Кафедра лучевой диагностики и лучевой терапии НГМУ ТОМОГРАФИЧЕСКИЕ

Кафедра лучевой диагностики и лучевой терапии НГМУ ТОМОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДИКИ В ЛУЧЕВОЙ ДИАГНОСТИКЕ Заведующий кафедрой лучевой диагностики и лучевой терапии НГМУ, профессор В. Я. Лаптев

Существенным недостатком обзорных рентгенограмм является «суммационный эффект» - т. е. объемный предмет представлен в виде плоскостного изображения, за счет чего происходит наложение составляющих

Томография - методика послойного выделения определенного участка, органа или системы, с целью существенной детализации патологического участка.

Виды томографий: 1. Линейная (продольная) томография; 2. Рентгеновская компьютерная томография; 3. Эмиссионная компьютерная томография: а). однофотонная; б). позитронная. 4. Магнитно-резонансная томография;

Перегиб шейки желчного пузыря

Камеры сердца

Схема получения рентгеновской линейной томографии

Линейная томография

Рентгеновский метод (линейная томография) является прообразом Компьютерной Томографии

Методы КТ и МРТ КТ - кванты рентгеновского излучения Линейка детекторов Приемная катушка В 0 МРТ - импульсы радиоволн

Компьютерная томография – послойное рентгенологическое исследование, основанное на компьютерной реконструкции изображения, получаемого при круговом сканировании объекта узким пучком рентгеновского излучения.

• Основы метода КТ были разработаны американским физиком Мак. Кормаком в 1962 1963 гг. Создание первого компьютерного томографа было завершено в 1972 г. в Англии под руководством инженера Годфри Хаунсфилда, что явилось самым крупным шагом вперед в радиологии с момента открытия рентгеновских лучей.

Принцип метода КТ ü Исследуемый объект послойно просвечивается тонким рентгеновским лучом с различных направлений при движении рентгеновской трубки вокруг данного объекта. ü Непоглощенная часть рентгеновского излучения регистрируется с помощью специальных детекторов, сигналы от которых поступают в компьютер.

ТИПЫ КТ УСТАНОВОК ü Первое и второе поколения: ротационнотрансляционные (рентгеновская трубка и несколько детекторов жестко укреплены на прямоугольной раме). ü Третье поколение: сканирование объекта осуществляется широким веерообразным пучком рентгеновских лучей, который полностью перекрывает тело пациента. ü Четвертое поколение: детекторы жестко укреплены по всей окружности рамы сканирующего устройства, внутри которой вращается только рентгеновская трубка. ü Пятое поколение: функцию рентгеновской трубки выполняет компактный линейный ускоритель электронов - формирование и пространственная ориентация электронного пучка (кардиология).

Схемы сканирования Поколения РКТ Период вращения трубки: а I II IV 0 - 6 дней I ~ 5 мин II ~ 1. 5 мин III ~ 45 с IV ~ 1. с V < 500 мс, СКТ , МСКТ, (объемное сканирование) V

Основные элементы КТ сканера: • Штатив -Гентри (аппертура) • Рентгеновская трубка тепловая нагрузка, спектр излучения • Детекторы размер, квантовая эффективность • Управляющий компьютер разрядность, быстродействие, память • Дека (стол) пациента грузоподъемность

Процесс получения КТ изображения содержит три основных этапа: ü измерение, ü реконструкция, ü визуализация. В настоящее время КТ можно использовать для визуализации любой части тела!

Измерение происходит с помощью высокочувствительной системы детекторов, регистрирующих ослабленное рентгеновское излучение.

Реконструкция • Реконструкция томограммы подразумевает построение двухмерного изображения поперечного сечения объекта исследования из набора вычисленных коэффициентов ослабления. К параметрам реконструкции относятся: • Поле (площадь) изображения • Интервал реконструкции (расстояние между срезами)

Визуализация

Спиральная КТ (схема) Траектория движения рентгено вской трубки при пошаговой (а) и спиральной (б) КТ. В спиральной КТ начальное и конечное положение излучателя смещено относительно продольной оси сканирования z на величину смещения стола за один оборот трубки.

Инфаркт мозга в проекции левого хвостатого ядра

Спиральная КТ ангиография аорты

3 D СКТ

3 D СКТ

3 D СКТ

Объемная реформация (VRT)

Структуры Вилизиевого круга

Преимущества спиральной КТ: ü Возможность проведения исследования с болюсным контрастированием ü Высокая разрешающая способность; ü Высокая скорость исследования; ü Метод выбора для диагностики заболеваний легких; ü Получение высококачественных изображений костных структур; ü Возможность обследования всего тела; ü Возможность проведения исследования больных под наркозом; ü Возможность детальной оценки состояния крупных и периферических сосудов в условиях искусственного контрастирования; ü Высокая информативность метода при черепно-мозговых травмах в остром периоде; ü Ранняя диагностика ишемических и геморрагических инсультов; ü Планирование лучевой терапии.

Анализ изображения ü структурный (анатомический) оценка морфологии ü денситометрический - оценка плотности ткани

Шкала Хаунсфилда ü За ноль принят коэффициент ослабления воды ü Нижняя граница (-1000 HU) соответствует коэффициенту ослабления воздуха. ü Верхняя граница шкалы вариабельна, так как она соответствует коэффициенту ослабления кортикального слоя кости (+1000 НU).

Недостатками КТ являются: ü Высокая лучевая нагрузка на пациента. ü Необходимость применения водорастворимых йодсодержащих контрастных препаратов. ü Отсутствие визуализации спинного мозга. ü Затруднение визуализации задней черепной ямки, краниовертебрального перехода.

Принцип метода • заключается в том, что исследуемый объект послойно просвечивается тонким рентгеновским лучом с различных направлений при движении рентгеновской трубки вокруг данного объекта. • Непоглощенная часть рентгеновского излучения регистрируется с помощью специальных детекторов, сигналы от которых поступают в ЭВМ. • После математической обработки полученных сигналов на ЭВМ строится изображение исследуемого слоя ("среза") на матрице, размеры которой в современных томографах варьируют от 256*256 до 1024*1024 элементов.

Основоположники МРТ 1946 F. Bloch, R. Purcell 1971 R. Damadian 1973 P. Lauterbur

Основные принципы МРТ • Создание намагниченности • Радиочастотный импульс • Сканирование • Реконструкция • Получение изображения, среза в любой плоскости

Этапы развития МР сканеров (GE) I поколение • Разработка и исследования • Голова 1985 II поколение III поколение • Комерческий продукт • Голова • Высокие поля • 1, 5 Тл • Все тело 1995 • Голова и тело • Поверхностные катушки • 3, 0 Тл -высокие поля • Управление шумом и РЧ • Новые алгоритмы обработки 2001 2003

МР-томография — исключительно ценный метод исследования. Он позволяет получать изображение тонких слоев тела человека в любом сечении — во фронтальной, сагиттальной, аксиальной и косых плоскостях.

Ядерно-магнитный резонанс • Суть его состоит в том, что ядра некоторых атомов, находясь в магнитном поле, под действием внешнего электромагнитного поля способны поглощать энергию, а затем излучать ее в виде радиосигнала.

Схема строения атома

Протон, окруженный электронным облаком

Поглощение энергии, получение радиосигнала, который регистрируется катушками Поглощение энергии Получение радиосигнала

Набор высокочуствительных катушек системах МРТ, позволяет получать в открытых изображение различных участков тела высокого разрешения

Виды магнитов: üПостоянный (до 0, 2 Тл. ); üРезистивный (до 0, 7 Тл); üСверхпроводящий (0, 5 - 3 Тл. ).

Элементы МР-томографа: ü Магнит для получения постоянного магнитного поля ü Градиентные катушки для получения переменных магнитных полей ü Передающие радиочастотные катушки ü Приемные радиочастотные катушки ü Компьютерная система для обработки изображения

Характеристики МР-сигнала: • изоинтенсивный • гиперинтенсивный

Времена релаксации Т 1 и Т 2 Т 1 Время продольной или спин решеточной релаксации

Времена релаксации Т 1 и Т 2 Время поперечной или спиновой релаксации

Т 1 и Т 2 взвешенные изображения Т 1 Т 2

МР-ангиография

МР-исследование сердца и сосудов.

венное контрастирование препаратами гадо

Возможности современных МР томографов

Типы артефактов • Физиологические (периодические и апериодические) • Системные (инородные тела, погрешности задания параметров исследования, наложение частот и т. п. ) • Аппаратные (расстройка и шумы электронных измерительных систем)

Особенности визуализации КТ 1. Первые инсульта; МРТ часы 2. Заболевания легких; 3. Костно-суставная патология; 4. Заболевания органов брюшной полости (необходимо болюсное усиление). 1. Головной и спинной мозг; 2. Прекрасная визуализация мягкотканного компонента. 3. Заболевания средостения; 4. Заболевания органов брюшной полости;

Показания к проведению исследований МРТ КТ 1. Объемные очаговые процессы головного спинного мозга, мягких тканей, средостения 1. Патологические изменения легких 2. Демиелинизирующие процессы 3. Повреждения, заболевания связочного аппарата 2. Патология и повреждения костно-суставной системы 4. Повреждения заболевания хрящевых структур (менисков, межпозвонковых дисков), 4. Оценка сосудов (КТангиография) 5. ОНМК через 3 суток от момента возникновения 5. Свежие ОНМК (первые 3 суток) 6. Непереносимость йодсодержащих контрастных преппаратов при ангиографических исследованиях 7. Оценка состояния головного мозга, миокарда с помощью МРдиффузии 3. Неотложные состояния

Противопоказания к проведению томографии Абсолютные: МРТ КТ 1. Искусственные водители ритма 2. Металлические имплантаты с ферромагнитными свойствами Относительные: 1. Неадекватное поведение пациента 2. Тяжелое состояние пациента 3. Беременность и лактация (кроме жизненных показаний)

Правила оформления направления: • указывается фамилия и инициалы больного, возраст; • назначается вид исследования (КТ или МРТ); • определяется область обследования (органы грудной или брюшной полости, костносуставной системы); • обосновать цель исследования (исключить метастатическое поражение или геморрагический инсульт); • дата и подпись врача, выписавшего направление.

Благодарю за внимание!

Процесс сканирования при спиральной КТ описывается тремя взаимосвязанными параметрами: • толщиной пучка рентгеновского излучения, • скоростью вращения осуществляется непрерывно, не дискретно, термин «шаг стола» (table feed) заменен понятием «шаг или смещение стола за один оборот» (table feed per rotation). • Соотношение скорости смещения стола в процессе сканирования и скорости вращения рентгеновской трубки. определяет форму спирали.

Существенными характеристиками томографа являются: • время одного сканирования • время воспроизведения изображения, которые обычно варьируют от нескольких секунд до нескольких десятков секунд.

Качество получаемого изображения определяется преимущественно двумя параметрами: • разрешающей способностью аппарата по рентгеновской плотности • пространственным разрешением.

Шаг спирали представляет собой отношение смещения стола за один оборот рентгеновской трубки (table feed per rotation) к толщине пучка рентгеновского излучения (slice collimation). pitch (р) = table feed реr rotation (тт) I slice collimation (mm) = d/s

Взаимодействие ЭМ излучения с веществом КТ : с электронами внутренних орбиталей атомов Линейный коэффициент ослабления- m Релеевское рассеяние, Фотоэффект. Комптоновское рассеяние R- квант +Z МРТ: с протонами в составе ядер атома водорода Ядерный магнитный резонанс – М 0 Мz и Мxy Протонная плотность, Т 1, Т 2, Химический сдвиг РЧИ m +

Традиционная КТ ü Обязательная остановка рентгеновской трубки после каждого цикла вращения; ü Задержка дыхания на период сканирования; ü Шаг стола составляет 1 -20 мм; ü Длительность исследования (15 -25 мин).

МР томография, отличие от КТ. . Способ сканирования : – КТ - механический движение излучателя вокруг объекта ky – МРТ - радиочастотный движение в фазовом пространстве kx