Tomographic scanning with computers

Abstract

It is known that the classical X-ray picture, which is obtained on a fluorescent screen or on a film, is a one-plane image. A significant advance in radiology was the creation of a tomographic research method.

Full Text

Известно, что классическая рентгенологическая картина, которая получается на флюоресцирующем экране или на пленке, представляет одноплоскостное изображение. Значительным прогрессом в рентгенологии было создание томографического метода исследования. Однако обычно проводятся только продольные томограммы, ибо получение поперечных томограмм, т. е. снимков поперечного сечения живого человека, намного сложнее.

В начале семидесятых годов появились сообщения [14, 15] о применении нового метода исследования — сканирования ^[1]⁾ — поперечно-осевой томографии с применением вычислительных устройств. Узкий пучок лучей, движущийся из рентгеновской трубки и проходящий через тело исследуемого, падает не на рентгеновскую пленку, а на детектор, состоящий из сцинтиллирующих (светящихся) кристаллов, что и обусловливает принцип сканирования. При многократном линейном перемещении и повороте вдоль тела пациента детекторы осуществляют более 300 тыс. «считываний» прошедших через тело рентгеновых лучей, которые обрабатываются в подсоединенном компьютере по программе, хранящейся в запоминающем устройстве. Вычислительные устройства решают ряд систем уравнений, которые накапливаются от записанных значений прошедших рентгеновых лучей и в основе которых лежит измерение поглощенной лучистой энергии. Величины поглощения хранятся в главном участке магнитного диска, но по команде с пульта управления и контроля сканирующей системы могут появляться в виде черно-белого и цветного изображения на катодной трубке — дисплее. При этом яркость каждой точки изображения определяется величиной поглощения рентгеновых лучей соответствующей тканью тела [11, 12].

Изображение исследуемого органа или системы органов на том или ином уровне организма, полученное при сканировании, хранится на магнитной ленте; с помощью дополнительной системы — блока независимого просмотра изображения — можно в любое время просматривать нужные данные.

В литературе получили освещение особенности изображения компьютерных томограмм [5], способы получения тонких поперечных срезов плоскостного изображения на дисплее [10], а также критерии оценки технических и радиационных характеристик сканера [7].

Основная область применения томографического сканирования (ТС) — нейрорентгенология. Использование этого метода при заболеваниях черепа и его содержимого внесло коренные изменения в диагностику многих заболеваний у неврологических больных. Внедрение ТС в нейрорентгенологию расценивается некоторыми авторами как «новая эра в нейрорентгенологии» [3, 6, 13]. Например, изображение желудочков мозга и состояние нервной ткани легко определяются этим методом без всякого дополнительного контрастирования. О тонкости информации ТС свидетельствует то, что по изображению можно отличить серое вещество от белого [2]. ТС является эффективным методом диагностики опухолей в мозгу, как первичных, так и метастатических [18, 26]. Сравнительное изучение объективности ТС и обычных рентгенологических методов в изучении мозга показало явные преимущества первого [18, 24]. Оно дает возможность довольно точно установить внутримозговые и внутрижелудочковые кровоизлияния [25], субдуральные гематомы, отображающиеся в виде полосковидных теней различной протяженности в зависимости от величины скопления крови, выявлять гнойно-воспалительные заболевания полости черепа [27], а также атрофию мозговой ткани [16]. Этот метод имеет также важное диагностическое значение при изучении интракраниальных новообразований у детей [4].

Исследование органов грудной клетки с помощью ТС позволяет получить изображение, на котором легко различима разница в плотности паренхиматозной ткани и сосудистой системы легких; последняя контурируется в виде отчетливых теневых образований [1]. Уплотнение легочной ткани различного происхождения выявляется довольно четко: на сканах удается дифференцировать даже участки легочной ткани, различающиеся только степенью перфузии в фазы сужения и расширения периферических сосудов легких. Исследователи отмечают, что некоторые процессы в легких, плевре, диафрагме на поперечно-осевых томограммах бывают хорошо видны тогда, когда они не определяются на рентгенограммах. При больших выпотах кровь в плевральной полости можно отличить от серозной жидкости путем измерений плотности с учетом разницы в поглощенной энергии [1, 9].

ТС дает возможность обнаруживать злокачественную инфильтрацию в околопочечную ткань, рецидивные опухоли в почечном ложе после удаления почки, гиперплазию лимфоузлов и забрюшинную геморрагию [19, 22].

При исследовании печени можно видеть мелкие патологические образования, обусловливающие симптом дефекта наполнения величиной 5—8 мм; после приема внутрь контрастного вещества плотность печени слегка увеличивается, и хорошо выявляются в паренхиме абсцессы, метастазы, гранулемы [21]. ТС позволяет отличить обтурационную желтуху от необтурационной, но неудобоприменимо при исследовании цирроза печени [23].

Большие возможности ТС имеет при исследовании поджелудочной железы. Кроме точной локализации ее положения на сканах можно легко определить хронический панкреатит с кальцификацией на ранних стадиях, что невозможно при обычном рентгенологическом исследовании. Демонстративна и картина отека поджелудочной железы.

При изучении заболеваний глаз на сканах отчетливо обнаруживаются, в частности, опухоли орбиты, особенно с кальцификацией; доступны обозрению даже мелкие детали глаз — мягкотканная структура как в норме, так и в патологии, узелковые утолщения nervus opticus, мышц глазного яблока, опухоли хориоидной оболочки глаза.

Как показало изучение радиационных доз при ТС [19], общая доза, полученная кожей при снятии целой серии сканограмм, равна дозе, полученной пациентом в результате одного обычного рентгеновского снимка того же самого участка тела.

ТС окажет большую услугу в планировании лучевой терапии многочисленным больным с опухолевыми заболеваниями, так как дает возможность точно воспроизвести поперечный слой тела и получить трехмерное пространственное изображение любого органа, а также локализовать лучевой поток [17, 20].

Следует отметить, что кроме перечисленных преимуществ этого метода он обладает еще одним, особым, достоинством, присущим только ему. ТС по запланированной программе позволяет простыми перемещениями рукоятки с пульта управления получить отдельно изображение костного скелета позвонков и ребер, изображение деталей мягкотканной структуры органов, а затем уже воздушную среду— к примеру, структуру воздухонаполненных пространств, в частности тканей легких.

Необходимо учитывать и недостатки метода ТС. Так, он пока еще малоинформативен при исследовании гемодинамики, циррозов печени и других заболеваний внутренних органов [8].

Общая оценка нового метода исследования весьма положительна, даже с учетом высокой стоимости оборудования [9]. Безусловно, метод ТС перспективен и вскоре займет подобающее ему место в клинической практике.

¹ Скан, сканирование, сканограмма — распространенная терминология, имеет довольно широ­кое понятие, но здесь следует его понимать как изображение, снимок или получение изображения.