М. Горький

Компьютерная томография — это послойное рентгенологическое исследо­вание, основанное на компьютерной реконструкции изображения, получа­емого при круговом сканировании объекта (он англ. scan — бегло про­сматривать) узким пучком рентгеновского излучения.

Компьютерная томография (КТ) буквально «взорвала» не только луче­вую, но и вообще медицинскую диагностику. Впервые за всю историю раз­вития медицины у врача появилась уникальная возможность изучить у жи­вого человека неинвазивным методом анатомические структуры внутрен­них органов диаметром всего несколько миллиметров.

Идея компьютерной томографии родилась в далекой Южно-Африкан­ской Республике у физика А. Кормака. В Кейптаунской больнице Хроте Схюр его поразило несовершенство технологии исследования головного мозга. Он рассчитал взаимодействие узкого пучка рентгеновского излучения с веществом мозга и в 1963 г. опубликовал статью о возможности компью­терной реконструкции изображения мозга. Спустя 7 лет этим вопросом заня­лась группа инженеров английской фирмы электромузыкальных инструмен­тов во главе с Г. Хаунсфилдом. Время сканирования первого объекта (мозг, консервированный в формалине) на созданной ими экспериментальной ус­тановке составило 9 ч. Как робки были первые шаги КТ и далеки первые ре­зультаты исследований от нынешних блестящих успехов! Однако мы не слу­чайно рассказываем об истории создания нового метода. Для молодых иссле­дователей она поучительна и дерзким замыслом первых исследователей, и не меньшей смелостью фирмы, предоставившей средства для создания прибо­ра, весьма далекого от ее основной продукции. Уже в 1972 г. была произведе­на первая томограмма женщине с опухолевым поражением мозга. 19 апреля 1972 г. на конгрессе Британского радиологического института Г. Хаунсфилд и врач Дж.Амброус выступили с сенсационным сообщением «Рентгенология проникает в мозг». А в 1979 г. А. Кормаку и Г. Хаунсфилду была присуждена Нобелевская премия. В настоящее время в мире функционируют десятки тысяч компьютерных томографов, что соизмеримо с числом классических рентгеновских аппаратов.

Рис. П. 14. Рентгеновский компьютерный томограф.

Рис. 11.15. Принцип компьютерной томографии.

Компьютерный томограф представляет собой чрезвычайно сложное уст­ройство, при создании которого были использованы наиболее прогрессив­ные компьютерные, электронные и механические технологии (рис. П. 14).

Схема получения компьютерных томограмм представлена на рис. 11.15. Узкий пучок рентгеновского излучения сканирует человеческое тело по ок­ружности. Проходя через ткани, излучение ослабляется соответственно плотности и атомному составу этих тканей. По другую сторону от пациента установлена круговая система датчиков рентгеновского излучения, каждый из которых (а их количество может достигать нескольких тысяч) преобразу­ет энергию излучения в электрические сигналы. После усиления эти сигна­лы преобразуются в цифровой код, который поступает в память компьюте­ра. Зафиксированные сигналы отражают степень ослабления пучка рентге­новских лучей (и, следовательно, степень поглощения излучения) в каком-либо одном направлении.

Вращаясь вокруг пациента, рентгеновский излучатель «просматривает» его тело в разных ракурсах, в общей сложности под углом 360°. К концу

Рнс. П. 16. Компьютерная томограмма брюшной полости. Метастазы злокачест­венной опухоли в печени (указаны стрелками).

вращения излучателя в памяти компьютера оказываются зафиксированны­ми все сигналы от всех датчиков. Продолжительность вращения излучателя в современных томографах очень небольшая, всего 1—3 с, что позволяет изучать движущиеся объекты.

При использовании стандартных программ компьютер реконструирует внутреннюю структуру объекта. В результате этого получается изображение тонкого слоя изучаемого органа, обычно порядка нескольких миллиметров, которое выводится на дисплей, и врач обрабатывает его применительно к поставленной перед ним задаче: может масштабировать изображение (уве­личивать и уменьшать), выделять интересующие его области (зоны интере­са), определять размеры органа, число или характер патологических обра­зований (рис. 11.16).

Попутно определяют плотность ткани на отдельных участках, которую измеряют в условных единицах — единицах Хаунсфилда (HU). За нулевую отметку принята плотность воды. Плотность кости составляет +1000 HU, плотность воздуха равна —1000 HU. Все остальные ткани человеческого тела занимают промежуточное положение (обычно от 0 до 200—300 HU). Естественно, такой диапазон плотностей отобразить ни на дисплее, ни на фотопленке нельзя, поэтому врач выбирает ограниченный диапазон на шкале Хаунсфилда — «окно», размеры которого обычно не превышают не­скольких десятков единиц Хаунсфилда. Параметры окна (ширина и распо­ложение на всей шкале Хаунсфилда) всегда обозначают на компьютерных томограммах. После такой обработки изображение помещают в долговре­менную память компьютера или сбрасывают на твердый носитель — фото­пленку. Добавим, что при компьютерной томографии выявляются самые

Рис. П.17. Спиральная компьютерная томограмма (ангиограмма).

А — расширенная брюшная аорта. Стрелками показаны почечные артерии. К левой почке идет добавочная артерия (указана изогнутой стрелкой).

Рис. П. 18. Компьютерная томограмма поясничных позвонков (трехмерная рекон­струкция изображения).

Рис. II. 19. Компьютерная томограмма (виртуальная эндоскопия). Наружный вид трахеи, бронхов и увеличенных лимфатических узлов.

незначительные перепады плотности, около 0,4—0,5 %, тогда как обычная рентгенограмма может отобразить плотности ой градиент только в 15—20 %.

Обычно при компьютерной томографии не ограничиваются получени­ем одного слоя. Для уверенного распознавания поражения необходимо несколько срезов, как правило, 5—10, их выполняют на расстоянии 5— 10 мм друг от друга. Для ориентации в расположении выделяемых слоев относительно тела человека на этом же аппарате производят об­зорный цифровой снимок изучаемой области — рентгенотопограмму, на которой и отображаются выделяемые при дальнейшем исследова­нии уровни томограмм.

В настоящее время сконструированы компьютерные томографы, в ко­торых в качестве источника проникающего излучения вместо рентгенов­ского излучателя используют вакуумные электронные пушки, испускаю­щие пучок быстрых электронов. Сфера применения таких электронно-лу­чевых компьютерных томографов пока ограничена в основном кардиоло­гией.

Рис. 11.20. Компьютерная томограмма (виртуальная эндоскопия, выполненная у того же больного — см. рис. 11.19). Изображение бифуркации трахеи. Эндоброн-хиальный рак правого главного бронха.

В последние годы бурно развивается так называемая спиральная томо­графия, при которой излучатель движется по спирали по отношению к телу пациента и захватывает, таким образом, за короткий промежуток времени, измеряемый несколькими секундами, определенный объем тела, который в последующем может быть представлен отдельными дискретными слоями. Спиральная томография инициировала создание новых, чрезвычайно перспек­тивных способов визуализации — компьютерной ангиографии (рис. П. 17), трехмерного (объемного) изображения органов (рис. 11.18) и, наконец, так на­зываемой виртуальной эндоскопии (рис. 11.19; 11.20), которая стала венцом современной медицинской визуализации.

Специальной подготовки больного к КТ органов головы, шеи, грудной полости и конечностей не требуется. При исследовании аорты, нижней полой вены, печени, селезенки, почек больному рекомендуется ограни­читься легким завтраком. На исследование желчного пузыря пациент дол­жен явиться натощак. Перед КТ поджелудочной железы и печени необхо­димо принять меры для уменьшения метеоризма. Для более четкого диффе­ренцирования желудка, и кишечника при КТ брюшной полости их контрас­тируют путем дробного приема внутрь пациентом до исследования около 500 мл 2,5 % раствора водорастворимого йодистого контрастного вещества.

Следует также учесть, что если накануне проведения КТ больному вы­полняли рентгенологическое исследование желудка или кишечника, то

Рис. 11.21. Методика «усиления» при компьютерной томографии.

а — томограмма брюшной полости до введения контрастного вещества; б — после внутривенного введения рентгеноконтрастного вещества: усиление тени аорты, сосудов и почек.

скопившийся в них барий будет создавать артефакты на изображении. В связи с этим не следует назначать КТ до полного опорожнения пищева­рительного канала от этого контрастного вещества.

Разработана дополнительная методика выполнения КТ — усиленная КТ (рис. 11.21). Она заключается в проведении томографии после внутри­венного введения больному водорастворимого контрастного вещества. Этот прием способствует увеличению поглощения рентгеновского из­лучения в связи с появлением контрастного раствора в сосудистой сис-

теме и паренхиме органа. При этом, с одной стороны, повышается контрастность изображения, а с другой - выделяются сильно васкуля-ризованные образования, например сосудистые опухоли, метастазы не­которых опухолей. Естественно, на фоне усиленного теневого изобра­жения паренхимы органа в ней лучше выявляются малососудистые или вовсе бессосудистые зоны (кисты, опухоли).

Некоторые модели компьютерных томографов снабжены кардиосинхро-низаторами. Они включают излучатель в точно заданные моменты време­ни—в систолу и диастолу. Полученные в результате такого исследования поперечные срезы сердца позволяют визуально оценить состояние сердца в систолу и диастолу, провести расчет объема камер сердца и фракции вы­броса, проанализировать показатели общей и регионарной сократительной функции миокарда.

Значение КТ не ограничивается ее использованием в диагностике забо­леваний. Под контролем КТ производят пункции и прицельную биопсию различных органов и патологических очагов. КТ играет важную роль в кон­троле эффективности консервативного и хирургического лечения больных. Наконец, КТ является точным методом определения локализации опухоле­вых поражений, что используют для наводки источника радиоактивного излучения на очаг при проведении лучевой терапии злокачественных ново­образований.