КТ

редактировать
Процедура медицинской визуализации с использованием рентгеновских лучей для использования изображений поперечного сечения
КТ
UPMCEast CTscan.jpg Современный компьютерный томограф
Другие названияРентгеновская компьютерная томография (рентгеновская КТ), компьютерная аксиальная томография (компьютерная томография), компьютерная томография, компьютерная томография
ICD-10-PCS B? 2
ICD-9-CM 88.38
MeSH D014057
Код OPS-301 3–20... 3–26
MedlinePlus 003330
[редактировать в Викиданных ]

A компьютерная томография или компьютерная томография (ранее известная как компьютерная аксиальная томография или компьютерная томография ) медицинским методом визуализации , который использует обработанные компьютером комбинации рентгеновских измерений, сделанных под разными углами, для получения томографических (поперечных) изображений (виртуальные «срезы») тела, позволяющие пользователю видеть тело изнутри, не разрезая его. Персонал, выполняющий компьютерную томографию, называется рентгенологами или радиологами-технологами.

Нобелевская премия по физиологии и медицине 1979 года была присуждена совместно южноафриканскому американскому физику Аллан М. Кормак и британский инженер-электрик Годфри Н. Хаунсфилд «за компьютерной томографии».

Первоначально изображения, полученные при компьютерной томографии, были в поперечная (аксиальная) анатомическая плоскость, перпендикулярная длинная ось тела. Современные устройства позволяют переформатировать данные сканера в других плоскостях . Цифровая обработка геометрии может генерировать трехмерное изображение объекта внутри тела из серии двумерных радиографических изображений, полученных с помощью вращения вокруг фиксированной ось. Эти изображения поперечного сечения широко используются для медицинской диагностики и терапии.

Использование компьютерной томографии резко возросло за последние два десятилетия во многих странах. Покам, в 2007 году в США было выполнено 72 миллиона сканирований, а в 2015 году - более 80 миллионов.

По оценкам одного исследования, до 0,4% раковых заболеваний в США были вызваны компьютерной томографией, и что это возможно, увеличилось до 1,5–2% на основе использования компьютерной томографии в 2007 году. Другие оспаривают эту силу, поскольку нет единого мнения о том, что низкие уровни активности, используемые при компьютерной томографии, вызывают повреждение. Более низкие дозы облучения часто используются во многих областях, например, при исследовании почечной колики.

Побочные эффекты от контрастных веществ, вводимых внутривенно при некоторых КТ-сканированиях, может ухудшить работу почек у пациентов с заболеванием почек.

Содержание

  • 1 Использование в медицинских целях
    • 1,1 Голова
    • 1,2 Шея
    • 1,3 Легкие
    • 1,4 Ангиография
    • 1,5 Сердечный
    • 1,6 Брюшной и тазовой
    • 1,7 Осевой скелет и конечности
  • 2 Геологическое использование
  • 3 Использование культурного наследия
  • 4 Преимущества
  • 5 Побочные эффекты
    • 5.1 Рак
    • 5.2 Контрастные реакции
  • 6 Процесс
    • 6.1 Контраст
  • 7 Сканирующая доза
    • 7.1 Единицы дозы облучения
    • 7.2 Воздействие радиации
    • 7.3 Избыточные дозы
    • 7.4 Кампании
  • 8 Распространенность
  • 9 Презентация
    • 9.1 Оттенки серого
    • 9.2 Многоплоскостная реконструкция и проекции
    • 9.3 Объемный рендеринг
  • 10 Качество изображения
    • 10.1 Артефакты
    • 10.2 Доза в зависимости от качества изображения
  • 11 Промышленное использование
  • 12 История
  • 13 Этимология
  • 14 Типы машин
  • 15 Производители
  • 16 Направления исследований
  • 17 См. Также
  • 18 Ссылки
  • 19 Внешние ссылки

Медицинское использование

С момента своего появления в 1970-х годах CT стал важным инструментом медицинской визуализации в дополнение к рентгеновскому излучению и медицинскому ультразвуковому исследованию. Совсем недавно он был использован для профилактика медицины или скрининга на наличие заболеваний, например КТ-колонография для людей с высоким риском рака толстой кишки, или сканирование сердца с полным движением для людей с высоким риском сердечных заболеваний. Ряд учреждений показал сканирование всего тела для населения в целом, хотя такая практикачитает рекомендации и официальные позиции первой организации в этой области, в очередь из-за примененной дозы облучения.

Голова

Компьютерная томография человеческого мозга от основания черепа до верха. Взято с внутривенным контрастным веществом. Commons: прокручиваемые изображения компьютерной томографии нормального мозга

КТ головы обычно используется для обнаружения инфаркта, опухолей, кальцификатов, кровотечение и травма костей. Из вышеперечисленных гиподенсные (темные) структуры могут указывать на отек и инфаркт, гиперплотные (яркие) структуры указывают на кальцификаты, кровоизлияние и травму костей можно рассматривать как разъединение в костных окнах. Опухоли можно построить по отеку и анатомической деформации, которая вызывает или по окружающему отеку. Машины скорой помощи, оснащенные многосрезовыми компьютерными томографами малого диаметра, используются в случаях инсульта или травм головы. КТ-сканирование головы также используется в КТ- управляемой стереотаксической хирургии и радиохирургии для лечения внутричерепных опухолей, артериовенозных мальформаций и других хирургических поддающихся состояния с использованием устройства, известный как N-локализатор.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) головы, дает более качественную информацию по сравнению с компьютерной томографией при поиске информации о головной боли для подтверждения диагноза новоание, сосудистые заболевания, задней черепной ямки, шейно-медуллярные поражения или нарушение внутричерепного давления. Он не несет риска воздействия на пациента ионизирующего излучения. КТ больной крови, когда показана нейровизуализация и МРТ недоступна, или в экстренных случаях, когда лечение, инсульт или черепно-мозговая травма подозреваемый. Даже в экстренных ситуациях, когда травма неотложной помощи по оценке врача и на основании данных руководств, исключены КТ головы для взрослых и откладывать ее до клинического наблюдения в отделении неотложной помощи для детей.

Контрастная компьютерная томография шеи обычно является первым методом выбора при опухолях шеи у взрослых. КТ щитовидной железы играет важную роль в оценке щитовидной железы. рак. Кроме того, компьютерная томография часто случайно выявляет аномалии щитовидной железы, таким образом, становится практически первым методом исследования.

Легкие

Компьютерные томографы с высоким разрешением нормальной грудной клетки, сделанные в аксиальной, корональная и сагиттальная плоскость соответственно. Щелкните здесь для прокрутки стопки изображений.

КТ может объявить как острых, так и хронических изменений в паренхиме легкого, ткани легких. Это актуально здесь, потому что нормальное двумерное рентгеновское излучение не показывает таких дефектов. В зависимости от предполагаемой патологии используются различные методы. Для оценки хронических интерстициальных процессов, таких как эмфизема и фиброз, используются тонкие срезы с реконструкциями с высокой пространственной площадью; часто сканирование выполняется как на вдохе, так и на выдохе. Этот специальный метод называется КТ с высоким разрешением, который позволяет получать образцы легкого, а не непрерывные изображения.

Толщина бронхиальной стенки (T) и диаметр бронха (D)

Утолщение бронхиальной стенки можно увидеть на КТ легких и обычно (но не всегда) подразумевает воспаление бронхов. Обычно соотношение толщины бронхиальной стенки и диаметр бронха составляет от 0,17 до 0,23.

случайно обнаруженный узелок при отсутствии симптомов (иногда называемый инциденталомой ) может вызвать опасения, что это может быть опухоль, доброкачественная или злокачественная. Возможно, под угрозой пациенты и врачи иногда соглашаются на интенсивный график компьютерной томографии, иногда с периодичностью до трех месяцев и сверх рекомендованных рекомендаций, в попытке наблюдения за узлами. Тем не менее, согласно установленным руководящим принципам, пациенты, у которых не было рака в анамнезе и твердые узелки не выросли в течение двух лет, вряд ли будут иметь какой-либо злокачественный рак. Интенсивное наблюдение дает лучшие результаты, а также из-за связанных с проведением КТ, пациенты не должны проходить КТ-скрининг сверх тех, которые не работают. рекомендованы установленными руководящими принципами.

Ангиография

Пример CTPA, демонстрирующий седловидный эмбол (темная горизонтальная линия), перекрывающий легочные артерии (ярко-белый треугольник)

Компьютерная томографическая ангиография (CTA) - это контрастная КТ для визуализации артерий и вен по всему телу. Он изменируется от артерий, обслуживающих , до артерий, доставляющих кровь в легкие мозг, почки, руки и ноги. Примером этого типа исследования является КТ ангиограмма легких (CTPA), используемая для диагностики тромбоэмболии легочной артерии (PE). Он использует компьютерную томографию и контрастный агент на основе йода для получения изображения легочных артерий.

сердца

. Компьютерная томография сердца выполняется для получения информации о сердечная или коронарная анатомия. Традиционно компьютерная томография сердца используется для обнаружения, диагностики или наблюдения ишемической болезни сердца. В последнее время КТ играет ключевую роль в быстро развивающейся области структурных вмешательств на сердце, в частности, при транскатетерной репарации и замене сердечных клапанов.

Основные формы КТ сердца. являются:

  • КТ-ангиография (КТА): использование КТ для оценки коронарных артерий сердца. Субъект получает внутривенную инъекцию рентгеноконтрастного препарата, а затем сердце сканируется с помощью высокоскоростного компьютерного томографа, что позволяет рентгенологам оценить степень окклюзии обычно коронарных артерий, для диагностики ишемической болезни сердца.
  • КТ-сканирование коронарных артерий : также используется для оценки тяжести ишемической болезни сердца. В частности, он ищет отложения кальция в коронарных артериях, которые могут сужать артерии и увеличивать риск сердечного приступа. Типичная коронарная компьютерная томография на кальций выполняется без использования радиоконтраста, но, возможно, это также можно сделать и с изображениями с контрастным усилением.

Для лучшей визуализации анатомии обычно применяемого постобработка изображений. Наиболее распространены мультипланарные реконструкции (MPR) и объемный рендеринг. Для более сложных анатомий и процедур, таких как вмешательство на сердечном клапане, на основе этих изображений КТ создается настоящая 3D-реконструкция или 3D-печать для более глубокого понимания.

Брюшная полость и таз

КТ нормального живота и таза, сделанная в аксиальной, коронковой и сагиттальной плоскостности соответственно. Щелкните здесь, чтобы просмотреть стопки изображений.

КТ - это точный метод диагностики заболеваний брюшной полости. Его использование включает диагностику и определение стадии рака, а также последующее наблюдение после лечения рака оценки ответа. Он обычно используется для исследования острой боли в животе.

Осевой скелет и конечности

Нормальные шейные позвонки (Щелкните здесь, чтобы просмотреть стопки изображений)

Для осевого скелета и конечностей, часто используется для визуализации сложных переломов, особенно вокруг суставов, из-за его способности реконструировать интересующую область во многих плоскостях. Переломы, травмы связок и вывихи легко распознаются с разрешением 0,2 мм. Благодаря современным двухэнергетическим компьютерным томографам были открыты новые области применения, такие как помощь в диагностике подагры.

Геологическое использование

Рентгеновская компьютерная томография используется в геологических исследованиях для ускорения материалов внутри сверла. Плотные минералы, такие как пирит и барит, кажутся более яркими, менее плотные компоненты, такие как глина, кажутся тусклыми на КТ-изображениях.

Использование культурного наследия

Рентгеновская компьютерная томография и микро-компьютерная томография также May для консервации и сохранения объектов культурного наследия. Для многих хрупких объектов прямое исследование и наблюдение могут нанести ущерб и со временем плохить состояние объекта. Используя компьютерную томографию, консерваторы и исследователи могут определить материальный состав исследуемых объектов, например, положение чернил среды свитка, без какого-либо дополнительного вреда. Эти отсканированные изображения были оптимальными для исследований, посвященных работе механизма Antikythera или текста, скрытого внутри обугленных внешних слоев Свиток Эн-Геди. Однако они не оптимальны для каждого объекта, имеющегося предметом такого рода исследовательских вопросов, есть источники материала, такие как Herculaneum papyri, в состав материала очень мало меняется внутри объекта. После развертывания этих объектов можно использовать вычислительные методы для исследования внутренних частей этих объектов, как это было в случае с виртуальным разворачиванием свитка Эн-Геди и Herculaneum papyri.

Преимущества

КТ -сканирование имеет несколько преимуществ перед традиционной двумерной медицинской рентгенографией. Во-первых, КТ исключает наложение изображений за пределами интересующей области. Во-вторых, компьютерная томография имеет большее разрешение изображения, что позволяет исследовать более мелкие детали. КТ может различать ткани, которые отличаются по рентгенографической плотности на 1% или меньше. В-третьих, КТ-сканирование обеспечивает возможность многоплоскостной переформатированной визуализации: данные сканирования могут быть визуализированы в поперечной (или аксиальной), корональной или сагиттальной плоскости, в зависимости от диагностики. задача.

Повышение разрешающей способности КТ разрешить новые исследования. Например, КТ ангиография позволяет избежать инвазивного введения катетера . КТ-сканирование может выполнять виртуальную колоноскопию с большей и меньшим дискомфортом для пациента, чем традиционная колоноскопия. Виртуальная колонография намного точнее бариевой клизмы для обнаружения опухолей и использует более низкую дозу облучения. CT VC все чаще используется в Великобритании и США в качестве скринингового теста на полипы толстой кишки и рак толстой кишки, и в некоторых случаях может потребоваться в колоноскопии.

КТ - это метод радиации от умеренного до сильного. Доза облучения для конкретного исследования зависит от нескольких факторов: отсканированного объема, телосложения, количества и типа последовательностей сканирования, а также от желаемого разрешения и качества изображения. Два начала спирального КТ-сканирование, ток трубки и шаг, можно легко отрегулировать, и первое воздействие на излучение. КТ-сканирование является более точным, чем двухмерные рентгенограммы при оценке переднего межтелового спондилодеза, хотя они все еще могут переоценивать степень слияния.

Побочные эффекты

Рак

излучение, используемое в компьютерной томографии, может повредить клетки организма, включая молекулы ДНК, что может к радиа приведенно-индуцированному раку. Дозы облучения, полученной при компьютерной томографии, изменяются. По сравнению с методами рентгеновского излучения с наименьшей дозой облучения, компьютерная томография иметь в 100-1000 раз большего рентгеновского излучения, чем обычное рентгеновское излучение. Однако рентген поясничного отдела позвоночника имеет же дозу, что и КТ головы. Статьи в средствах массовой информации часто преувеличивают относительную дозу КТ, сравнивая методы рентгеновского излучения с наименьшей дозой (рентген грудной клетки) с методами КТ с наибольшей дозой. В целом доза облучения, связанная с рутинной компьютерной томографией брюшной полости, соответствует средней дозе облучения за три года фоновое излучение.

Недавние исследования с участием 2,5 миллиона пациентов и 3,2 миллиона пациентов привлекли внимание к высоким совокупным дозам, превышающим 100 мЗв для пациентов, проходящих повторную компьютерную томографию в течение короткого промежутка времени от 1 до 5 лет.

Некоторые эксперты отмечают, что компьютерная томография, как известно, «используется слишком часто», и что «существует удручающе мало свидетельств улучшения здоровья, связанных с текущим высоким уровнем сканирования». С другой стороны, недавняя статья, в которой анализируются данные пациентов, получивших высокие кумулятивные дозы, показала высокую степень надлежащего использования. Это создает серьезную проблему риска рака для этих пациентов. Более того, очень важным открытием, о котором ранее не сообщалось, является то, что некоторые пациенты получили дозу>100 мЗв при компьютерной томографии за один день, что нейтрализует существующую критику, которую некоторые исследователи могут высказывать в отношении эффектов длительного или острого воздействия.

Ранние оценки вреда от КТ частично основаны на аналогичном радиационном облучении, испытанном людьми, присутствовавшими во время атомных бомб взрывов в Японии после Второй мировой войны и во время атомщики работники. Некоторые эксперты прогнозируют, что в будущем от трех до пяти процентов всех раковых заболеваний будут вызваны медицинской визуализацией.

Австралийское исследование с участием 10,9 миллионов человек показало, что рост заболеваемости раком после воздействия компьютерной томографии в этой когорте был в основном из-за облучения. В этой группе каждый 1800 компьютерных томографов сопровождался избыточным раком. Если пожизненный риск развития рака составляет 40%, то абсолютный риск повышается до 40,05% после КТ.

Некоторые исследования показали, что публикации, указывающие на повышенный риск рака при обычных дозах компьютерной томографии тела, страдают от серьезные методологические ограничения и несколько крайне маловероятных результатов, заключающихся в том, что нет доказательств того, что такие низкие дозы причиняют какой-либо долгосрочный вред.

Возраст человека играет значительную роль в последующем риске рака. Расчетный риск смерти от рака в течение жизни при КТ брюшной полости у годовалого ребенка составляет 0,1% или 1: 1000 сканирований. Риск для человека в возрасте 40 лет вдвое меньше, чем для человека в возрасте 20 лет, при этом риск для пожилых людей значительно ниже. Международная комиссия по радиологической защите оценивает, что риск для плода,подвергшегося воздействию 10 мГр (единица радиационного облучения), риск рака до 20 лет с 0,03%. до 0,04% (для справки, при КТ-ангиограмме легких на плод обнаружено воздействие 4 мГр). В 2012 году не было обнаружено доказательств того, что обнаружено медицинское обследование и диагностика рака у детей.

КТ-сканирование различных настроек для более низкого облучения детей, у многих производителей компьютерных томографов по состоянию на 2007 год эта функция была встроена. Кроме того, при определенных условиях дети могут пройти несколько компьютерных томографий. Исследования информирование родителей о рисках детской компьютерной томографии.

Контрастные реакции

В Штатах половина компьютерных томографов - это контрастные КТ с использованием внутривенно введенных радиоконтраста агенты. Чаще всего эти агенты вызывают легкие реакции, включая тошноту, рвоту и зудящую сыпь; однако могут быть более серьезные реакции. Общие людей реакции у 1–3% с неионным контрастом и у 4–12% людей с ионным контрастом. Кожная сыпь может появиться в течение недели у 3% людей.

Старые рентгеноконтрастные вещества вызывали анафилаксию в 1% случаев, в то время как новые, более низкоосмолярные препараты вызывают реакции в 0,01–0,04% случаев. Смерть наступает примерно у 2-30 человек на 1 000 000 администраций, причем новые агенты более безопасны. Существует более высокий риск смерти у женщин, пожилых людей или людей с плохим здоровьем, обычно вторичный либо из-за анафилаксии, либо острого повреждения почек.

Контрастное вещество может вызвать нефропатию, индуцированную контрастом. Это происходит у 2–7% людей, получающих эти агенты, с повышенным риском у тех, у кого ранее была почечная недостаточность, ранее существовал диабет или уменьшился внутрисосудистый объем. Людям с легкой почечной недостаточностью рекомендуется использовать полную гидратацию в течение нескольких часов до и после инъекции. При умеренной почечной недостаточности избежанной использования йодированного контраста ; это может означать альтернативное использование техники вместо КТ. Пациенты с тяжелой почечной недостаточностью, требующиеся диализа, уменьшаются в менее строгих мерах предосторожности, так как у их почек остается так мало функций, что дальнейшие повреждения не будут заметны, и нуждающиеся в удалит поврежденное вещество ; Однако рекомендуется проводить диализ как можно скорее после введения контраста, чтобы минимизировать побочные эффекты контраста.

Помимо использования внутривенного контраста, часто используются контрастные контрастные полости. Часто это те же вещества, что и внутривенные контрастные вещества, только разбавленные примерно до 10% концентрации. Существуют пероральные альтернативы йодированному контрасту, такие как очень разбавленные (0,5–1% мас. / Об.) Суспензии сульфата бария . Разбавленный сульфат бария имеет то преимущество, что он не вызывает аллергического типа по недостаточности, но не может вызвать заболевание кишечника, вызывающее перитонит 694>Процесс КТ-сканер со снятой крышкой, чтобы показать внутренние компоненты. Обозначения:. T: рентгеновская трубка. D: детекторы рентгеновского излучения. X: вращение гентри. R: вращение гентри Левое изображение - синограмма, которая является графическим изображением необработанных данных, полученных при компьютерной томографии. Справа - образец изображения, полученный из необработанных данных.

Компьютерная томография работает с использованием генератора рентгеновских лучей, который вращается вокруг объекта; Детекторы рентгеновского излучения расположены на противоположной стороне от источника рентгеновского излучения. Визуальное представление полученных необработанных данных называется синограммой, но этого недостаточно для интерпретации. После использования сканирования их необходимо обработать с использованием формы томографической реконструкции, которая дает серию изображений поперечного сечения. Пиксели в изображении, полученном посредством КТ-скан, лучше с точки зрения относительной радиоплотности. Сам пиксель отображается в соответствии со средним числом ослабления ткани (тканей), соответствующий ему по шкале от +3,071 (ослабляющая) до -1,024 (наименьшая степень ослабления) по шкале Хаунсфилда.. Пиксель - это двумерная единица, основанная на размере матрицы и поле зрения. Когда также принимается во внимание толщина CT-среза, единица измерения известна как воксель. Явление, при котором одна часть детектора не может различать разные ткани, называется эффектом частичного объема. Это означает, что большое количество хрящей и тонкий слой компактной кости вызывает такое же затухание вокселе, что и только гиперплотный хрящ. Вода имеет ослабление 0 единиц Хаунсфилда (HU), в то время как воздух составляет -1000 HU, губчатая кость обычно составляет +400 HU, а черепная кость может достичь 2000 HU или более (os temporale) и может вызывать артефакты. Затухание металлических имплантатов зависит от атомного номера используемого элемента: титан обычно имеет количество +1000 единиц HU, железная сталь может полностью погасить рентгеновское излучение и, следовательно, это заболевание известно линейных артефактов на компьютерных томограммах.. Артефакты создают из-за резких переходов между материалами с низкой и высокой плотностью, в результате чего значения данных превышают динамический диапазон обрабатывающей электроники. Двумерные КТ-изображения обычно визуализируются таким образом, чтобы изображение выглядело так, как если бы на него смотрели с ног пациента. Следовательно, левая часть изображения находится справа от пациента и наоборот, в то время как передняя часть изображения является стороной передней части пациента и наоборот. Это чередование левых и правых соответствует точке зрения, которая обычно имеет врачи, когда они находятся перед пациентом. Наборы данных CT имеют очень высокий динамический диапазон, который уменьшает для отображения или печати. Обычно это делается с помощью «управления окнами», процесса отображает диапазон («») пикселей в шкалу градаций серого. Например, КТ-изображения головного мозга обычно просматриваются в диапазоне от 0 до 80 HU. Значения пикселей от 0 и ниже алкогольным цветом; значения 80 и выше красным цветом; значения в окне серым цветом, пропорциональным положению в окне. Окно, используемое для отображения, должно быть оптимизировано изображение рентгеновского излучения интересующего объекта, чтобы оптимизировать видимые детали.

Контрастные среды

Контрастные среды, используемые для рентгеновской компьютерной томографии, а также для рентгеновских снимков с простой пленкой, называются радиоконтрастами. Радиоконтрасты для рентгеновской компьютерной томографии, как правило, содержат йод. Это полезно для выделения таких структур, как кровеносные сосуды, которые иначе было бы трудно отделить от окружающей среды. Использование контрастного вещества также может помочь получить функциональную информацию о тканях. Часто изображения делаются как с радиоконтрастом, так и без него.

Доза сканирования

ОбследованиеТипичная эффективная. доза (мЗв ). для всего телаТипичная поглощенная. доза (мГр ). на рассматриваемый орган
Годовой фоновый радиационный фон2,42,4
Рентгенография грудной клетки0,020,01–0,15
КТ головы1-256
Скрининг маммография 0,4 ​​3
КТ брюшной полости814
КТ грудной клетки5–713
КТ колонография 6–11
КТ грудной клетки, брюшной полости и таза9,912
Сердечный КТ-ангиограмма9–1240–100
Бариевая клизма 1515
КТ брюшной полости новорожденных2020

В таблице приведены средние дозы облучения, однако могут быть большие дозы облучения между аналогичными типами облучения, где самая высокая доза может быть в 22 раза выше, чем самая низкая доза. Типичный рентгеновский снимок с простой пленкой включает дозу облучения от 0,01 до 0,15 мГр, в то время как типичная КТ может охватывать 10-20 мГр для определенных органов и может доходить до 80 мГр для некоторых КТ-сканирований.

Для сравнения, средняя в мире мощность мощности от естественных источников фонового излучения составляет 2,4 мЗв в год, что для практических целей в данном приложении равно 2, 4 мГр в год. Хотя есть некоторые различные, большинство людей (99%) в качестве менее 7 мЗв в год в качестве фонового излучения. Медицинская визуализация по состоянию на 2007 год составляющая полового радиационного облучения людей в Штатах, причем КТ-сканирование составляло две трети этого количества. В Соединенном Королевстве на нем приходится 15% радиационного облучения. Средняя доза облучения от медицинских источников составляет ≈0,6 мЗв на человека во всем мире по состоянию на 2007 г. Те, кто работает в ядерной промышленности США, ограничены дозами 50 мЗв в год и 100 мЗв каждые 5 лет.

Свинец является основным инструментом, используемым радиографами для от рассеянного рентгеновского излучения.

Единицы облучения

Доза облучения, указанная в единицах серого или мГр, пропорциональна количеству энергии, которую, как ожидается, будет поглощать облучаемая часть тела, и физическое воздействие ( например, двухцепочечных разрывов ДНК ) на химические клетки рентгеновским излучением пропорционально энергии.

Используется единица зиверт в отчете по эффективно дозе. Зиверт в контексте компьютерной томографии соответствует не фактической дозе излучения, которое поглощает отсканированную часть тела, и другое тело поглощает другую дозу излучения, а другая энергия излучения составляет величину, по оценкам, имеет же вероятность вызвать рак, как и компьютерная томография. Таким образом, как показано в таблице выше, фактическое излучение, поглощающееся отсканированной части тела, часто намного больше, чем предполагает эффективная доза. Конкретный показатель, называемый индекс дозы компьютерной томографии (CTDI), обычно используется в качестве оценки дозы, поглощенной радиацией для области сканирования, и автоматически вычисляется медицинскими компьютерными томографами.

Эквивалентная доза - это эффективная доза для случая, когда все фактически поглотило бы одну и ту же дозу излучения, и в отчете используется зиверт. В случае неоднородного излучения или облучения только части тела, это обычное для КТ-исследования использование только эквивалентной дозы к завышению биологических рисков для всего организма.

Воздействие радиации

Наиболее неблагоприятные последствия радиации на здоровье можно разделить на две общие категории:

  • детерминированные эффекты (вредные тканевые реакции), в степени вызванные гибелью / нарушением работы клетки после высоких доз; и
  • стохастические эффекты, т.е. рак и наследственные эффекты, включающие либо развитие рака у подвергшихся воздействию людей, вызывающих заболевание у их потомства из-за мутации репродуктивных клеток (зародышевых) клеток.

Риск развития рака во всей жизни при однократной компьютерной дозе томографии брюшной полости с 8 мЗв составляет 0,05%, или 1 случай на 2000.

Из-за повышенной восприимчивости плода к радиационному облучению доза облучения при компьютерной томографии является важным соображением при выборе медицинской визуализации при беременности.

Избыточные дозы

Октябрь 2009 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) мозга КТ перфузии (ПКТ), основанная на лучевых ожогах, вызванных неправильными настройками в одном конкретном учреждении для этого конкретного типа компьютерной томографии. Облучению подверглись более 256 пациентов за 18 месяцев, более 40% потеряли участки волос, что побудило к усилению программного обеспечения качества КТ, при этом, что «ненужного радиационного облучения следует использовать, необходимо проводить КТ с медицинской точки зрения зрения. сканирование, полученное с соответствующим параметром получения, дает преимущества, которые перевешивают радиационные риски ». Об аналогичных проблемах сообщалось и в других центрах. Предполагается, что эти инциденты произошли из-за ошибки.

Кампании

В ответ на растущую общественность и продолжающийся прогресс передовых методов в рамках проекта был сформирован Альянс за радиационную безопасность в педиатрической визуализации. Общество детской радиологии. Совместно с Американским обществом радиологических технологов, Американским колледжем радиологии и Американской ассоциацией физиков в медицине было разработано и запущено Общество детской радиологии. Кампания Image Gently, разработанная для поддержания высокого качества исследований изображений с использованием самых низких доз и лучших практик радиационной безопасности, доступных для педиатрических пациентов. Эта инициатива была одобрена и применялась растущим списком различных профессиональных медицинских организаций по всему миру и получила поддержку и помощь от компаний, производящих оборудование, используемое в радиологии.

После успеха кампании Image Gently, Американский колледж радиологии, Радиологическое общество Северной Америки, Американская ассоциация физиков в медицине и начало аналогичной кампании по решению этой проблемы. взрослого населения под названием Image Мудро.

Всемирная организация здравоохранения и Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) Организации работают также в этой области и создают текущие проекты, направленные на расширение передовой практики и снижения дозы облучения пациентов.

Распространенность

Количество компьютерных томографов по странам (ОЭСР). по состоянию на 2017 год. (на миллион населения)
СтранаЗначение
Япония 111,49
Австралия 64,35
Исландия 43,68
США 42,64
Дания 39,72
Швейцария 39,28
Латвия 39,13
Южная Корея 38,18
Германия 35,13
Италия 34,71
Греция 34,2 2
Австрия 28,64
Финляндия 24,51
Чили 24,27
Литва 23,33
Ирландия 19,14
Испания 18,59
Эстония 18,22
Франция 17,36
Словакия 17,28
Польша 16,88
Республика Люксембург 16,77
Новая Зеландия 16,69
Чешская 15,76
Канада 15,28
Словения 15,00
Турция 14,77
Нидерланды 13,48
Россия 13,00
Израиль 9,53
Венгрия 9,19
Мексика 5,83
Колумбия 1,24
Пациент, проходящий компьютерную томографию грудной клетки

Использование компьютерной томографии резко возросло за последние два десятилетия. По оценкам, в 2007 году в США было выполнено 72 миллиона сканирований. Из них от шести до одиннадцати процентов было выполнено у детей, что в 1980 году семь-восемь раз больше, чем в 1980 году. Аналогичный рост наблюдался в Европе и Азии. В Калгари, Канада, 12,1% людей, обращающихся в службу экстренной помощи с неотложной жалобой, получили компьютерную томографию, чаще всего головы или живота. Однако процент тех, кто получил КТ, заметно улучшился врачом скорой помощи, который их осматривал, от 1,8% до 25%. В отделении неотложной помощи в США КТ или МРТ выполнено у 15% людей с травмами по состоянию на 2007 год (по сравнению с 6% в 1998 году).

Более широкое использование компьютерной томографии было самым большим в двух областях: скрининг взрослых (скрининг КТ легких у курильщиков, виртуальная колоноскопия, компьютерный скрининг сердца и КТ всего тела у бессимптомных пациентов) и компьютернаяография дети. Сокращение времени примерно до 1 секунды, что устраняет строгую необходимость для неподвижных или седативных препаратов, является одним из причин значительного увеличения детской популяции (особенно для диагностики аппендицита ). По состоянию на 2007 год в пределах Штатах часть компьютерной томографии выполняется без надобности. По некоторым оценкам, это число составляет 30%. Для этого есть причины, в том числе: проблемы с законом, финансовые стимулы и желание общественности. Например, некоторые здоровые люди, жадно платят за компьютерную томографию всего тела как скрининг, но совсем не ясно, перевешивают преимущества рисков и затрат, потому что нужно решать, лечить ли и как инциденталомы сопряжены со сложностью, радиационное облучение является кумулятивным и не может быть пренебрежимо малым, а деньги на сканирование включают альтернативные издержки (они могли быть более эффективными потрачены на более целенаправленный скрининг или другие стратегии здравоохранения).

<5452>Презентация Поле зрения (FOV), увеличенное на диапазон измерения, объем вокселей (abdom исходная КТ фото). Типы представлений КТ-сканирований:. - Проекция средней плотности. - Проекция максимальной плотности. - Тонкий срез (срединная плоскость ). - Объемный рендеринг по верхнему и нижнему порогам для радиоплотности

Результатом компьютерной томографии является объем вокселей, который может быть представлен человеком-наблюдателем различными методами, которые в целом подпадают под следующие категории:

Технически все объемные визуализации Новые проекции при просмотре на 2-мерном дисплее, что делает различие между проекциями и объемными визуализацией немного расплывчатым. Тем не менее, воплощение моделей объемной визуализации включает сочетание, например, окраски и затенения для создания реалити. п редставлений.

Двумерные КТ-обычно изображения таким образом, создается впечатление, создается впечатление на нихят со ступней пациента. Следовательно, левая часть изображения находится справа от пациента и наоборот, в то время как передняя часть изображения стороной передней части пациента и наоборот. Это чередование левых и правых соответствует точке зрения, которая обычно имеет врачи, когда они находятся перед пациентом.

Оттенки серого

Пиксели в изображении, полученном посредством КТ-ска, ​​лучшего с зрения точки относительной радиоплотности. Сам пиксель отображается в соответствии со средним числом ослабления ткани (тканей), соответствующий ему по шкале от +3,071 (ослабляющая) до -1,024 (наименьшая степень ослабления) по шкале Хаунсфилда.. Пиксель - это двумерная единица, основанная на размере матрицы и поле зрения. Когда толщина CT-среза также принимается во внимание, единица измерения известна как Voxel. Явление, при котором одна часть детектора может различить разные ткани, называется «эффектом частичного объема». Это означает, что большое количество хрящей и тонкий слой компактной кости может вызывать такое же затухание вокселе, как и только гиперплотный хрящ. Вода имеет ослабление 0 единиц Хаунсфилда (HU), воздух - -1000 HU, губчатая кость обычно составляет +400 HU, а черепная кость может достичь 2000 HU или более (os temporale) и может вызвать артефакты.. Затухание металлических имплантатов зависит от атомного номера используемого элемента: титан обычно имеет количество +1000 единиц HU, железная сталь может полностью погасить рентгеновское излучение и, следовательно, это заболевание известно линейных артефактов на компьютерных томограммах.. Артефакты создают из-за резких переходов между материалами с низкой и высокой плотностью, в результате чего значения данных превышают динамический диапазон обрабатывающей электроники.

Наборы данных CT имеют очень высокий динамический диапазон, который необходимо уменьшить для отображения или печати. Обычно это делается с помощью «управления окнами», процесса отображает диапазон («») пикселей в шкалу градаций серого. Например, КТ-изображения головного мозга обычно просматриваются в диапазоне от 0 до 80 HU. Значения пикселей от 0 и ниже алкогольным цветом; значения 80 и выше красным цветом; значения в окне серым цветом, пропорциональным положению в окне. Окно, используемое для отображения, должно быть оптимизировано изображение рентгеновского излучения интересующего объекта, чтобы оптимизировать видимые детали.

Многоплоскостная реконструкция и проекции

Типичный макет экрана для диагностического программного обеспечения, показывающий одну объемную визуализацию (VR) и мультипланарный вид трех тонких срезов в аксиальной (вверху справа), сагиттальная (слева) и коронковые плоскости (внизу слева) Иногда полезны продольной плоскости, такие как косая плоскость, для визуализации нейрофораминов позвоночного столба, показывающих сужение на двух уровнях, вызывающее радикулопатию. Меньшие изображения представляют собой срезы в аксиальной плоскости.

Мультиплоскостная реконструкция (MPR) - это создание срезов в более анатомических плоскостях, чем тот (обычно поперечный ), используем для первоначальной томографии. Его можно использовать как для тонких срезов, так и для выступов. Мультипланарная реконструкция возможна, потому что современные компьютерные томографы предоставляют изотропное или почти изотропное разрешение.

МПР часто используется для исследования позвоночника. Осевые изображения через позвоночник показывают только одно тело позвонка за раз и не могут достоверно показать межпозвоночные диски. Переформатируя объем, становится легче визуализировать положение одного позвонка по другим к другим.

Современное программное обеспечение позволяет проводить реконструкцию в неортогональных (наклонных) плоскостях, чтобы можно было выбрать оптимальную плоскость для отображения анатомической структуры. Это может быть особенно полезно для визуализации структуры бронхов, поскольку они не лежат ортогонально сканирование.

Для визуализации сосудов может быть выполнена реконструкция по криволинейной плоскости. Это позволяет «выпрямить» изгибы сосуда, чтобы можно было визуализировать всю длину на одном изображении или на короткой серии изображений. После того, как сосуды "выпрямлен" таким образом, можно провести количественные измерения и площади поперечного сечения, чтобы можно было запланировать операцию или интервенционное лечение.

Примеры различных алгоритмов утолщения многоплоскостных реконструкций
Тип проекцииСхематическое изображениеПримеры (плиты 10 мм)Описание
Проекция средней интенсивности.gif Проекция средней корональной интенсивности CT thorax.gif Среднее затухание каждого воксела отображается. Изображение станет более гладким по мере увеличения толщины среза. По мере увеличения толщины среза он будет все более и более похожим на обычную проекционную рентгенографию.
Проекция максимальной плотности (MIP) Проекция максимальной интенсивности.gif Проекция максимальной интенсивности коронарной артерии CT thorax.gif Отображается воксель с наибольшим ослаблением. Следовательно, структуры с высоким ослаблением, такие как кровеносные сосуды, заполненные контрастным веществом, усиливаются. Может для ангиографических исследований и идентификации легочных узелков.
Проекция минимальной интенсивности (MinIP) Проекция минимальной интенсивности. Gif Проекция минимальной интенсивности коронарной артерии CT thorax.gif Отображается воксель с наименьшим затуханием. Следовательно, улучшаются конструкции с низким затуханием, такие как воздушные пространства. Может для оценки паренхимы легких.

Объемный рендеринг

Пороговое значение радиоплотности устанавливается оператором (например, уровень, соответствующие кости). Исходя из этого, трехмерная модель может быть построена с использованием алгоритмов обработки изображения обнаружения края и отображена на экране. Множественные модели могут быть созданы различными пороговыми значениями, что позволяет разным цветам представлять каждый анатомический компонент, такой как кость, мышцы и хрящ. Однако внутренняя структура каждого элемента не видна в этом режиме работы.

Рендеринг поверхности ограничен тем, что он отображает только поверхность, которая соответствует пороговой плотности, и отображает только поверхность, ближайшую к воображаемому зрителю. В рендеринге объема используются прозрачность, цвета и затенение, чтобы обеспечить лучшее представление объема на одном изображении. Например, кости таза могут как полупрозрачные, чтобы даже под наклоном одна часть изображения скрывала другую.

3D-печать человеческого черепа уменьшенного размера по данным компьютерной томографии.

Качество изображения

Серия компьютерных томографов, преобразованных в анимированное изображение с помощью Photoshop

Артефакты

Хотя изображения, полученные с помощью компьютерной томографии, как правило, точные представления отсканированного размера, метод подвержен ряду артефактов, таких как следующее:

Артефакт полосы
Полосы часто видны вокруг материалов, которые блокируют большую часть X -светы, такие как металл или кость. Этим полосам многочисленные факторы: недостаточная выборка, фотонное голодание, движение, усиление луча и комптоновское рассеяние. Этот тип артефакта обычно возникает в задней ямке мозга или при наличии металлических имплантатов. Полосы можно уменьшить с помощью новых методов реконструкции или подходов, таких как уменьшение металлических артефактов (MAR). Методы MAR включают спектральную визуализацию, при которой КТ-изображения получают с помощью фотонов с разными уровнями энергии, а затем синтезируют в монохроматические изображения с помощью специального программного обеспечения такого как GSI (Gemstone Spectral Изображения).
Эффект частичного размера
Выглядит как «размытие» краев. Это происходит из-за того, что сканер может различить небольшое количество материала с высокой плотностью (например, кость) и большее количество материала с меньшей плотностью (например, хрящ). Реконструкция предполагает, что ослабление рентгеновских лучей в каждом вокселе однородно; это может быть не так на острых краях. Это чаще всего наблюдается в z-из-за традиционного использования сильно анизотропных вокселей, которые имеют более низкое разрешение вне плоскости, чем разрешение в плоскости. Частично это можно пройти методом сканирования с использованием более тонких срезов или изотропного сбора данных на современном сканере.
Кольцевой артефакт
Вероятно, самый распространенный механический артефакт, изображение одного или нескольких «колец» появляется внутри образ. Обычно они вызваны отклонениями элементов двумерного детектора рентгеновского излучения из-за дефекта или неправильной калибровки. Кольцевые артефакты уменьшения размера с помощью нормы плотности, также называемой коррекцией плоского поля. Оставшиеся кольца можно подавить преобразованием в полярное пространство. Сравнение уменьшения кольцевых артефактов на рентгеновских томографических изображений показала, что метод Зейберса и Постнова может эффективно подавлять кольцевые артефакты.
Шум
Это проявляется в виде зернистости на изображении и вызвано низким отношением сигнал шум. Это происходит чаще, когда используется тонкий ломтик. Это также может произойти, когда мощность, подаваемая на рентгеновскую трубку, недостаточна для проникновения в анатомию.
Ветряная мельница
Появление полос может возникнуть, когда детекторы пересекают плоскость реконструкции. Это можно уменьшить с помощью фильтров или уменьшения шага.
Усиление луча
Это может дать "чашевидный вид", когда оттенки серого визуализируются как высота. Это происходит потому, что обычные источники, такие как рентгеновские трубки, излучают полихроматический спектр. Фотоны с более высоких уровнейми энергии фотонов обычно ослабляются меньше. Из-за этой средней энергии увеличивается при прохождении объекта, что часто описывается как «становление все труднее». Это приводит к тому, что толщина материала все становится более недооцененной, если не исправлять. Существует множество алгоритмов для исправления этого артефакта. Их можно разделить на методы с использованием одного и нескольких материалов.

Доза в зависимости от качества изображения

Важным вопросом в современной радиологии является то, как снизить дозу излучения во время КТ-исследования без ущерба для изображения качества. Как правило, более высокие дозы облучения приводят к изображениям с более высоким разрешением, как более низкие изображения приводят к увеличению шума и нечеткости изображений. Повышенная доза вызывает побочные эффекты, в том числе риск радиационно-индуцированного рака - четырехфазная компьютерная томография брюшной полости дает такую ​​же дозу облучения, как и 300 рентгенограмм грудной клетки (см. Доза сканирования раздел). Существует несколько методов, которые могут снизить воздействие ионизирующего излучения во время компьютерной томографии.

  1. Новая программная технология может снизить требуемую дозу облучения. Новые итерационные алгоритмы томографической реконструкции (например, итеративная разреженная асимптотическая минимальная дисперсия ) предложить сверхразрешение без необходимости более высокой дозы облучения.
  2. Индивидуализируйте обследование и регулируйте дозу облучения в зависимости от типа тела и исследуемого органа. Разные типы телосложения и органы требуют разного количества излучения.
  3. Перед каждым КТ обследованием оценивайте целесообразность обследования, является ли оно мотивированным или более подходящим является другим типом обследования. Высокое разрешение не всегда подходит для любого конкретного сценария.

Промышленное использование

Промышленное компьютерное сканирование (промышленная компьютерная томография) - это процесс, в котором используется рентгеновское оборудование для создания трехмерных изображений. представления компонентов как внешне, так и внутренне. Промышленное сканирование используется во многих отраслях промышленности для внутреннего контроля компонентов. Некоторые из основных применений КТ-сканирование - это обнаружение дефектов, анализ отказов, метрология, анализ сборки, методы конечных элементов на основе изображений и приложения обратного проектирования. КТ-сканирование также используется для визуализации и консервации музейных артефактов.

КТ-сканирование также нашло применение в транспортной безопасности (преимущественно безопасность аэропорта, где оно в настоящее время используется в контексте материалов для обнаружения взрывчатых веществ CTX (устройство обнаружения взрывчатых веществ), а также предлагаем автоматизированное сканирование безопасности багажа / посылок с использованием алгоритмов распознавания объектов на основе компьютерного зрения, которые нацелены на определение конкретных элементов на основе трехмерного изображения (например, пистолеты, ножи, емкости)

История рентгеновской компьютерной томографии восходит как минимум к 1917 году с математической теории радона трансформации. В октябре 1963 года Уильям Генри Олдендорф получил в США патент на «приборной лучистой энергии для исследования выбранных внутренних объектов, скрытых плотным материалом». й компьютерный томограф был изобретен сэром Годфри Хаунсфилдом в 1972 году.

Этимология

Слово «томография» происходит от греческого фолианта (срез) и графена (писать). Компьютерная томография была первоначально известна как «сканирование электромагнитных помех», поскольку она была разработана в начале 1970-х годов в исследовательском отделении EMI, компании, наиболее известной сегодня своим музыкальным и звукозаписывающим бизнесом. Позже это было известно как компьютерная аксиальная томография (компьютерная томография или компьютерная томография) и рентгенография сечения тела.

Термин «компьютерная томография» больше не используется, так как в настоящее время компьютерная томография позволяет проводить многоплоскостные реконструкции. Это делает «компьютерную томографию» наиболее подходящим термином, который используется радиологами в просторечии, а также в любом учебнике и любой научной статье.

Хотя термин «компьютерная томография» может использоваться для описания позитронно-эмиссионная томография или однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ), на практике это обычно относится к вычислению томографии по рентгеновским изображениям, особенно в старой медицинской литературе и в небольших медицинских учреждениях.

В MeSH, «компьютерная аксиальная томография» использовалась с 1977 по 1979 год, но текущая индексация явно включает в заголовок «рентгеновский снимок».

Термин синограмма была представлена ​​Полом Эдхольмом и Бертилом Якобсоном в 1975 году.

Типы машин

Прядильная трубка, обычно называемая спиральной CT или спиральной CT представляет собой метод визуализации, при котором вся рентгеновская трубка вращается вокруг центральной оси сканируемой области. Это преобладающий тип сканеров на рынке, поскольку они производятся дольше и предлагают более низкую стоимость производства и покупки. Основным ограничением этого типа является размер и инерция оборудования (узел рентгеновской трубки и матрица детекторов на противоположной стороне круга), что ограничивает скорость, с которой может вращаться оборудование. В некоторых конструкциях используются два источника рентгеновского излучения и решетки детекторов, смещенные под углом, как метод улучшения временного разрешения.

Электронно-лучевая томография (EBT) - это особая форма компьютерной томографии, в которой достаточно большая рентгеновская трубка сконструирована так, что только путь электронов, проходящих между катодом и анодом рентгеновской трубки, вращаются с помощью отклоняющих катушек. Этот тип имел большое преимущество, так как скорость развертки может быть намного выше, что позволяет получать менее размытые изображения движущихся структур, таких как сердце и артерии. Было произведено меньше сканеров этой конструкции по сравнению с типами вращающихся трубок, в основном из-за более высокой стоимости, связанной со строительством гораздо большей рентгеновской трубки и матрицы детекторов, а также ограниченного анатомического покрытия. Только один производитель (Imatron, позже приобретенный General Electric ) когда-либо производил сканеры этой конструкции. Производство прекратилось в начале 2006 года.

В мультиспиральной компьютерной томографии (МСКТ ) или мультидетекторной компьютерной томографии (MDCT ), большее количество томографических срезов позволяет получать изображения с более высоким разрешением. Современные КТ-аппараты обычно создают 64-640 срезов за сканирование.

Производители

Основными производителями устройств и оборудования для компьютерных томографов являются:

Направление исследований

Компьютерная томография с подсчетом фотонов - это метод компьютерной томографии, который в настоящее время находится в стадии разработки. В обычных компьютерных томографах используются детекторы, интегрирующие энергию; фотоны измеряются как напряжение на конденсаторе, которое пропорционально регистрируемому рентгеновскому излучению. Однако этот метод чувствителен к шуму и другим факторам, которые могут повлиять на линейность зависимости напряжения от интенсивности рентгеновского излучения. Детекторы счета фотонов (PCD) по-прежнему подвержены влиянию шума, но не меняют измеренное количество фотонов. У PCD есть несколько потенциальных преимуществ, в том числе улучшение отношения сигнал (и контраст) к шуму, снижение доз, улучшение пространственного разрешения и за счет использования нескольких энергий, различение нескольких контрастных агентов. PCD только недавно стали применяться в сканерах компьютерной томографии из-за усовершенствований технологий детекторов, которые могут справляться с объемом и скоростью требуемых данных. По состоянию на февраль 2016 года КТ для подсчета фотонов используется на трех объектах. Некоторые ранние исследования показали, что потенциал снижения дозы КТ с подсчетом фотонов для визуализации груди очень многообещающий. Ввиду недавних данных о высоких кумулятивных дозах у пациентов при повторных компьютерных томограммах, наблюдается толчок к использованию компьютерных томографов с суб-мЗв, эта цель сохраняется

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Wikimedia Commons имеет средства массовой информации относится к Компьютерная томография.
Последняя правка сделана 2021-05-13 12:27:32
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте