодиагностические аппараты принято делить на универсальные, позволяющие производить рентгеновское просвечивание и рентгеновские снимки всех частей тела, и аппараты специального назначения. Последние предназначены для выполнения рентгенологических исследований в неврологии, челюстно-лицевой хирургии и стоматологии, маммологии, урологии, ангиологии. Созданы также специальные аппараты для исследования детей, для массовых проверочных исследований (флюорографы), для исследований в операционных. Для рентгеноскопии и рентгенографии больных в палатах и реанимационном отделении применяют передвижные рентгеновские установки.
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. Чем сильнее поглощает исследуемый орган излучение, тем интенсивнее тень, которую он отбрасывает на рентгеновский флюоресцентный экран. И, наоборот, чем больше лучей пройдет через орган, тем слабее его тень на экране.
Для того чтобы получить дифференцированное изображение тканей, примерно одинаково поглощающих излучение, применяют искусственное контрастирование. С этой целью в организм вводят вещества, которые поглощают рентгеновское излучение сильнее или, наоборот, слабее, чем мягкие ткани, и тем самым создают достаточный контраст по отношению к исследуемым органам. Вещества, задерживающие излучение сильнее, чем мягкие ткани, называют рентгенопозитивными. Они созданы на основе тяжелых элементов — бария или йода. В качестве же рентгенонегативных веществ используют газы: закись азота, углекислый газ, кислород, воздух. Основные требования к рентгеноконтрастным веществам очевидны: их максимальная безвредность (низкая токсичность), быстрое выведение из организма.
Существуют два принципиально различных способа контрастирования органов. Один из них заключается в прямом (механическом) введении контрастного вещества в полость органа — в пищевод, желудок, кишечник, в слезные или слюнные протоки, желчные пути, мочевые пути, в полость матки, бронхи, кровеносные и лимфатические сосуды. В других случаях контрастное вещество вводят в полость или клетчаточное пространство, окружающее исследуемый орган (например, в забрюшинную клетчатку, окружающую почки и надпочечники), или путем пункции - в паренхиму органа.
Второй способ контрастирования основан на способности некоторых органов поглощать из крови введенное в организм вещество, концентрировать и выделять его. Этот принцип — концентрации и элиминации — используют при рентгенологическом контрастировании выделительной системы и желчных путей.
В некоторых случаях рентгенологическое исследование проводят одновременно с двумя рентгеноконтрастными средствами. Наиболее часто таким приемом пользуются в гастроэнтерологии, производя так называемое двойное контрастирование желудка или кишки: в исследуемую часть пищеварительного канала вводят водную взвесь сульфата бария и воздух.
Можно выделить 5 типов приемников рентгеновского излучения: 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).
2. Рентгенография (рентгеновская съемка)
Рентгенография — способ рентгенологического исследования, при котором изображение объекта получают на рентгеновской пленке путем ее прямого экспонирования пучком излучения.
Пленочную рентгенографию выполняют либо на универсальном рентгеновском аппарате, либо на специальном штативе, предназначенном только для съемки. Пациент располагается между рентгеновской трубкой и пленкой. Исследуемую часть тела максимально приближают к кассете. Это необходимо, чтобы избежать значительного увеличения изображения из-за расходящегося характера пучка рентгеновского излучения. Кроме того, это обеспечивает необходимую резкость изображения. Рентгеновскую трубку устанавливают в таком положении, чтобы центральный пучок проходил через центр снимаемой части тела и перпендикулярно к пленке. Исследуемый отдел тела обнажают и фиксируют специальными приспособлениями. Все остальные части тела покрывают защитными экранами (например, просвинцованной резиной) для снижения лучевой нагрузки. Рентгенографию можно производить в вертикальном, горизонтальном и наклонном положении больного, а также в положении на боку. Съемка в разных положениях позволяет судить о смещаемости органов и выявлять некоторые важные диагностические признаки, например растекание жидкости в плевральной полости или уровни жидкости в петлях кишечника.
Снимок, на котором изображена часть тела (голова, таз и др.) или весь орган (легкие, желудок), называют обзорным. Снимки, на которых получают изображение интересующей врача части органа в оптимальной проекции, наиболее выгодной для исследования той или иной детали, именуют прицельными. Их нередко производит сам врач под контролем просвечивания. Снимки могут быть одиночными или серийными. Серия может состоять из 2—3 рентгенограмм, на которых зафиксированы разные состояния органа (например, перистальтика желудка). Но чаще под серийной рентгенографией понимают изготовление нескольких рентгенограмм в течение одного исследования и обычно за короткий промежуток времени. Например, при артериографии производят с помощью специального устройства — сериографа — до 6—8 снимков в секунду.
Среди вариантов рентгенографии заслуживает упоминания съемка с прямым увеличением изображения. Увеличения достигают тем, что рентгеновскую кассету отодвигают от объекта съемки. В результате на рентгенограмме получается изображение мелких деталей, неразличимых на обычных снимках. Эту технологию можно использовать только при наличии специальных рентгеновских трубок, имеющих очень малые размеры фокусного пятна — порядка 0,1 — 0,3 мм2. Для изучения костно-суставной системы оптимальным считается увеличение изображения в 5—7 раз.
На рентгенограммах можно получить изображение любой части тела. Некоторые органы хорошо различимы на снимках благодаря условиям естественной контрастности (кости, сердце, легкие). Другие органы достаточно четко отображаются только после их искусственного контрастирования (бронхи, сосуды, полости сердца, желчные протоки, желудок, кишки и пр.). В любом случае рентгенологическая картина формируется из светлых и темных участков. Почернение рентгеновской пленки, как и фотопленки, происходит вследствие восстановления металлического серебра в ее экспонированном эмульсионном слое. Для этого пленку подвергают химической и физической обработке: ее проявляют, фиксируют, промывают и сушат. В современных рентгеновских кабинетах весь процесс полностью автоматизирован благодаря наличию проявочных машин. Применение микропроцессорной техники, высокой температуры и быстродействующих реактивов позволяет сократить время получения рентгенограммы до 1 —1,5 мин.
Следует помнить, что рентгеновский снимок по отношению к изображению, видимому на флюоресцентном экране при просвечивании, является негативом. Поэтому прозрачные участки на рентгенограмме называют темными («затемнениями»), а темные — светлыми («просветлениями»). Но главная особенность рентгенограммы заключается в другом. Каждый луч на своем пути через тело человека пересекает не одну, а громадное количество точек, расположенных как на поверхности, так и в глубине тканей. Следовательно, каждой точке на снимке соответствует множество действительных точек объекта, которые проецируются друг на друга. Рентгеновское изображение является суммационным, плоскостным. Это обстоятельство приводит к потере изображения многих элементов объекта, поскольку изображение одних деталей накладывается на тень других. Отсюда вытекает основное правило рентгенологического исследования: исследование любой части тела (органа) должно быть произведено как минимум в двух взаимно перпендикулярных проекциях — прямой и боковой. Дополнительно к ним могут понадобиться снимки в косых и аксиальных (осевых) проекциях.
Рентгенограммы изучают в соответствии с общей схемой анализа лучевых изображений.
Метод рентгенографии применяют повсеместно. Он доступен для всех лечебных учреждений, прост и необременителен для пациента. Снимки можно производить в стационарном рентгеновском кабинете, в палате, в операционной, в реанимационном отделении. При правильном выборе технических условий на снимке отображаются мелкие анатомические детали. Рентгенограмма является документом, который может храниться продолжительное время, использоваться для сопоставления с повторными рентгенограммами и предъявляться для обсуждения неограниченному числу специалистов.
Показания к рентгенографии весьма широки, но в каждом отдельном случае должны быть обоснованы, так как рентгенологическое исследование сопряжено с лучевой нагрузкой. Относительными противопоказаниями служат крайне тяжелое или сильно возбужденное состояние больного, а также острые состояния, требующие экстренной хирургической помощи (например, кровотечение из крупного сосуда, открытый пневмоторакс).
3. ЭлектрорентгенографияЭлектрорентгенография — метод получения рентгеновского изображения на полупроводниковых пластинах с последующим перенесением его на бумагу.
Электрорентгенографический процесс включает в себя следующие этапы: зарядка пластины, ее экспонирование, проявление, перенос изображения, фиксация изображения.
Зарядка пластины. Металлическую пластину, покрытую селеновым полупроводниковым слоем, помещают в зарядное устройство электрорентгенографа. В нем полупроводниковому слою сообщается электростатический заряд, который может сохраняться в течение 10 мин.
Экспонирование. Рентгенологическое исследование проводят так же, как при обычной рентгенографии, только вместо кассеты с пленкой используют кассету с пластиной. Под влиянием рентгеновского облучения сопротивление полупроводникового слоя уменьшается, он частично теряет свой заряд. Но в разных местах пластины заряд меняется не одинаково, а пропорционально количеству попадающих на них рентгеновских квантов. На пластине создается скрытое электростатическое изображение.
Проявление. Электростатическое изображение проявляется путем напыления на пластину темного порошка (тонера). Отрицательно заряженные частицы порошка притягиваются к тем участкам селенового слоя, которые сохранили положительный заряд, причем в степени, пропорциональной величине заряда.
Перенос и фиксация изображения. В электроретинографе изображение с пластины коронным разрядом переносится на бумагу (чаще всего используют писчую бумагу) и фиксируется в парах закрепителя. Пластина после очищения от порошка вновь пригодна для употребления.
Электрорентгенографическое изображение отличается от пленочного двумя главными особенностями. Первая заключается в его большой фотографической широте - на электрорентгенограмме хорошо отображаются как плотные образования, в частности кости, так и мягкие ткани. При пленочной рентгенографии добиться этого значительно труднее. Вторая особенность - феномен подчеркивания контуров. На границе тканей разной плотности они кажутся как бы подрисованными.
Положительными сторонами электрорентгенографии являются: 1) экономичность (дешевая бумага, на 1000 и более снимков); 2) быстрота получения изображения - всего 2,5-3 мин; 3) все исследование осуществляется в незатемненном помещении; 4) «сухой» характер получения изображения (поэтому за рубежом электрорентгенографию называют ксерорадиографией - от греч. xeros — сухой); 5) хранение электрорентгенограмм намного проще, чем рентгеновских пленок.Вместе с тем необходимо отметить, что чувствительность электрорентгенографической пластины значительно (в 1,5-2 раза) уступает чувствительности комбинации пленка - усиливающие экраны, применяемой в обычной рентгенографии. Следовательно, при съемке приходится увеличивать экспозицию, что сопровождается возрастанием лучевой нагрузки. Поэтому электрорентгенографию не применяют в педиатрической практике. Кроме того, на электрорентгенограммах довольно часто возникают артефакты (пятна, полосы). С учетом сказанного, основным показанием для ее применения является неотложное рентгенологическое исследование конечностей.
Рентгеноскопия (рентгеновское просвечивание)
Рентгеноскопия — метод рентгенологического исследования, при котором изображение объекта получают на светящемся (флюоресцентном) экране. Экран представляет собой картон, покрытый особым химическим составом. Этот состав под влиянием рентгеновского излучения начинает светиться. Интенсивность свечения в каждой точке экрана пропорциональна количеству попавших на него рентгеновских квантов. Со стороны, обращенной к врачу, экран покрыт свинцовым стеклом, предохраняющим врача от прямого воздействия рентгеновского излучения.
Флюоресцентный экран светится слабо. Поэтому рентгеноскопию выполняют в затемненном помещении. Врач должен в течение 10—15 мин привыкать (адаптироваться) к темноте, чтобы различить малоинтенсивное изображение. Сетчатка человеческого глаза содержит два типа зрительных клеток — колбочки и палочки. Колбочки обеспечивают восприятие цветных изображений, тогда как палочки — механизм сумеречного зрения. Можно фигурально сказать, что рентгенолог при обычном просвечивании работает «палочками».
У рентгеноскопии много достоинств. Она легковыполнима, общедоступна, экономична. Ее можно произвести в рентгеновском кабинете, в перевязочной, в палате (с помощью передвижного рентгеновского аппарата). Рентгеноскопия позволяет изучать перемещения органов при изменении положения тела, сокращения и расслабления сердца и пульсацию сосудов, дыхательные движения диафрагмы, перистальтику желудка и кишок. Каждый орган нетрудно исследовать в разных проекциях, со всех сторон. Подобный способ исследования рентгенологи называют многоосевым, или методом вращения больного за экраном. Рентгеноскопию используют для выбора наилучшей проекции для рентгенографии с целью выполнения так называемых прицельных снимков.
Однако у обычной рентгеноскопии есть слабые стороны. Она связана с более высокой лучевой нагрузкой, чем рентгенография. Она требует затемнения кабинета и тщательной темновой адаптации врача. После нее не остается документа (снимка), который мог бы храниться и был бы пригоден для повторного рассмотрения. Но самое главное в другом: на экране для просвечивания мелкие детали изображения не удается различить. Это неудивительно: примите во внимание, что яркость свечения хорошего негатоскопа в 30 000 раз больше, чем флюоресцентного экрана при рентгеноскопии. В силу высокой лучевой нагрузки и низкой разрешающей способности рентгеноскопию не разрешается применять для проверочных исследований здоровых людей.
Все отмеченные недостатки обычной рентгеноскопии в известной степени устраняются в том случае, если в рентгенодиагностическую систему введен усилитель рентгеновского изображения (УРИ). Плоский УРИ типа «Круиз» повышает яркость свечения экрана в 100 раз. А УРИ, включающий в себя телевизионную систему, обеспечивает усиление в несколько тысяч раз и позволяет заменить обычную рентгеноскопию рентгенотелевизионным просвечиванием.
4. Рентгенотелевизионное просвечивание
Рентгенотелевизионное просвечивание — современный вид рентгеноскопии. Оно выполняется с помощью усилителя рентгеновского изображения (УРИ), в состав которого входят рентгеновский электронно-оптический преобразователь (РЭОП) и замкнутая телевизионная система.
РЭОП представляет собой вакуумную колбу, внутри которой, с одной стороны, имеется рентгеновский флюоресцентный экран, а с противоположной - катодолюминесцентный экран. Между ними приложено электрическое ускоряющее поле с разницей потенциалов около 25 кВ. Возникающий при просвечивании световой образ на флюоресцентном экране превращается на фотокатоде в поток электронов. Под действием ускоряющего поля и в результате фокусировки (повышения плотности потока) энергия электронов значительно возрастает - в несколько тысяч раз. Попадая на катодолюминесцентный экран, электронный поток создает на нем видимое, аналогичное исходному, но очень яркое изображение.
Это изображение через систему зеркал и линз передается на передающую телевизионную трубку — видикон. Возникающие в ней электрические сигналы поступают для обработки в блок телевизионного канала, а затем — на экран видеоконтрольного устройства или, проще говоря, на экран телевизора. При необходимости изображение может фиксироваться с помощью видеомагнитофона.
Таким образом, в УРИ осуществляется такая цепочка преобразования образа исследуемого объекта: рентгеновский - световой - электронный (на этом этапе происходит усиление сигнала) - вновь световой - электронный (здесь возможно исправление некоторых характеристик образа) - вновь световой.
Рентгеновское изображение на телевизионном экране, как и обычное телевизионное изображение, можно рассматривать при видимом свете. Благодаря УРИ рентгенологи совершили скачок из царства темноты в царство света. Как остроумно заметил один ученый, «темное прошлое рентгенологии позади». А ведь в течение многих десятилетий рентгенологи могли считать своим лозунгом слова, начертанные на гербе Дон-Кихота: «Post tenebras spero lucem» («После тьмы надеюсь на свет»).
Рентгенотелевизионное просвечивание не требует темновой адаптации врача. Лучевая нагрузка на персонал и пациента при нем значительно меньше, чем при обычной рентгеноскопии. На экране телевизора заметны детали, которые при рентгеноскопии не улавливаются. По телевизионному тракту рентгеновское изображение может быть передано на другие мониторы (в комнату управления, в учебную аудиторию, в кабинет консультанта и т. д.). Телевизионная техника обеспечивает возможность видеозаписи всех этапов исследования.
С помощью зеркал и линз рентгеновское изображение из рентгеновского электронно-оптического преобразователя может быть введено в кинокамеру. Такое рентгенологическое исследование носит название рентгенокинематографии. Это изображение может быть направлено также в фотокамеру. Получающиеся при этом снимки, имеющие небольшие — 70X70 или 100Х 100 мм — размеры и выполненные на рентгеновской пленке, носят название фоторентгенограмм (УРИ-флюорограмм). Они более экономичны, чем обычные рентгенограммы. Кроме того, при их выполнении меньше лучевая нагрузка на больного. Еще одно преимущество состоит в возможности скоростной съемки — до 6 кадров в секунду.
5. Флюорография
Флюорография - метод рентгенологического исследования, заключающийся в фотографировании изображения с рентгеновского флюоресцентного экрана или экрана электронно-оптического преобразователя на фотопленку небольшого формата.
При наиболее распространенном способе флюорографии уменьшенные рентгеновские снимки - флюорограммы получают на специальном рентгеновском аппарате - флюорографе. В этом аппарате имеется флюоресцентный экран и механизм автоматического перемещения рулонной пленки. Фотографирование изображения осуществляется посредством фотокамеры на эту рулонную пленку с размером кадра 70X70 или 100Х 100 мм.
При другом способе флюорографии, уже упомянутом в предыдущем параграфе, фотосъемку производят на пленки того же формата прямо с экрана электронно-оптического преобразователя. Этот способ исследования называют УРИ-флюорографией. Методика особенно выгодна при исследовании пищевода, желудка и кишечника, так как обеспечивает быстрый переход от просвечивания к съемке.
На флюорограммах детали изображения фиксируются лучше, чем при рентгеноскопии или рентгенотелевизионном просвечивании, но несколько хуже (на 4-5%) по сравнению с обычными рентгенограммами. В поликлиниках и стационарах более дорогую рентгенографию, особенно при повторных контрольных исследованиях. Такое рентгенологическое исследование называют диагностической флюорографией. Основным назначением флюорографии в нашей стране является проведение массовых проверочных рентгенологических исследований, главным образом для выявления скрыто протекающих поражений легких. Такую флюорографию называют проверочной или профилактической. Она является способом отбора из популяции лиц с подозрением на заболевание, а также способом диспансерного наблюдения за людьми с неактивными и остаточными туберкулезными изменениями в легких, пневмосклерозами и т. д.
Для проверочных исследований применяют флюорографы стационарного и передвижного типа. Первые размещают в поликлиниках, медико-санитарных частях, диспансерах, больницах. Передвижные флюорографы монтируют на автомобильных шасси или в железнодорожных вагонах. Съемку и в тех и в других флюорографах производят на рулонную пленку, которую затем проявляют в специальных бачках. Ввиду малого формата кадра флюорография значительно дешевле рентгенографии. Ее повсеместное использование означает существенную экономию средств медицинской службы. Для исследования пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки созданы специальные гастрофлюорографы.
Готовые флюорограммы рассматривают на специальном фонаре - флюороскопе, который увеличивает изображение. Из общего контингента обследованных отбирают лиц, у которых по флюорограммам заподозрены патологические изменения. Их направляют для дополнительного обследования, которое проводят на рентгенодиагностических установках с применением всех необходимых рентгенологических методов исследования.
Важные достоинства флюорографии — это возможность обследования большого числа лиц в течение короткого времени (высокая пропускная способность), экономичность, удобство хранения флюорограмм. Сопоставление флюорограмм, произведенных при очередном проверочном обследовании, с флюорограммами предыдущих лет позволяет рано выявлять минимальные патологические изменения в органах. Этот прием получил название ретроспективного анализа флюорограмм.
Наиболее эффективным оказалось применение флюорографии для выявления скрыто протекающих заболеваний легких, в первую очередь туберкулеза и рака. Периодичность проверочных обследований определяют с учетом возраста людей, характера их трудовой деятельности, местных эпидемиологических условий.
6. Дигитальная (цифровая) рентгенография
Описанные выше системы получения рентгеновского изображения относятся к так называемой обычной, или конвенциональной, рентгенологии. Но в семействе этих систем быстро растет и развивается новый ребенок. Это - дигитальные (цифровые) способы получения изображений (от англ. digit — цифра). Во всех дигитальных устройствах изображение строится в принципе одинаково. Каждая «дигитальная» картинка состоит из множества отдельных точек. Каждой точке изображения приписывается число, которое соответствует интенсивности ее свечения (ее «серости»). Степень яркости точки определяют в специальном приборе - аналого-цифровом преобразователе (АЦП). Как правило, число пикселей в одном ряду равно 32, 64, 128, 256, 512 или 1024, причем по ширине и высоте матрицы количество их равно. При величине матрицы 512 X 512 дигитальная картинка состоит из 262 144 отдельных точек.
Рентгеновское изображение, полученное в телевизионной камере, поступает после преобразования в усилителе на АЦП. В нем электрический сигнал, несущий информацию о рентгеновском изображении, превращается в череду цифр. Таким образом, создается цифровой образ - цифровое кодирование сигналов. Цифровая информация поступает затем в компьютер, где обрабатывается по заранее составленным программам. Программу выбирает врач, исходя из задач исследования. При переводе аналогового изображения в цифровое происходит, конечно, некоторая потеря информации. Но она компенсируется возможностями компьютерной обработки. С помощью компьютера можно улучшить качество изображения: повысить его контрастность, очистить его от помех, выделить в нем интересующие врача детали или контуры. Например, созданное фирмой Сименс устройство «Политрон» с матрицей 1024 X 1024 позволяет добиться отношения «сигнал — шум», равного 6000:1. Это обеспечивает выполнение не только рентгенографии, но и рентгеноскопии с высоким качеством изображения. В компьютере можно сложить изображения или вычесть одно из другого.
Чтобы цифровую информацию превратить в изображение на телевизионном экране или пленке, необходим цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Его функция противоположна АЦП. Цифровой образ, «упрятанный» в компьютере, он трансформирует в аналоговое, видимое (осуществляет декодирование).
У дигитальной рентгенографии большое будущее. Есть основания полагать, что она постепенно будет вытеснять обычную рентгенографию. Она не требует дорогостоящей рентгеновской пленки и фотопроцесса, отличается быстродействием. Она позволяет после окончания исследования производить дальнейшую (апостериорную) обработку изображения и передачу его на расстояние. Весьма удобно хранение информации на магнитных носителях (диски, ленты).
Большой интерес вызывает люминесцентная дигитальная рентгенография, основанная на использовании запоминающего изображения люминесцентного экрана. Во время рентгеновской экспозиции изображение записывается на такой пластине, а затем считывается с нее с помощью гелий-неонового лазера и записывается в цифровой форме. Лучевая нагрузка по сравнению с обычной рентгенографией уменьшается в 10 и более раз. Разрабатываются и другие способы дигитальной рентгенографии (например, снятие электрических сигналов с экспонированной селеновой пластины без обработки ее в электрорентгенографе).

Методы диагностики онкологических болезнейПрименение разнообразных методов диагностики необходимо для выявления опухолевого процесса, определении его стадии и выбора тактики лечения больных, страдающих онкологическими заболеваниями. Во многих случаях для дифференциальной диагностики необходимо провести несколько исследований, используя различные методы. При планировании исследования прежде всего необходимо учитывать индивидуальные особенности пациента и особенности течения заболевания, а также знать принципы, возможности и ограничения каждого из методов, чтобы обеспечить максимально эффективную диагностику и лечение. Поэтому выбор метода диагностики и тактики исследования является одним из основных компонентов лечения онкологических пациентов, а анализ результатов кроме ответа на вопрос о наличии опухоли должен способствовать получению информации о типе опухоли, стадии опухолевого процесса и о вовлечении в патологический процесс смежных с пораженным органом анатомических структур. Для квалифицированного и эффективного исследования с применением методов диагностики, а значит и успешного лечения онкологических больных, необходимо тесное взаимодействие онкологов, врачей-рентгенологов, радиологов, лаборантов, гистологов, иммунологов, врачей функциональной диагностики и др.
Консультация врача
Первым существенным этапом в распознавании злокачественной опухоли является консультация врача, который проводит осмотр больного, выясняет историю развития заболевания, изменение его проявлений в течение времени (анамнез).
При опросе выявляется давность заболевания (появление первичных симптомов опухоли), динамика роста опухоли. Эти данные помогают распознавать визуальные формы рака: нижней губы, кожи, слизистой оболочки полости рта, опухоли мягких тканей, молочной железы. Опухоли же внутренних органов четких симптомов начала патологического роста обычно не имеют. Злокачественный рост в них чаще начинается на фоне хронического воспалительного процесса, без ярких симптомов. Уже образовавшаяся злокачественная опухоль в I и II стадии роста чаще всего безболезненна, без ярко выраженной симптоматики. Но тщательно собранный анамнез позволяет и в этих случаях заподозрить начало злокачественного новообразования. Академик А. И. Савицкий описал ряд малых неспецифических симптомов - "синдром малых признаков", одновременное наличие которых у больного является специфическим для злокачественной опухоли. Это:
1) немотивированная слабость, быстрая утомляемость,
2) похудание,
3) анемизация (малокровие, проявляющееся бледностью),
4) психическая депрессия.
В зависимости от локализации процесса в дополнение к перечисленным признакам появляются другие характерные признаки. Например, при раке бронхов - сухой надсадный кашель, повторные атипичные пневмонии; при раке прямой кишки - чувство неполного ее опорожнения, ложные позывы и т. д.
Онкологи, принимающие первичного больного, придают большое значение тщательности сбора анамнеза. Многие из них разъясняют больным знамение анамнеза в постановке диагноза и вспомнить все изменения в состоянии функций организма в последнее время. Однако, как и при других заболеваниях, анамнез дает только ориентировочные данные и может направить внимание на какой-то орган, где подозревается опухолевый процесс.
При осмотре больного врач исследует опухоль или область предполагаемой локализации ее; состояние регионарных и отдаленных лимфатических узлов (шейные, подмышечные, паховые). При опухоли кожи, губы, языка осмотр пораженного участка производится с помощью лупы. При подозрении на опухоль органов брюшной полости обследуются лимфатические узлы малого таза. У женщин обязательно необходимо проводить обследование per vaginum (через влагалище) и per rectum (через прямую кишку), у мужчин - per rectum. Эти исследования врач-онколог может провести самостоятельно или направить больного к специалисту гинекологу или урологу.
Рентгенологические методы
Рентгенографические обследование - является основным методом распознавания при опухолях легких, желудка, толстой кишки. Поэтому этот метод применяется при обследовании онкологических больных. Современная рентгенология широко применяет томографическое (послойное) исследование и с контрастированием органа. За последние годы значительно расширилось применение специальных методов исследования, таких как ангиография, бронхография, повышающих эффективность диагностических исследований, выполняемых в основном в стационаре. Флюорография, в особенности крупнокадровая, играет большую роль в профилактических осмотрах населения.
Рентгенологическое обследование является одним из основных, проводимых с профилактической целью. Каждый взрослый человек должен проходить профилактические осмотры и рентгенографию легких не реже одного раза в год.
Маммография - это специальное рентгеновское обследование молочной железы с использованием небольшой дозы рентгеновских лучей. Маммография помогает обнаружить в ткани железы уплотнения, которые трудно определить ощупыванием, а также другие изменения, которые могут указывать на возможное развитие опухоли ещё до того, как что-либо вообще можно прощупать. Снимки выполняются при некотором сдавлении молочной железы. Это делается для того, чтобы уменьшить дозу облучения и получить снимки более высокого качества. Обычно проводится по два снимка каждой железы. В ряде случаев проводятся дополнительные снимки.
Обследование лучше проводить на 7й - 10й день от первого дня менструального цикла, когда грудь менее болезненна. Женщинам в менопаузе маммография выполняется в любое удобное время. Как правило, рекомендуется, чтобы каждая женщина после 45 лет маммографию проходила ежегодно.
Компьютерная томография. Среди методов, позволяющих получать изображения различных участков человеческого тела, компьютерной томографии (КТ) отводится особая роль, а именно роль стандарта. Качество КТ-изображения, а значит и его информативность, зависят от физических характеристик и особенностей строения органа (плотности, концентрации электронов на единицу массы и других свойств биологических тканей), а также от энергии используемого рентгеновского излучения. Преимуществами КТ являются более высокое по сравнению с другими методами визуализации разрешение по контрасту, возможность получить за короткое время большое число поперечных проекций, что особенно ценно для локализации области, из которой в дальнейшем берется проба ткани для биопсии, а также для планирования хирургического вмешательства и последующей радиотерапии. Ограничением метода КТ при исследованиях внутренних органов является отсутствие возможности получать изображения от больших участков в продольных и фронтальных проекциях. Этот недостаток можно преодолеть, используя в ходе исследования специальные контрастные вещества.
Ультразвуковая томография (УЗИ, сонография)
Ультразвуковая томография - высокоинформативный метод исследования; применяется для диагностики опухолей органов брюшной полости (особенно печени, желчного пузыря, головки поджелудочной железы) и забрюшинного пространства (почек, надпочечников), малого таза (мочевого пузыря, матки и ее придатков: предстательной железы), щитовидной железы, мягких тканей туловища и т.д. Во время исследования также может быть выполнена прицельная пункция опухоли.
В последнее время с развитием современной аппаратуры широкое распространение получила допплеросонография - УЗИ-исследование с использованием эффекта Допплера. При этом стало возможным наблюдать направление и скорость кровотока в сосудах органа или патологического образования, что дает дополнительную ценную информацию о его строении.
Поскольку ультразвуковая томография сочетает в себе высокую информативность с простотой и безопасностью исследования, она широко используется как обязательный метод исследования при подозрении на рак любых локализаций для исключения наличия метастазов во внутренние органы и в первую очередь печень.
Эндоскопический метод
Эндоскопический метод исследования благодаря достижениям современной электроники и оптики приобрел решающее значение для ранней диагностики рака внутренних локализаций: желудка, пищевода, толстой и прямой кишок, бронхов. Эндоскопические аппараты с волоконной оптикой (гастроскопы, интестиноскопы, колоноскопы, бронхоскопы и др.) дают возможность тщательно осмотреть всю слизистую оболочку внутренних органов, произвести цитологическое исследование, а при подозрении - взять кусочек ткани для гистологического исследования.
Эндоскопически можно осмотреть не только полостные органы, но и естественные полости нашего тела - грудную (плевральную) полость, брюшную, полости суставов, средостение и др. Осмотр плевральной полости (торакосткопия) и брюшной (лапароскопия) применяются для внешнего осмотра внешней поверхности внутренних органов.
Лабораторные исследования
Клинические анализы: анализ крови, мочи, желудочного сока, кала необходим в диагностике первичного больного. Наличие скрытой крови в моче, кале, мокроте является важным симптомом злокачественной опухоли. Существенное значение имеет установление факта нарастающей анемизации.
Биохимические методы исследования дают полезную информацию при обследовании онкологических больных. Хотя специфических биохимических изменений в организме онкологических больных не установлено, при некоторых опухолях выявляются некоторые характерные изменения. При диссеминированном раке предстательный железы высокий уровень кислой фосфатазы установлен у 75% больных (однако при локализованном раке - ниже 20%); при раке поджелудочной железы - увеличение амилазы (25%), при раке печени - увеличение печеночной фракции щелочной фосфатазы.
Большое практическое значение имеет обнаружение высокого уровня к-фетопротеина при раке печени, яичка, различных тератокарциномах; карциноэмбрионального антигена - при раке толстой кишки; хорионического гонадотропина - при хорионэпителиоме матки и яичка. Биохимические тесты могут обнаружить эндокринную секрецию опухоли и объяснить многие клинические синдромы, обусловленные тканеспецифической или паранеопластической эндокринной активностью. Выявляется высокий уровень АКТГ, антидиуретического, паратиреоидного, тиреостимулирующего, фолликулостимулирующего, лютеотропного, меланостимулирующего гормона, эритропоэтина; кортизола, адреналина, норадреналина, инсулина, гастрина, серотонина и т. д.Биохимические методы позволяют выяснить содержание рецепторов некоторых гормонов в опухолевой ткани (эстрадиол, прогестерон, тестостврон, кортикостероиды). Такой анализ производят при биопсии или удалении опухоли с быстрым замораживанием ткани; результат исследования полезен при выработке лечебной тактики (например, при раке молочной железы и др.).
Достижения генетики и молекулярной биологии последних десятилетий открывают в перспективе принципиально новые возможности в диагностике и лечении злокачественных новообразований. Влияние конкретных генетических нарушений, лежащих в основе опухолевого роста, позволило обнаружить специфические молекулярные маркеры. На их основе разрабатываются тесты ранней диагностики опухолей. В настоящее время сформировалось несколько направлений использования молекулярных тестов в онкологии. Сами методы диагностики еще должны пройти клинические испытания.
Цито-гистологические методы
Цитологический метод исследования получил заслуженное признание и распространение. Простота и доступность его использования в поликлинических учреждениях, а главное - достоверность позволяют во многих случаях распознавать ранние формы злокачественного процесса. Впервые он был применен при диагностике рака шейки матки. В мазках со стенок влагалища были обнаружены раковые клетки. В настоящее время цитологический метод широко применяется при исследовании мокроты больных с подозрением на рак бронхов, легких, выделений из соска молочной железы и пунктата из опухоли, которые дают возможность более рано поставить диагноз рака молочной железы. Исследование промывных вод желудка, мочи помогает в установлении более точного диагноза. При подозрении на рак языка, нижней губы, кожи диагноз может быть поставлен в самой ранней стадии при использовании цитологического исследования отпечатков изъязвленного места.
Биопсия - иссечение или скусывание кусочка опухоли или подозрительной на опухоль ткани для гистологического исследования. Она бывает тотальной, когда весь опухолевый узел или подозрительный на метастаз лимфатический узел удаляется целиком. Если для исследования, иссекается лишь участок опухоли или подозрительной на опухоль ткани - это инцизионная биопсия. Биопсию впервые в мире произвел в 1875 г. основоположник патологической анатомии в России М. М. Руднев. Широкое применение биопсия нашла в онкологических учреждениях, как один из достоверных диагностических методов. Биопсия широко используется в поликлинических учреждениях при эндоскопических исследованиях прямой и толстой кишок, шейки матки и других органов. Полученный при этом материал передается в патологоанатомическое отделение или используется (для срочного гистологического исследования), или погружается в фиксирующую жидкость, если биопсийный материал направляется через некоторое время. Если материал для гистологического исследования получают с помощью специальной или обычной инъекционной иглы, биопсия называется пункционной. В онкологических кабинетах и отделениях поликлиник пункционная биопсия производится обычно тонкой инъекционной иглой. Одновременно из полученного путем аспирации материала приготовляются 1-2 и более цитологических мазков, которые направляются в клиническую лабораторию к цитологу.
При подозрении на меланому, на озлокачествление пигментного пятна или пигментной бородавки биопсия, как правило, противопоказана.
Новейшие методы диагностики с использованием современных достижений науки в области лучевой, магнитной и ядерной физики
Радиоизотопная диагностика. В онкологической практике применяется метод сканирования органов при подозрении их на опухолевое поражение (первичное или метастатическое). Метод контактной бета-радиометрии используется в диагностике меланом кожи, при поверхностно расположенных опухолях молочной железы, при болезни Педжета.
Радионуклидные методы. Радионуклидные методы весьма перспективны (имеется в виду создание опухолеспецифических меченых антител). В настоящее время для диагностики применяют сцинтиграфию костей скелета, мозга, легких; для характеристики функционального состояния - сцинтиграфию почек, печени.
Радиоиммунологическое исследование основано на анализе содержания моноклональных антител в исследуемых тканях, позволяет выявлять многие виды опухолей на ранних этапах развития процесса, когда размеры опухолей малы. Тесты на обнаружение антител, специфичных для определенного вида опухолей, позволяют наиболее эффективно решать проблему низкого разрешения по контрасту между тканями сходной плотности, характерного для обычных рентген-исследований.
Магнитно-резонансная томография (МРТ) - это метод получения изображений, индуцированных сигналом ядерного магнитного резонанса. Принципиальным отличием МРТ от КТ является то, что при МРТ измеряемой величиной является намагниченность ядер определенного типа, находящихся в выделенном элементе объема, в то время как при КТ - коэффициент поглощения рентгеновского излучения различными биологическими тканями. Клиническое применение метода МРТ заключается в изучении пространственного распределения ядер водорода, фосфора и некоторых других элементов в теле человека. Основной величиной, регистрируемой в МР-исследовании, является отклик магнитных ядер на воздействие переменного магнитного поля, который зависит от плотности ядер и других параметров, специфичных для каждого участка тела.
Преимущества МРТ: метод позволяет достигать исключительно высокого контрастирования тканей, получать в ходе одного исследования изображение во всех анатомических проекциях, изучать динамические процессы, связанные с движением биологических жидкостей (крови, ликвора, мочи, желчи), а также, благодаря применению контрастных веществ, с высокой точностью различать перитуморальный отек и собственно опухоль. К недостаткам МРТ следует отнести довольно высокую (не только в Украине, но и во всем мире) стоимость исследования, а также невозможность его проведения при наличии у пациента ферромагнитных имплантатов.
ЯМР-спектроскопия in vivo. История ядерного магнитного резонанса (ЯМР) началась с открытия в начале 40-х годов прошлого века фундаментального физического явления - магнитного резонанса. На протяжении десятилетий многие аспекты его развития были связаны с исследованием свойств и структуры различных химических веществ. Совершенствование техники исследования расширяло круг решаемых с применением ЯМР задач и позволяло исследовать все более сложные объекты, в частности структуру биомолекул и их функции в организме на уровне клеток.
Получаемая in vivo биохимическая информация, которая характеризует уровень энергообеспечения клеток и особенности метаболизма в выделенном участке любой биологической ткани, позволяет онкологу получить весьма ценные сведения (дополняющие данные МРТ-исследования) о наличии и типе опухоли, степени ее злокачественности и сохранности органов и систем. Особенно значима метаболическая информация, получаемая при динамическом исследовании пациентов с онкопатологией: она дает возможность поэтапно оценивать эффективность лечения, подбирая дозу препарата или лучевого воздействия, фиксируя мгновенные либо отдаленные реакции на проводимую терапию.
Среди множества клинических приложений метода МРС наибольшее число относится к исследованию пациентов с опухолями головного мозга.
Позитронная эмиссионная томография (ПЭТ) является исключительно эффективным методом клинических исследований пациентов с онкопатологией; его широкое распространение в последнее десятилетие связано прежде всего с разработкой и техническим усовершенствованием приборов, предназначенных для исследования всего тела. ПЭТ позволяет получать уникальную информацию о метаболической активности опухолей и изменениях метаболизма, связанных с проводимой терапией. По скорости и интенсивности накопления изотопомеченных метаболитов или специальных лекарственных препаратов можно судить о биологических особенностях опухолевой ткани по сравнению с тканью интактной, а также - что особенно ценно для онкологии - оценивать эффективность лечения и составлять прогноз дальнейшего течения процесса.
Термография. Это создание с помощью специального аппарата, чувствительного к инфракрасному (тепловому) излучению, изображения тела человека, где разными цветами отображаются участки с разной температурой кожи. Термографическое исследование молочных желез позволяет диагностировать раковое поражение у 80-87 % исследуемых. Сочетание термографического исследования с рентгенологическим повышает точность диагностики этой локализации до 99 %. Термографическое исследование эффективно при диагностике рака щитовидной железы, при меланоме кожи.
ЗаключениеРазработка быстрых методов лабораторной диагностики, в том числе иммунологических, создание новых контрастных веществ для КГ и МРТ и новых препаратов и методик для ПЭТ, однофотонной эмиссионной томографии и in vivo, МРС - это новый этап развития методов диагностики и лечения онкозаболеваний. Благодаря совершенствованию методов диагностики, направленных на выявление опухоли и изучение изменений метаболических процессов в организме под влиянием опухоли, сокращается время исследования и упрощаются диагностические процедуры, которые удается проводить амбулаторно. Применение современных методов диагностики не уменьшает ценности гистологических исследований. Только анализ всей совокупности данных, полученных с использованием разнообразных методов диагностики, способствует правильной интерпретации результатов исследований и эффективному лечению.
Компьютерная томогрфияИстория появления
Томография -- метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта посредством его многократного просвечивания в различных пересекающихся направлениях.
Ранее под томографией понимался метод рентгенологического исследования, с помощью которого можно производить снимок слоя, лежащего на определённой глубине исследуемого объекта. Он был предложен через несколько лет после открытия рентгеновских лучей и был основан на перемещении двух из трёх компонентов (рентгеновская трубка, рентгеновская плёнка, объект исследования). Наибольшее распространение получил метод съёмки, при котором исследуемый объект оставался неподвижным, а рентгеновская трубка и кассета с плёнкой согласованно перемещались в противоположных направлениях. Такой метод является устаревшим и получил название классическая томография или линейная томография.
Рентгеновская компьютерная томография -- томографический метод исследования внутренних органов человека с использованием рентгеновского излучения.
Компьютерная томография -- в широком смысле, синоним термина томография (так как все современные томографические методы реализуются с помощью компьютерной техники); в узком смысле -синоним термина рентгеновская компьютерная томография, так как именно этот метод положил начало современной томографии. Он был предложен в 1972 г 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 (зависимость линейного коэффициента поглощения m в рентгеновском диапазоне от состава и плотности вещества).
Устройство рентгеновского компьютерного томографа
1. Штатив (гентри), в который вмонтированы рентгеновская трубка, коллиматор, система детекторов, система сбора и передачи информации на персональный компьютер. В штативе имеется отверстие, внутри которого перемещается стол с пациентом. Сканирование производится перпендикулярно (либо под углом) к продольной оси тела.
2. Стол, оборудованный транспортером для перемещения пациента.
3. Консоль управления установкой.
4. Персональный компьютер для обработки и хранения информации,представляющий собой единый комплекс с консолью управления и штативом.
Принцип работы
При фиксированном положении источника излучения на фотоплёнке образуется теневое изображение, являющееся суммой проекций всех слоев объекта , через которые проходит пучок. Если в процессе съёмки синхронно перемещать источник и фотоплёнку (или источник и объект, объект и фотоплёнку) так, чтобы пучок проходил в процессе экспозиции только через один и тот же участок объекта в слое , то изображение этого участка получится наиболее чётким, изображения других участков окажутся "размазанными". Этот метод не позволяет полностью избавиться от наложения проекций других участков на исследуемый; кроме того, длительность экспонирования, повышающая контраст, для живых организмов ограничена допустимыми дозами облучения. В основе современных методов рентгеновской томографии лежит другой подход: они базируются на применении мощных вычислительных методов обработки данных, получаемых томографическим сканированием.
Узкий пучок рентгеновского излучения от источника , сформированный коллиматором , просвечивает объект , после чего регистрируется детектором . При синхронном перемещении источника и детектора вдоль некоторого направления осуществляется последовательное сканирование всех участков объекта
Измерения повторяются для нескольких направлений сканирования относительно объекта. Для ускорения съёмки применяют несколько источников или перемещающийся источник с расходящимся "веерным" пучком, распределение интенсивности в котором измеряется двумерным координатно-чувствительным детектором . Для восстановления распределения , а следовательно, плотности и состава вещества по объёму объекта используют специальные алгоритмы обработки данных на компьютере. Синтезируя далее картину распределения плотности тканей объекта в различных сечениях, можно установить границы здоровых и поражённых участков, например, при исследованиях опухолей мозга, патологических изменениях сердца, сосудов, поражениях костной ткани и в других случаях, когда прямая диагностика затруднена или вообще невозможна.
Поколения компьютерных томографов
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 обрабатывлся 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-ее поколение компьютерных томографов ввело понятие спиральной компьютерной томографии. Движение трубки и детекторов, за один шаг стола синхронно осуществляла 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(штатива). 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.
Изменение окна изображения
Обычный компьютерный монитор способен отображать до 256 градаций серого цвета, некоторые специализированные медицинские аппараты способны показывать до 1024 градаций. В связи со значительной шириной шкалы Хаунсфилда и неспособностью существующих мониторов отразить весь её диапазон в черно-белом спектре, используется программный перерасчет серого градиента в зависимости от интересуемого интервала шкалы. Черно-белый спектр изображения можно применять как в широком диапазоне («окне») денситометрических показателей (визуализируются структуры всех плотностей, однако невозможно различить структуры, близкие по плотности), так и в более-менее узком с заданным уровнем его центра и ширины («легочное окно», «мягкотканное окно» и т. д.; в этом случае теряется информация о структурах, плотность которых выходит за пределы диапазона, однако хорошо различимы структуры, близкие по плотности). Проще говоря, изменение центра окна и его ширины можно сравнить с изменением яркости и контрастности изо За одно сканирование получают два соприкасающихся между собой среза
толщиной 10 мм каждый. Картина среза восстанавливается на матрице
размером 160х160.
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., спинно-мозговой 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, различаемые человеческим глазом. На каждую ступень, таким образом, приходится
около 130 ед.Н.
Для полной реализации высокой разрешающей способности томографа по плотности в аппарате предусмотрены средства управления так называемой ширины окна и его уровня (положения), чтобы дать рентгенологу возможность анализировать изображение на различных участках шкалы
коэффициентов поглощения. Ширина окна — это величина разности наибольшего и наименьшего коэффициентов поглощения, соответствующая указанному перепаду яркости. Положение или уровень окна (центр окна) — это величина коэффициентов ослабления, равная середине окна и
выбираемая из условий наилучшего выявления плотностей интересующей группы структур или тканей. Важнейшей характеристикой является качество получаемого изображения.
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%

Спиральная компьютерная томография
Спиральная КТ используется в клинической практике с 1988 года. 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 скорость движения стола 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.
Многослойная компьютерная томография
Многослойная («мультиспиральная», «мультисрезовая» компьютерная томография -- мсКТ) была впервые представлена в 1992 году. Принципиальное отличие мсКТ томографов от спиральных томографов предыдущих поколений в том, что по окружности гантри 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. В 2004--2005 годах были представлены 32-, 64- и 128-срезовые мсКТ томографы, в том числе -- с двумя рентгеновскими трубками. Сегодня же в некоторых немецких, американских и канадских больницах уже имеются 320-срезовые компьютерные томографы. Эти томографы, впервые представленные в 2007 году, 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 лучевой трубки, что значительно сокращает время обследования, а так же возможность сканировать сердце даже у пациентов, страдающих аритмиями.
Показания к компьютерной томографии
Как скрининговый тест. Скрининг в медицине используется для исключения потенциально серьезного диагноза в группах риска:
— Головная боль
— Травма головы, не сопровождающаяся потерей сознания
— Обморок
— Исключение рака легких.
— Для диагностики по экстренным показаниям -- экстренная компьютерная томография
— Тяжелые травмы
— Подозрение на кровоизлияние в мозг
— Подозрение на повреждение сосуда (например, расслаивающая аневризма аорты)
— Подозрение на некоторые другие острые повреждения полых и паренхиматозных органов (осложнения как основного заболевания, так и в результате проводимого лечения)
Компьютерная томография для плановой диагностики
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.
— Для контроля результатов лечения.
— Для проведения лечебных и диагностических манипуляций, например пункция под контролем компьютерной томографии и др.
Преимущества компьютерной томографии в сравнении с рентгенографией:
1. КТ-изображение непосредственно не связано с принятым излучением, являясь результатом измерений показателей ослабления излучения только выбранного слоя.
2. Картина среза органа не имеет теней, содержащихся в других слоях.
3. Результаты представляются в цифровой форме в виде распределения коэффициентов ослабления излучения.
4)Исследование тканей, незначительно различающихся между собой по поглощающей способности.
Вопросы к коллоквиуму на тему «Рентген, Компьютерная томография»
1. Дайте определение рентгеновского излучения, какое излучение называется мягким и жестким, укажите их проникающую способность
2. Опишите, что представляет собой рентгеновская трубка, из каких элементов выполнен анод, каким образом расходуется энергия электронов при торможении
3. Опишите, что происходит в рентгеновской трубке при увеличении температуры и напряжения, чем обусловлена однотипность спектров характеристического излучения
4. Укажите процессы, происходящие в зависимости от соотношения энергии фотона и энергии ионизации, охарактеризуйте каждый из них
5. Укажите процессы, наблюдаемые при действии рентген. излучения на вещество, охарактеризуйте каждый из них
6. Дайте определение рентгенологического метода, приведите типичную рентгеновскую диагностическую систему
7. Укажите, на какие группы делят рентгенодиагностические аппараты, для каких исследований они предназначены, что входит в состав типового рентгенодиагностического аппарата
8. Опишите метод получения дифференцированного изображения тканей, примерно одинаково поглощающих излучение , какие вещества называются рентгенопозитивными, что используется в качестве рентгенонегативных9. Опишите два принципиально различных способа контрастирования органов: в чем заключается их суть и для чего применяются
10. Перечислите 5 типов приемников рентген. Излучения и построенные на них методы рентгенологического исследования
11. Дайте определение рентгенографии, кратко опишите ее сущность, укажите основное правило рентгенологического исследования, его главный недостаток и преимущество
12. Дайте определение электрорентгенографии, перечислите и опишите каждый этап, из которых она состоит; укажите преимущества и недостаток данного метода
13. Дайте определение рентгеноскопии, перечислите ее достоинства и слабые стороны
14. Дайте определение рентгенотелевизионного просвечивания, что представляет собой рентгеновский электронно-оптический преобразователь, опишите, каким образом формируется изображение, укажите достоинства применения данного метода исследования
15. Дайте определение флюорографии, укажите основное назначение данного метода исследований, укажите преимущества метода
16. Дайте определение дигитальной рентгенографии, для чего служат аналогово-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи в данном методе, на каких носителях хранится информация, укажите, на чем основана люминесцентная дигитальная рентгенография
17. Дайте определение рентгеновской компьютерной томографии, укажите, на чем основан данный метод
18. Охарактеризуйте принцип работы компьютерных томографов, что лежит в основе современных методов рентгеновской томографии, что применяется для ускорения съемки в данном методе
19. Кратко охарактеризуйте каждое из поколений компьютерных томографов
20. Опишите метод спиральной компьютерной томографии, в чем отличие данного метода от метода последовательной КТ
21. Опишите метод многослойной компьютерной томографии, что является особенностью данной системы, укажите основные достоинства метода
22. Перечислите показания к КТ
23. Укажите, для чего необходимы средства управления так называемой ширины окна и его уровня, дайте определение ширины окна, на что влияет ширина матрицы
24. Перечислите преимущества компьютерной томографии в сравнении с рентгенографией
25. Перечислите элементы, из которых состоит компьютерный томограф

Приложенные файлы

  • docx 7499142
    Размер файла: 67 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий