Раздел медицины:
Онкология

Рентгеновская компьютерная томография в онкологии

8762 0
В течение 70 лет после открытия Рентгена медицинская радиология развивалась в основном по пути модернизации рентгеновского оборудования, усиливающих экранов, фотоматериалов, усилителей изображения и телевизионных систем.

Вместе с тем неизмененным оставался сам принцип получения диагностического изображения — генерация рентгеновского пучка и фиксация его изменений после прохождения через пациента на экране монитора, пленке или селеновой пластине.

Изобретение Г. Хаунсфилдом [G. Hounsfield] в начале семидесятых годов рентгеновской компьютерной томографии (РКТ) было воспринято многими как самый крупный шаг вперед в радиологии с момента открытия рентгеновских лучей. Г. Хаунсфилду вместе с А. Кормаком [A. Cormack] за это достижение в 1979 г. была присуждена Нобелевская премия.

Первые РКТ-аппараты были спроектированы только для обследования головы, однако вскоре появились и сканеры для всего тела. В настоящее время РКТ можно использовать для визуализации любой части тела.

Физические принципы и методология рентгеновской компьютерной томографии

Все методики визуализации с использованием рентгеновских лучей используют проекционные технологии (излучение проецируется на пленку после прохождения через массив тканей) и основываются на факте, что разные ткани ослабляют рентгеновские лучи в различной степени. Однако рентгеновская пленка не может четко отобразить различия и структурные детали тканей из-за их частичного перекрытия.

При традиционной томографии рентгеновская трубка и кассета с рентгеновской пленкой во время исследования перемещаются вместе таким образом, что проекция всех точек в интересующей плоскости остаются на пленке неподвижными. Поэтому точка 1, расположенная в данной плоскости, визуализируется четко, точка 2 находится вне этой плоскости и на изображении расплывается из-за нерезкости, вызванном перемещениями (рис. 8.3).

obchon_r8.3.jpg
Рис. 8.3. Принципы получения изображения при традиционной томографии (объяснения в тексте).

Таким образом, традиционная томография может улучшить воспроизведение, но из-за уменьшения контрастного разрешения содержит «размытую» информацию от накладывающихся структур.

При РКТ воздействию рентгеновским лучам подвергаются только тонкие срезы ткани. Отсутствует мешающее наложение или размывание структур, расположенных вне выбранных срезов, то есть задача выделения слоя решается несравненно более эффективно, чем при обычной томографии. Последняя, однако, имеет и преимущества перед РКТ: обычные томограммы можно выполнять в сагитальной, фронтальной и промежуточных плоскостях, что недостижимо при стандартной рентгеновской компьютерной томографии.

В большинстве томографов используется сканирующий модуль (гентри), включающий базовую систему: рентгеновская трубка-детектор, вращательный двигатель и коллиматор. Трубка испускает узкий (колпимированный) пучок рентгеновских лучей, перпендикулярный длинной оси тела и охватывающий весь его диаметр, чем обеспечивается изображение в аксиальной (поперечной) плоскости, недоступной в рентгенодиагностике (рис 8.4).

obchon_r8.4.jpg
Рис. 8.4. Принципы получения изображения при компьютерной томографии [Шотемор, 2001]. Показано четыре положения рентгеновской трубки (РТ) в процессе ее вращения вокруг исследуемого объекта (затенен). Из каждого положения можно получить новую проекцию аксиального слоя тела. На основе сотен таких проекций компьютер воссоздает изображение слоя. Выделение слоя достигается узким коллимированием (ограничением) пучка рентгеновского излучения.

Регулировкой коллимации можно менять ширину лучей (от 1 до 10 мм) и, соответственно, варьировать и толщину исследуемого среза ткани. Пропускаемый через пациента пучок рентгеновских лучей фиксируется не пленкой, а системой специальных детекторов в нескольких проекциях плоскости среза РКТ-детекторы примерно в 100 раз чувствительнее рентгеновской пленки при определении различий в интенсивности излучения.

В качестве детекторов используются либо кристаллы различных химических соединении (например, йодид натрия), либо полые камеры, наполненные сжатым ксеноном. Рентгеновские фотоны генерируют в детекторах электрические сигналы. Чем сильнее интенсивность достигшего детектора первичного луча, тем сильнее электрический сигнал. Последние вводятся в компьютер, где с помощью специальных программ реконструируется изображение данного слоя и результат сканирования выводится на монитор.

В течение относительно короткого периода существования метода РКТ в процессе технического совершенствования созданы разные типы томографов, которые принято называть «поколениями». Они различаются характеристиками источника рентгеновского излучения, числом, расположением и методикой взаимных перемещений сканера и детекторов.

Если томографы первого поколения содержали один источник и один детектор рентгеновского излучения, то в томографах пятого поколения обычно используется около 700 детекторов. Большое число детекторов (более 500) обеспечивает чрезвычайно быстрое получение информации, позволяя на некоторых моделях проводить исследования в реальном масштабе времени.

Реконструкция изображения осуществляется компьютером на основании оценки интенсивности рентгеновского излучения, регистрируемого каждым детектором в процессе сканирования. При этом возможно судить о степени поглощения (ослабления) лучей тканями, через которые проходит рентгеновский пучок.

Поскольку биологические ткани в зависимости от плотности и атомной массы в разной степени поглощают излучение, для каждой из них в норме и патологии присваивается числовое значение: число ослабления, или КТ-число. Значение его устанавливается по условной линейной шкале с диапазоном примерно от -1000 до +3000 (рис 8.5).

obchon_r8.5.jpg
Рис. 8.5. Шкала единиц Хаунсфилда. Показано примерное расположение на шкале различных веществ (под «тканью» подразумеваются мягкие ткани с наименьшим содержанием жира и паренхиматозные органы). Контрольные точки -1000 HU — воздух, 0 HU — вода.

Единицу измерения КТ-ослабления называют единицей Хаунсфилда (HU). Томограф калибруется таким образом, чтобы значение ослабления воды равнялось 0, а воздуха — -1000 HU. Исходя из этого, для каждого органа выработан средний показатель HU.

Так, для костей он составляет от +200 до +1000 ед. HU, печени — от +40 до +75, почек — от +25 до +50, поджелудочной железы — от +10 до +50, селезенки — от +35 до +75, матки и предстательной железы — от + 35 до +70, крови — от +25 до +60. Ткани, обладающие меньшей чем у воды плотностью, характеризуются отрицательными значениями: жир от -50 до -150 ед. HU, легкие — от -100 до -1000.

Рентгеновская компьютерная томография позволяет дифференцировать отдельные органы и ткани по плотности в пределах до 0,2%. Минимальная величина патологического очага, определяемого с помощью РКТ, составляет 5-10 мм при условии, что КТ-число пораженной ткани отличается от такового здоровой на 10-15 ед. HU.

Необходимо отметить, однако, что точность измерений сильно страдает от несоответствий, вызываемых артефактами Поэтому для дифференциально-диагностических целей единицы HU следует использовать с осторожностью.

Хотя КТ-томограммы имеют значительно более высокое разрешение по контрастности по сравнению с традиционной рентгенографией, их пространственное разрешение ниже

Обычно толщина среза составляет 5-10 мм, но может равняться и 1 мм. Тонкие срезы хороши по пространственному разрешению, но для сохранения качества изображения они требуют более высокой дозы излучения.

Такие тонкие срезы непрактичны при исследовании больших анатомических областей, поскольку число срезов будет весьма большим, что повлечет увеличение получаемой пациентом общей дозы облучения. С увеличением количества срезов возрастает также и продолжительность обследования.

Таким образом, толщина среза — это компромисс между требованиями высокого пространственного разрешения, низкой дозой облучения и малой продолжительностью обследования.

Для повышения разрешающей способности компьютерной томографии (КТ) предложена методика «усиления» изображения. Она основана на внутривенном введении рентгеноконтрастных препаратов, в результате чего увеличивается денситометрическая разность между здоровой тканью и патологическим образованием вследствие их разного кровоснабжения.

Методика усиления широко используется в дифференциальной диагностике доброкачественных и злокачественных опухолей, для выявления опухоли и метастазов в печени, гемангиом, патологических образований головного мозга, средостения и малого таза.

Спиральная КТ — это недавно появившаяся новая концепция сканирования. Она значительно увеличила эффективность диагностики в плане скорости и качества исследования выбранной анатомической области. В процессе спиральной КТ стол постоянно линейно движется через первичный веерообразный луч с одновременным постоянным вращением трубки и массива детекторов.

Результатом является спиралевидное движение веерообразного луча через тело пациента Поэтому больший объем тканей (анатомическая область) может быть просканирована за один период задержки дыхания пациентом. Вместе с тем, обеспечивая получение тонких соприкасающихся «срезов» (расположенных по спирали), спиральная КТ может обеспечить создание высококачественных трехмерных реконструкций (3D).

В комбинации с внутривенным болюсным контрастированием можно реконструировать КТ-ангиограммы, воспроизводящие проекционные трехмерные изображения сосудистого русла, выполнять исследования больших анатомических зон в различные фазы прохождения контраста.

Электронно-лучевая томография — разновидность КТ с очень малым временем получения изображения одного среза, что дает возможность одновременно получать динамические изображения нескольких параллельных срезов без артефактов от дыхания, сокращений сердца и пульсации сосудов.


Это дает возможность изучать быстро протекающие процессы (например, перфузия сердца, головного мозга и др.). Метод идеально подходит для выполнения КТ-ангиографии.

В заключение необходимо указать, что на компьютерных томографах последних поколений при исследовании всего тела при максимальном количестве срезов, включая получение сагиттального изображения, суммарная поглощенная доза составляет 0,07 Гр.

Клиническое применение рентгеновской компьютерной томографии

Подготовка пациентов для обследования на компьютерном томографе:

1. РКТ головного мозга, органов грудной клетки, костной системы, головы и шеи специальной подготовки не требует.

2. Рентгеновская компьютерная томография органов брюшной полости: за 70-90 минут до обследования пациенту дают внутрь 200 мл 1,5% раствора йодсодержащего контрастного вещества (например, 5 мл 76% раствора верографина на 200 мл воды) и укладывают на правый бок. За 15 мин до исследования пациенту опять дают такую же дозу контрастного вещества.

3. После рентгеновского исследования желудочно-кишечного тракта РКТ органов брюшной полости может проводиться не ранее, чем через 7-10 суток.

4. РКТ органов малого таза: за 24 часа и за 60-70 мин до обследования пациенту дают 200 мл 2% раствора контрастного вещества, накануне — очистительная клизма. Женщинам во влагалище вводят тампон с контрастным веществом для обозначения шейки матки. Исследование производится с наполненным мочевым пузырем.

5. Для выявления конкрементов в почках рентгеновской компьютерной томографии проводится через 10 суток после внутривенной урографии.

6. Для всех категории больных в выписке из истории болезни или направлении за подписью врача должен быть указан аллергологический анамнез с результатами пробы на переносимость йодсодержащих контрастных веществ.

7. Беспокойные больные и дети до 5 лет направляются на РКТ с анестезиологом.

8. Пациенты свыше 100 кг на РКТ исследование не принимаются.

Современные томографы обеспечивают возможность уточненной диагностики заболеваний практически всех органов, тканей и систем человека.

Головной мозг

Наибольшее практическое значение рентгеновской компьютерной томографии имеет в диагностике внутримозговых опухолей, распознавание которых основывается на выявлении прямых и косвенных признаков. Прямым признаком опухоли является изменение плотности ткани (повышенная, пониженная и гетерогенная).

К вторичным признакам относятся «объемный» эффект (смещение структур мозга относительно срединной линии, сдавление и деформация боковых желудочков, блокада ликворопроводящих путей с развитием гидроцефалии) и отек мозга как вблизи опухоли, так и по периферии.

Методика «усиления» изображения в значительной степени повышает контрастность опухоли, особенно при наличии перифокального отека. Метастатические опухоли диагностируются с помощью КТ с наиболее высокой достоверностью по сравнению с другими методами исследования.

При этом весьма эффективно используется методика «усиления» изображения: метастатические очаги быстро и интенсивно накапливают контрастное вещество. Плотность метастазов в зависимости от их морфологических особенностей может быть выше, ниже и равной плотности мозга.

Однако даже в последнем случае они хорошо контрастируются на фоне локального отека. Кальцификация метастазов наблюдается весьма редко и лишь при остеогенной саркоме.

Опухоли гипофиза в большинстве случаев с высокой точностью диагностируются при КТ и более чем у 90% больных имеют непосредственное изображение. Плотность опухоли по сравнению с окружающим мозгом чаще повышена или же наблюдается чередование участков повышенной и пониженной плотности.

Весьма характерно отсутствие перифокального отека, а также повышение плотности опухоли на 10-30 ед. HU после введения контрастного вещества. Из непрямых признаков наиболее постоянным является изменение размеров и формы турецкого седла.

Органы грудной клетки

В диагностике болезней легких и особенно средостения КТ предоставляет информацию, которая не может быть получена другими методами.

Органы брюшной полости

КТ позволяет получать изображение практически всех органов брюшной полости, забрюшинного пространства и таза.

Печень

Злокачественные новообразования печени характеризуются снижением плотности до +25-35 ед. HU. В зависимости от типа роста, раковые опухоли отображаются в виде узла или множественных очагов, нередко сливающихся друг с другом и имеющих гомогенную или негомогенную структуру.

Независимо от типа роста, развитие опухоли постоянно сопровождается расширением внутрилеченочных протоков, хорошо дифференцирующихся на томограммах. Благодаря высокой разрешающей способности КТ удается диагностировать опухоли до 0,5-1 см.

Метастатические поражения печени, как и первичные опухоли, вызывают очаговое снижение плотности печеночной ткани. Форма метастазов чаще округлая, контуры четкие. Методика «усиления» изображения, как правило, улучшает их визуализацию.

Поджелудочная железа выявляется при РКТ у 80% больных. Исследования проводят на фоне контрастирования 12-перстной кишки 5% р-ром гастрографина. позволяющего дифференцировать головку железы. При злокачественном процессе определяются неравномерное увеличение и изменение структуры поджелудочной железы, исчезновение перипанкреатической жировой клетчатки, а также отек. Плотность опухолей обычно составляет от +20 до +40 ед. HU и возрастает после «усиления» изображения.

Забрюшинное пространство

Большое значение имеет КТ при злокачественных поражениях органов забрюшинного пространства и в первую очередь лимфатических узлов, а также внеорганных опухолей. Как первичные, так и метастатические опухоли характеризуются увеличением размеров лимфоузлов и их слиянием с образованием конгломератов, нередко вызывающих смещение сосудов и деформацию их контуров.

Особенно ценно КТ при злокачественных лимфомах. так как позволяет не только оценивать состояние практически всех групп лимфатических узлов, но и выявлять поражение других органов. КТ дополняет и уточняет УЗИ в распознавании различной патологии и внеорганных опухолей забрюшинного пространства.

Почки и надпочечники обычно хорошо дифференцируются на томограммах. Чувствительность КТ в диагностике опухолей почек или метастазов в них достигает 9з-99%. При РКТ надпочечников выявляются новообразования размерами до 1 см.

Таз

При неорганных опухолях КТ по диагностической эффективности превосходит все другие методы, которые в основном позволяют выявить лишь их косвенные признаки. С помощью КТ с высокой достоверностью определяются опухоли нервной, жировой, мышечной и соединительной тканей, а также кисты и новообразования, исходящие из кровеносных и лимфатических сосудов.

При этом чувствительность КТ достигает 95-98%, а специфичность — 70-75% . С помощью КТ диагностируют уже на самых ранних стадиях опухоли матки, яичников, предстательной железы, мочевого пузыря.

При опухолях органов малого таза КТ имеет некоторые методические особенности. Накануне исследования больному делают очистительную клизму. За 3-4 ч до томографии назначают прием внутрь 200 мл 0,5% р-ра урографина для контрастирования кишечника, а за 30 мин — 400-500 мл воды для наполнения мочевого пузыря.

Непосредственно перед исследованием целесообразно контрастировать прямую кишку 100-150 мл 0,5% р-ра верографина, а у женщин для маркировки шейки матки — во влагалище ввести смоченный урографином тампон. При исследовании мочевого пузыря в него после удаления мочи с помощью катетера вводят 100-200 мл кислорода.

Опорно-двигательный аппарат

Несмотря на то. что костно-суставной аппарат является традиционным объектом рутинной рентгенографии, применение КТ открыло принципиально новые возможности в изучении его патологических состояний.

КТ-признаки первично-злокачественных новообразований костей разнообразны и зависят от гистологического строения, локализации и распространенности опухоли. Наиболее постоянными из них являются деструкция костной ткани, периостальная реакция и наличие мягкотканного компонента.

Сопоставление результатов КТ с данными рентгенологического и радионуклидного исследований показывает, что она с большей точностью выявляет как внутрикостную распространенность опухоли, так и объем мягкотканного компонента. Необходимо отметить, что при определении распространенности злокачественного процесса КТ несколько уступает магнитно-резонансной томографии КТ имеет большое значение в диагностике костных метастазов.

Для дифференциальной диагностики первично-злокачественных и метастатических поражений кости применяется пункционная биопсия под контролем КТ с высокой точностью и без осложнении.

КТ в планировании лучевой терапии

Программное обеспечение современных томографов позволяет с высокой эффективностью проводить топографическое планирование лучевой терапии. При этом обеспечивается оптимальное распределение дозы в опухоли с минимальным повреждением окружающих тканей. Кроме того, КТ позволяет осуществлять контроль за эффективностью лечения в процессе и после его окончания.

Противопоказания к проведению рентгеновской компьютерной томографии:

1. Беременность всех сроков.
2. Агонирующее состояние.
3. Наличие меноррагий.
4. Психические расстройства в фазе обострения.
5. Клаустрофобия.
6 Наличие металлов в обследуемой зоне.

Доступность и стоимость

КТ у нас в стране еще недостаточно доступна и одновременно — дорогое исследование (цена его на Западе выражается в сотнях долларов). Учитывая экономические соображения, ограниченную обеспеченность КТ и связанную с ней лучевую нагрузку, остро стоит вопрос об ее рациональном использовании.

Угляница К.Н., Луд Н.Г., Угляница Н.К.
Похожие статьи
показать еще
 
Категории