Введение

Введение

__________________________________________________________________

         Открытие рентгеновских лучей впервые позволило визуализировать (сделать видимыми) многие внутренние структуры организма, но не непосредственно, а в форме изображения. Получение диагностических изображений (рентгенодиагностика, УЗИ) позволило кардинально изменить диагностический процесс (90% всей информации об окружающем мире человеку доставляет именно зрение).

Современные высокоинформативные методы визуализации – такие, как рентгеновская компьютерная, магнитно-резонансная, позитронная эмиссионная томография, резко расширили возможности диагностики, сделав доступными для визуального анализа практически все анатомические структуры человеческого организма и почти все патологические изменения в нем.

В настоящее время в лучевой диагностике (диагностическая радиология, медицинская визуализация, интраскопия) выделяют пять основных методов визуализации:

1. рентгенодиагностика,

2. радионуклидная визуализация,

3. ультразвуковое исследование,

4. рентгеновская компьютерная томография,

Рекомендуемые материалы

5. магнитно-резонансная томография

         Перечисленные методы получения диагностических изображений объединяет использование различных видов волновой энергии:

· рентгеновского излучения[i] (рентгенодиагностика, КТ),

· гамма-излучения (радионуклидная визуализация),

· ультразвуковых волн (УЗИ),

· радиоволн в сильном магнитном поле (МРТ).

Все они в противоположность видимому свету проникают сквозь ткани тела. В процессе взаимодействия с разными по плотности тканями волновая энергия подвергается изменениям (табл. 1), а, следовательно, содержит информацию о состоянии этих объектов и может быть трансформирована в видимое изображение[1](рис. 1).

В реальном (трехмерном) пространстве объекты имеют объем[2], а их отображение получают на плоскость[3], что приводит к потере ценной информации. Различные методы визуализации позволяют по-разному преодолеть этот недостаток. Так, изображение, полученное при рентгенографии[ii], представляет собой проекцию трехмерного тела на плоскую поверхность пленки, т. е. является суммационным (рис. 1, 2)[4]. Для изучения объекта в объеме используют многоосевое просвечивание[iii] или полипозиционную рентгенографию[5].

Таблица 1[6]

Чувствительность методов визуализации при отображении некоторых тканей, сред и их тканевые характеристики

При томографии[8] получают изображения различных слоев[v] (рис. 2) трехмерного пространства объекта в различных плоскостях (сагиттальной, фронтальной, аксиальной или в косых проекциях).

Кроме того, в настоящее время возможно построение трехмерных (3D) изображений[9].

Хорошим, а часто необходимым дополнением к вышеназванным методам визуализации являются исследования, позволяющие изучать объект в режиме реального времени (просвечивание органов грудной полости и УЗИ). Оценка функции и многоосевое исследование (ротация пациента) являются существенным преимуществом этого метода, кроме того, появляется возможность выбора оптимальной проекции для выполнения прицельных снимков[10].

         К основным характеристикам диагностических изображений относятся контрастность и пространственное разрешение[vi] (табл. 2). Последнее показывает, сколько деталей на протяжении 1 мм можно раздельно различить в данном изображении (чем выше пространственное разрешение, тем более мелкие детали возможно распознать)[11]. Эта основополагающая характеристика прямо зависит от степени контрастности изучаемых деталей. Контрастность (контраст) – это разница в яркости детали и фона или между двумя деталями (рис. 3, 4). В свою очередь, контрастность прямо пропорциональна плотности изучаемого объекта (если между тканями нет достаточной разницы в плотности, то они окажутся неотличимыми, как бы высоко ни было пространственное разрешение)[12]. В том случае, если естественного контраста недостаточно, прибегают к искусственному контрастированию (введение в организм исследуемого веществ и сред, изменяющих физические свойства тканей). Контрастные средства изменяют плотность тканей или полостей тела, в которых они накапливаются.

Главное достоинство диагностических изображений – это визуализация патоморфологических изменений. Однако, при использовании любого метода могут наблюдаться элементы, не обусловленные реальным морфологическим субстратом.

Таблица 2[13]

Некоторые характеристики методов визуализации

Эти элементы называются артефактами[15] и являются результатом различных технических погрешностей. Умение опознать их, а так же хорошее знание нормальной анатомии, возрастных и индивидуальных особенностей позволит избежать серьезных диагностических ошибок.

«Не всегда говори, что знаешь,

но всегда знай, что говоришь».

Б. Шоу

Проводя диагностику, следует руководствоваться следующими принципами:

· Диагноз должен быть поставлен в кратчайший срок, поскольку вероятность злокачественной природы заболеваний легких и средостения очень высока[16];

· Диагностика должна быть точной, т. е. диагноз должен быть гистологически верифицирован, так как от его достоверности зависит эффективность лечения, а значит и судьба больного.

· О выжидании, динамическом наблюдении, терапии ex juvantibus[17] в большинстве случаев не может быть и речи, так как удельный вес злокачественных заболеваний среди всей легочной патологии очень высок и надежду на продление жизни дает только ранний диагноз и вовремя сделанная радикальная операция.

[1] Исключением является радионуклидная визуализация, т. к. источник гамма-излучения (радионуклиды) находятся внутри тела, а отображается его распределение в тканях.

[2] 3 измерения: длина, ширина, высота.

[3] 2 измерения.

[4] Проекционное или суммационное изображение – это то изображение при котором в одних и тех же местах рентгенограммы отображаются, накладываясь друг на друга, детали расположенные на разной глубине.

[5] Например: рентгенография органов грудной полости в прямой и боковых проекциях.

[6] См. Шотемор Ш. Ш. «Путеводитель по диагностическим изображениям», Москва; 2001.

[7] D – плотность, определяемая при КТ (в единицах Хаунсфильда), плотность воды принята за 0, плотность воздуха за -1000.

[8] Послойные методы: обычная или линейная томография, КТ, МРТ и УЗИ.

[9] 3D – изображения получают путем компьютерной обработки послойных и многоосевых картинок.

[10] Однако рентгеноскопию нецелесообразно использовать как первичное исследование из-за недостаточной информативности при высокой лучевой нагрузке.

[11] Аппаратура с высоким разрешением позволяет различить два объекта, которые при использовании менее совершенных средств сольются в один.

[12] При УЗИ контрастность зависит еще и от эластичности ткани.

[13] См. Шотемор Ш. Ш. «Путеводитель по диагностическим изображениям», Москва; 2001.

[14] Создатели метода А. Кормак (A. Cormak (USA)) и Хаунсфильд (G. N. Hounsfild (USA)) удостоины Нобелевской премии.

[15] Артефакт – «искусственно сделанный».

[16] В России, как и в мировой популяции в целом, на протяжении последних десятилетий наблюдается неуклонный рост заболеваемости злокачественными новообразованиями и смертности от них. Более 1,4% населения страны (т.е. каждый 72-й житель) состоят под наблюдением в онкологических учреждениях по поводу когда-либо выявленного онкологического заболевания. С начала 90-х годов в России ежегодно регистрируется более 400 тыс. новых случаев заболевания. Около 300 тыс. человек умирают каждый год от злокачественных новообразований. Ведущими в структуре заболеваемости населения России являются злокачественные новообразования: легких (15,6%), желудка (12,3%), кожи (10%), молочных желез (9,2%), ободочной кишки (5,5%) и прямой (4,5%), тела матки (2,8%), почек (2,7%), яичников (2,6%), мочевого пузыря (2,5%), гемобластозы (4,5%). В 1996 году показатель заболеваемости превысил уровень 1986 года на 11,4% и достиг 286,4 на 100 000 населения. Показатель заболеваемости мужчин (301,7 на 100 000 населения соответствующего пола) значительно выше такового для женского населения (272,8). Выраженными положительными трендами характеризуется только динамика заболеваемости злокачественными опухолями молочной железы, предстательной железы, головного мозга (Всероссийский симпозиум по актуальным вопросам организации и развития раковых регистров (Вопросы онкологии, 1999, том 45, №5)).

[17] Под влиянием пробного лечения и с течением времени клинические, рентгенологические и эндоскопические симптомы многих заболеваний легких изменяются, становятся стертыми и часто только запутывают диагностику.

[i] Х-лучи были открыты профессором физики Вюртцбургского университета Вильгельмом Конрадом Рентгеном 8 ноября 1895 года. При пропускании эл. тока высокого напряжения через вакуумную трубку возникает поток электронов, который, встречая на своем пути препятствие, тормозится и тем вызывает возникновение электромагнитных колебаний большой частоты. Эти электромагнитные колебания и являются рентгеновскими лучами.

         Вильгельм Конрад Рентген родился 27 марта 1845 года в немецком городке Леннепе. В Цюрихе он получил диплом инженера машиностроения, но стал работать ассистентом при кафедре физики (в 1869 г. защитил докторскую диссертацию, а в 1876 избран профессором физики и математики в Страсбурге). С 1888 г. Рентген был приглашен на должность профессора физики Вюрцбургского университета, где он и сделал свое величайшее открытие. Он отказался от патента на открытие лучей, отклонив выгодные предложения многих фирм, считая, что его открытие принадлежит всему человечеству. В 1900 г. В. К. Рентгену присуждена Нобелевская премия. Рентген умер 10 февраля 1923 г. на 78-м году жизни.

[ii] При взаимодействии рентгеновского излучения с веществом происходит качественное и количественное изменение рентгеновских лучей, детерминированное двумя процессами: поглощением и рассеиванием Х-лучей. Степень поглощения рентгеновских лучей различными веществами, а следовательно, и степень их ослабления, зависит от следующих условий:

· от атомного номера элементов, входящих в состав данного вещества,

· от плотности вещества,

· от его толщины.

Чем выше эти показатели, тем больше при прочих равных условиях поглощаются Х-лучи. Строение человеческого тела (кости, мягкие ткани, воздухсодержащие органы и т. д.) определяет неодинаковое поглощение рентгеновского излучения различными органами и тканями, что и является основой для получения видимого изображения. Х-лучи, будучи невидимыми, обладают флюоресцирующим действием, т. е. способностью вызывать свечение некоторых кристаллов (флюорохромов). Это свойство рентгеновских лучей лежит в основе просвечивания или рентгеноскопии. Рентгеновское излучение, подобно лучам видимого света, обладает фотохимическим действием, т. е. вызывает выпадение металлического серебра из его галоидных соединений, входящих в состав светочувствительной эмульсии, покрывающей фотопленку (рентгенография).

[iii] Обязательным условием для успешной рентгеноскопии является хорошая адаптация. Адаптация – приспособление сетчатки глаза к различению деталей в темноте. Адаптация в темноте наступает индивидуально – от нескольких до 20 минут. Адаптация при тусклом зеленом или красном цвете наступает быстрее (при красном быстрее, чем при зеленом).

         Просвечивание производят обычно в стоячем положении (ортоскопия), т. е. больной находится в вертикальном положении при горизонтальном ходе пучка рентгеновских лучей.

Больной устанавливается за экраном в прямом положении с упором тыльных сторон кистей рук в гребни подвздошных костей, что приводит к выведению лопаток из проекции легочных полей. Исследование начинают с обзора всей грудной клетки, с детального обследования нижних отделов легких, куполов диафрагмы и реберно-диафрагмальных синусов. Далее исследуют срединную тень, корни легких, средние и верхние отделы легочных полей. При глубоком вдохе больного, выясняют функцию диафрагмы, состояние синусов. Поворачивая пациента вокруг вертикальной (при необходимости и горизонтальной) оси изучают участки легких, скрытые за тенями скелета, сердца и диафрагмы, уточняют направление хода сосудов (отличают ортоградное сечение сосудов от очаговых теней).

         Трохоскопия – исследование горизонтально лежащего больного при вертикальном ходе лучей (чаще всего при тяжелом состоянии больного).

         В ряде случаев полезно производить исследование больного лежа на боку при горизонтальном ходе лучей - латероскопия. Эта методика используется для исследования больных с экссудативными плевритами с целью выявить небольшое количество жидкости в плевральной полости или уточнить ее отношение к внутрилегочной или плевральной полости.

         Рентгеноскопия имеет большое значение при определении топики патологических образований и их принадлежности к грудной стенке, легким, диафрагме или средостению. Оптимальные для каждого больного положения должны быть зафиксированы на прицельных снимках.

[iv] Шкала тканевой плотности при КТ (в единицах Хаунсфильда).

[v] Томография позволяет получить изолированное изображение структур находящихся в какай–либо плоскости (Гладыш Б., 1965; Позмогов А. И. с соавт., 1992). При выполнении томографической съемки рентгеновская трубка и кассета с пленкой непрерывно и синхронно движутся в противоположных направлениях. Так как скорость движения различных точек изображения при этом будет разной, то четкое изображение получает только та структура, которая находится на уровне центра движения системы, а все остальные «размазываются» т. е. являются нечеткими (см. рисунок).

Установку уровня (глубины) исследуемого слоя получают, изменяя уровень центра движения томографической системы. При уменьшении угла качания рентгеновской трубки возрастает толщина выделяемого слоя (зонография).

[vi] Зависимость величины рентгеновского изображения от расстояний объект исследования (О) – фокус трубки (F) – пленка (П).

Зависимость четкости изображения исследуемого объекта от величины фокуса рентгеновской трубки: F1 – точечный фокус; F2 – большой фокус.

Схема образования горизонтального уровня жидкости в рентгеновском изображении: 1 – вертикальное положение пациента и горизонтальное направление пучка лучей; 2 – горизонтальное положение пациента при вертикальном направлении пучка лучей.

[vii] Сущность метода компьютерной томографии заключается в поперечном (аксиальном) сканировании объекта исследования узким (коллимированным) пучком рентгеновского излучения. При этом единственным параметром, определяющим контраст, является плотность исследуемых структур. Ослабленное рентгеновское излучение (в результате взаимодействия с объектом) регистрируется специальными детекторами с последующей компьютерной реконструкцией изображения слоя, которое создается в виде набора чисел отражающего распределение плотностей на этой глубине (КТ-числа). Изображение формируется как распределение яркостей на экране монитора.

Современные рентгеновские компьютерные томографы производства различных фирм конструктивно мало отличаются друг от друга и состоят из 4 основных частей:

1. сканирующей системы - гентри (gantri – англ. – остов, станина) представляет собой вертикально расположенную кольцевидную конструкцию, на которой расположены рентгеновская трубка и детекторы (в центре гентри расположено сквозное отверстие (окно гентри), в котором при исследовании расположен пациент);

2. рентгеновской системы (при сканировании пациента комплекс «рентгеновская трубка – детекторы» совершает вращение вокруг пациента на 360˚ в один цикл и через 1˚, 0,5˚ и 0,25˚ дает импульсное излучение);

3. пульта управления;

4. ЭВМ (Б. И. Ищенко, Л. Н. Бисенков, Е. И. Тюрин, 2000).

В КТ 4 покаления детекторная система имеет от 1400 до 4800 элементов расположенных по кольцу на раме. Вокруг пациента в процессе сканирования вращается только рентгеновская трубка. Сканирующая система может отклоняться вперед или назад на +20˚-25˚.

Компьютерная томография обладает рядом преимуществ перед обычным рентгенологическим исследованием:

Лекция "Универсальная практика и женские тайны" также может быть Вам полезна.

1. высокой чувствительностью, что позволяет дифференцировать отдельные органы и ткани друг от друга по плотности в пределах 1-2%, а на томографах 3-4 поколений – до 0,5%, в то время как при обычной томографии этот показатель равен 10-20%;

2. КТ позволяет в отличие от обычной рентгенографии получить изображение органов и патологических очагов только в плоскости исследуемого среза (при обычной рентгенографии суммарно переданы все структуры оказавшиеся на пути лучей);

3. КТ дает возможность получить точную количественную информацию о размерах и плотности отдельных органов, тканей и патологических образований;

4. КТ позволяет судить о взаимоотношениях патологического процесса с окружающими органами и тканями;

5. КТ позволяет получить топораммы (т. е. продольные томограммы), которые используются для установления протяженности патологического очага и определения количества срезов (Р. И. Габуния, Е. К. Колесникова, 1995).

Основная задача КТ (полное название метода – рентгеновская аксиальная компьютерная томография) – уточнение характера, локализации и протяженности патологического процесса, его распространенности на соседние органы.