Медицинская консультация

Последний номер журнала

Увидеть болезнь

Увидеть болезнь

О болезни важно слышать, но лучше ее видеть.

Сергей Боткин

 

Заглянуть внутрь человеческого тела, не повреждая его… В конце ХIХ века стало ясно, что мечта многих поколений врачей вполне осуществима. Удивительные Х-лучи Вильгельма Рентгена, позволяющие «взглянуть» сквозь человека, совершили переворот в медицинской диагностике. Спустя столетие на смену традиционной рентгенографии, предлагающей лишь один такой «взгляд», то есть снимок в одной-единственной проекции, пришла рентгеновская компьютерная томография –– метод, который позволяет рассмотреть объект миллиметр за миллиметром со всех сторон. Опыт компьютерной томографии был использован при развитии и внедрении в медицинскую практику такого революционного метода лучевой диагностики, как магнитно-резонансная томография

 Рентгеновская компьютерная томография

Чем рентгеновский снимок отличается от изображений, полученных с использованием компьютерной томографии (КТ)? Первый, как известно, представляет собой накладывающиеся друг на друга «тени» всех органов, через которые прошел рентгеновский луч. Иными словами, на рентгеновских снимках получается суммарное изображение. При его изучении не всегда удается определить истинную форму и величину исследуемого объекта, глубину его расположения. Что же касается КТ, то этот метод позволяет получить четкое изображение заданного слоя тела пациента (томография в переводе с греч. - изображение слоя). Толщина слоя, как правило, составляет от 0,5 до 10 мм. Количество слоев, сканируемых в ходе одного исследования, зависит от диагностических задач и может колебаться от 2-3 до нескольких десятков. Получив на компьютерном томографе набор изображений последовательно расположенных слоев (аксиальных срезов), врач может не только изучить каждый из них в отдельности, но с помощью специальных компьютерных программ реконструировать изображение в любой плоскости (корональной, сагиттальной, криволинейной), построить наглядную объемную модели «заглянуть» внутрь полых структур и т.д.

Для того чтобы получить представление о каком-либо объекте, его следует внимательно осмотреть со всех сторон. Точно так же для получения четкого изображения слоя тела его нужно «обойти» по кругу и «заснять» с нескольких позиций. По сути, становление и развитие КТ связано с фундаментальными исследованиями по математической реконструкции объекта из набора множественных проекций.

При выполнении обычной рентгенограммы объект (пациент), источник излучения (рентгеновская трубка) и приемник излучения (пленка, датчик) находятся в покое. Для достижения томографического (послойного) эффекта необходимо, чтобы как минимум два из этих трех компонентов двигались. В настоящее время наиболее распространены компьютерные томографы, в которых пациент на специальном «прозрачном» для рентгеновских лучей столе перемещается сквозь отверстие в томографе, где вокруг него синхронно вращаются источник и приемник излучения.

В процессе обследования методом КТ рентгеновская трубка испускает тонкий веерообразный пучок рентгеновских лучей, который как бы сканирует тело, двигаясь вокруг него по окружности. Напротив рентгеновской трубки установлена круговая система детекторов, фиксирующих интенсивность излучения после прохождения через ткани организма. Рентгеновские фотоны генерируют в детекторах электрические импульсы, которые тем сильнее, чем больше интенсивность луча, достигшего детектора. Сигнал от детекторов усиливается и преобразуется в цифровой код, поступающий в память компьютера. Получив сигнал от детекторов, компьютер дает команду источнику и приемнику излучения повернуться на заданный угол (обычно менее 1°) и снять следующую проекцию. После того как сканирующая система сделает полный оборот вокруг пациента, из собранных данных –– «снимков» сотен проекций –– реконструируется изображение данного слоя. В современных томографах время сканирования одного слоя составляет всего 0,5-1 с; примерно столько же занимает реконструкция его изображения (для сравнения: первому компьютерному томографу требовалось несколько часов для получения данных для одного слоя и несколько дней для реконструкции из них изображения на компьютере).

«Покончив» с одним слоем, сканирующая система переходит к следующему. Такой переход может осуществляться двумя способами: последовательно или по спирали. Первый вариант, сегодня практически не используемый, предполагает остановку рентгеновской трубки после каждого цикла вращения. В этот момент происходит реконструкция изображения, а стол с пациентом передвигается на необходимое расстояние для получения данных о следующем слое. Спиральное сканирование заключается в одновременном выполнении двух процедур: непрерывного вращения рентгеновской трубки вокруг объекта и непрерывного поступательного движения стола с пациентом. При этом траектория пучка рентгеновских лучей, спроецированная на пациента, приобретает форму спирали. Спиральная КТ позволяет значительно ускорить процесс сканирования: все обследование может быть произведено при одной задержке дыхания, что резко повышает качество изображения. Внедрение технологии спирального сканирования способствовало появлению компьютерной ангиографии, позволяющей эффективно выявлять патологию сосудов, объемной рентгенографии, виртуальной эндоскопии.

Еще один подход к повышению скорости сканирования –– создание так называемых многослойных компьютерных томографов. Около 20 лет назад появились системы, способные за один оборот рентгеновской трубки и детекторной системы вокруг тела пациента получать изображение сразу двух слоев. Сегодня производители медицинской техники предлагают спиральные компьютерные томографы, одновременно выполняющие сканирование 4, 8, 16, 32 слоев. Это позволяет достигать скорости сканирования до нескольких десятков слоев в 1 секунду.

Поначалу компьютерные томографы использовали для диагностики и планирования хирургических вмешательств преимущественно в неврологии и нейрохирургии, позже - для диагностики заболеваний легких, органов брюшной полости, мочеполовой сферы, опорно-двигательного аппарата. Теперь КТ используют для функциональных исследований нервной и сердечно-сосудистой систем, а также в онкологии. Современные алгоритмы трехмерной реконструкции позволяют визуализировать органы и системы в наиболее удобном для специалиста виде, а методом виртуальной эндоскопии можно неинвазивно исследовать любые полые анатомические структуры (бронхи, сосуды, спинномозговой канал и др.) в реальном времени.

По информативности КТ значительно превосходит классическую рентгенографию. При этом, проходя обследование на современном компьютерном томографе, пациент получает в среднем такую же дозу облучения, что и при рентгенографии грудной клетки (около 1 мГр).

Несмотря на то, что лучевая нагрузка на пациента при КТ относительно невелика, все же она существует. Поиск таких же информативных, как КТ, однако безопасных методов визуализации внутренних органов человека, увенчался созданием магнитно-резонансных томографов.

 

Метод рентгеновской компьютерной томографии был предложен в 1972 году независимо английским инженером Готфри Хаунсфилдом и американским физиком Алленом Кормаком. Спустя семь лет «за разработку революционного радиологического метода» ученым была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине

 

Магнитно-резонансная томография

В 40-е годы минувшего столетия советский физик Евгений Завойский и его американские коллеги Феликс Блох и Ричард Парселл независимо друг от друга установили, что ядра некоторых химических элементов, помещенные в магнитное поле, способны поглощать энергию в радиочастотном диапазоне с последующим ее излучением. Явление получило название ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Около четверти века назад в медицинскую практику вошел новый метод получения изображения внутренних органов –– ядерная магнитно-резонансная томография. От слова «ядерная» вскоре отказались из-за негативного отношения пациентов, и в обиход прочно вошло понятие «магнитно-резонансной томографии», или МРТ.

И МРТ, и КТ являются методами лучевой диагностики, однако принципиально различаются типом излучения. В магнитно-резонансном томографе используют радиоволновой сигнал: томограмма строится по переизлучению радиоволн ядрами водорода, содержащимися в тканях тела, сразу же после получения ими энергии от радиоволнового сигнала, которым облучают пациента. Энергия радиоволн в миллиарды раз меньше, чем рентгеновского излучения, поэтому они не вызывают каких-либо повреждений молекул и клеток человеческого организма.

Следует также отметить, что если при КТ контрастность тканей обусловлена только их способностью поглощать рентгеновское излучение, то при МРТ отражает особенности «внутренних», ядерных структур вещества и зависит от таких факторов, как строение вещества, движение молекул и взаимодействие между ними. Это позволяет дифференцировать на изображении патологические и здоровые ткани, а также судить о функционировании отдельных структур. Выбирая форму облучающего радиоволнового сигнала или импульсной последовательности, можно выделить влияние на тканевую контрастность одного какого-нибудь параметра, и одна и та же ткань при одном исследовании может получиться светлой, а при другом –– темной.

Нобелевская премия по физиологии и медицине за 2003 год была присуждена британскому и ученому Полу Латербуру и американскому - Питеру Мэнсфилду за открытие, связанное с получением изображения с помощью ядерного магнитного резонанса. По мнению членов Нобелевского комитета, оно стало «прорывом в медицине, диагностике и лечении»

Что же роднит МРТ и КТ? Оба метода основаны на одинаковых принципах автоматического, управляемого компьютером сканирования, обработки и получения послойного изображения внутренней структуры органов.

При исследовании на магнитно-резонансном томографе пациента помещают внутрь большого магнита, где имеется довольно сильное постоянное магнитное поле, ориентированное в большинстве аппаратов вдоль тела пациента. Под воздействием магнитного поля в теле пациента ядра атомов водорода, представляющие собой маленькие магнитики, ориентируются определенным образом. Добавив слабое переменное магнитное поле к постоянному, можно выбрать область, изображение которой необходимо получить. Затем пациента облучают радиоволнами; их частоту подстраивают таким образом, чтобы протоны в теле пациента могли поглотить часть энергии радиоволн и изменить ориентацию своих магнитных полей. Сразу же после прекращения облучения протоны возвращаются в первоначальное состояние, излучая полученную энергию. Так называемое переизлучение индуцирует электрический ток в приемных катушках томографа. Зарегистрированные токи (сигналы) поступают в компьютер и используются для реконструкции изображения.

Соответственно этапам исследования основными компонентами любого магнитно-резонансного томографа являются: магнит, создающий постоянное магнитное поле; градиентные катушки, создающие слабое переменное магнитное поле; радиочастотные катушки, используемые для возбуждения ядер водорода в теле пациента и регистрации ответа возбужденных участков; компьютер, который управляет работой системы и осуществляет реконструкцию изображения. В результате компьютерной обработки информации получают изображения органов и систем в так называемых срезах, сосудистых структур в различных плоскостях, формируют с высокой разрешающей способностью трехмерные конструкции органов и тканей.

В настоящее время МРТ является одним из ведущих методов исследования при различных заболеваниях и состояниях. Учитывая замену рентгеновских лучей радиоволнами, ее считают абсолютно безопасной. За счет разности в концентрациях водорода в различных участках органов и мягких тканей обеспечивается их высокая дифференциация. Высокая разрешающая способность МРТ позволяет увидеть объекты размером в доли миллиметра. Следует также отметить, что при МРТ визуализация сосудистого русла может осуществляться без дополнительного контрастирования и даже с определением параметров кровотока.

В то же время, как и любая другая методика, МРТ имеет свои недостатки. Среди них –– высокая длительность процедуры обследования приводит к появлению артефактов от дыхательных движений. МРТ не обеспечивает надежного выявления камней, кальцификатов, некоторых видов патологии костных структур. Пациент длительное время находится в замкнутом пространстве –– специальном тоннеле, где создается магнитное поле, поэтому больным клаустрофобией этот вид исследований не назначают. Противопоказанием к МРТ является также наличие у пациента искусственных водителей ритма или крупных металлических имплантатов из немедицинских металлов. Нельзя не отметить и такой принципиальный, в частности для нашей страны, недостаток, как высокая стоимость оборудования и его эксплуатации.

Традиционно МРТ широко применяется в неврологии и онкологии. Однако совершенствование метода открыло новые области для его использования: травматология, ортопедия, кардиология, хирургия, сосудистая хирургия, медицинская спектроскопия и т.д.

Каждый из методов медицинской визуализирующей диагностики –– рентгенография, КТ, МРТ, УЗИ –– имеет свои преимущества, противопоказания и возможности при исследовании тех или иных органов и тканей. Поэтому специалисты не рекомендуют проводить «модные» обследования по собственной инициативе: выбрать оптимальный диагностический метод, может только врач.

Новым высокоинформативным диагностическим методом заинтересовались антропологи и историки. Они предложили на роль «пациентов»… египетские мумии. Конечно, отчего бы ни скончались тысячи лет назад фараоны, жрецы и чиновники Древнего Египта, диагноз для них несколько запоздал, но он может многое поведать о жизни наших далеких предков

Статья из журнала "Фармацевт Практик"

Дата публикации: 19 Сентября 2017

Нравится