Медицина всегда шла рука об руку с диагностикой. Прежде чем заниматься лечением болезни, следует выяснить, что происходит с организмом пациента, каков характер этого процесса и где он протекает.
| Компьютерная томография выделяется из богатого арсенала диагностических средств. Она быстрая, информативная и нетравматичная. Томографы прошли долгий путь, прежде чем стали нынешними устройствами, которые сочетают в себе новейшие технологии, внушительную научную базу и подход доказательной медицины. Прежде чем освещать принцип рентген-контрастных методов исследования, следует вернуться к истокам КТ. |
Шкала Хаунсфилда. Ослабление рентгеновского излучения
Основа компьютерной томографии состоит в неравномерном ослаблении рентгеновского излучения, прошедшего через органы и ткани. Рентгеновская трубка вращается вокруг объекта. Фотоны врезаются в чувствительную пластину с йодидом натрия. На детекторе возникает электрический ток. Сигнал попадает в компьютер, где происходит его математическая обработка. Софт формирует визуализацию двухмерного среза, которую потом изучает специалист. На современных томографах все эти задачи выполняются в режиме реального времени.
| Компьютерный томограф показывает не саму ткань, а её плотность. Для этого существует градация ослабления рентгеновского излучения, известная как шкала Хаунсфилда. Её видимое отражение — это чёрно-белый спектр на мониторе. |
За ноль принята плотность воды. Сама шкала охватывает диапазон от -1024 до +3071 пунктов ослабления, позволяя формировать 4096 возможных градаций серого. Таким образом, воздух будет выглядеть чёрным, вода — равномерно серой, а кость или металл — ярко-белыми.
При любой болезни нарушается нормальная работа организма. Причины заболевания далеко не всегда видны невооружённым взглядом. В ряде случаев инициаторами болезни оказываются микроскопические агенты вроде бактерий и вирусов. Сами по себе они крошечные, но последствия их влияния прекрасно визуализируются при помощи КТ.
На снимке грудной клетки, полученной методом компьютерной томографии, видны характерные признаки пневмонии:
В здоровом состоянии лёгкие должны быть чёрными, а здесь они заполнены плотным экссудатом — жидкостью, которую выделяет воспалённая ткань.
Здесь виден синдром «матового стекла»:
Белый цвет, заполняющий лёгкие — это отёчная ткань.
Полость черепа имеет ограниченный объём. При повреждении сосудов кровь начинает скапливаться между костью и мозгом:
На компьютерной томограмме она выглядит светло-серым пятном в правой части изображения. Сдавление нарушает работу головного мозга, приводя к опаснейшим состояниям вплоть до смерти.
Потребность в контрастных методах исследования возникла практически одновременно с возникновением обычной рентгенографии. Дело в том, что рентгеновские фотоны легко проходят сквозь мягкие ткани организма, лишь немного тормозя об кости.
| На рентген-чувствительной пластине костная ткань выглядит тенью. Это было колоссальным прорывом в реалиях XIX века, но медицина не сводится к переломам и вывихам. Чтобы рассмотреть внутренние органы, имеющие мягкую структуру, их нужно сделать видимыми в рентгеновском диапазоне. Поэтому при контрастном исследовании в организм вводят вещество, способное поглощать рентгеновские лучи. |
Контраст: первые шаги
В докомпьютерную эру чтобы разглядеть внутренние органы использовали бариевую взвесь. Пациент проглатывал жидкость, по консистенции похожую на сметану. Она последовательно заполняла желудок, тонкую и толстую кишку, позволяя чётко видеть контуры полых органов. Именно так в своё время находили язвы.
Желудок, визуализированный при помощи бариевой взвеси. На снимке хорошо видны складки в средней части органа и место его перехода в двенадцатиперстную кишку.
Контрастные вещества
Сегодня для контрастной КТ используются йодсодержащие препараты. Они могут иметь ионную или не ионную природу. Йод поглощает рентгеновские лучи, «окрашивая» кровеносные сосуды на сканах. Чаще всего в клинике применяют Омнипак.
После введения Омнипак быстро распределяется во внеклеточной жидкости. Почки начинают избавляться от него уже спустя минуту. Этот препарат не умеет проникать через неповреждённый гематоэнцефалический барьер. Так называют своеобразную мембрану, за которой мозг прячется от иммунной системы собственного организма.
| Омнипак показан при рентгеноконтрастных методах исследования. В их число входит ангиография различных органов, аорто- и флебография, а также повышение разрешающей способности при выполнении КТ. Омнипак можно вводить субарахноидально (под паутинную оболочку головного или спинного мозга), а ещё проглатывать, если нужно провести исследование желудочно-кишечного тракта. Казалось бы, перед нами универсальное средство для решения любых задач. К сожалению, достоинства Омнипака перетекают в его недостатки. |
При внутривенном применении Омнипака можно испытать жар, боль в области укола, тошноту и рвоту. Если очень сильно не повезёт, субарахноидальное введение этого препарата способно закончиться головокружением, ложными ощущениями в конечностях или даже судорожным припадком.
Омнипак работает по тому же принципу, что и любое контрастное средство. Сначала он попадает в кровоток. В современных клиниках его автоматически вводят устройства, называемые инжекторами. По факту, инжектор — это дистанционно управляемый шприц с программируемым поршнем. Для среднего человека оптимальная скорость инфузии составляет 5 мл/сек. Естественно, с поправкой на индивидуальные особенности.
Медицинская сестра устанавливает катетер в локтевую вену пациента. Эта процедура не самая приятная, но едва ли отличается от простого укола. Контрастное вещество попадает в кровоток через систему одноразовых проводников, прикреплённых к инжектору. Тогда по вене разливается ощущение тепла.
Инжекторы, применяемые в компьютерной томографии, отличаются довольно футуристичным дизайном.
Первый цикл начинается спустя 30 секунд. Это артериальная фаза сканирования, потому что за это время йодсодержащий препарат достигает сердца и начинает разноситься по организму. Венозная фаза наступает через минуту. Контраст уже попал куда надо и потихоньку вымывается из тканей. Через три минуты появляется возможность оценить отсроченную фазу: процесс отторжения контрастного вещества через мочевыделительную систему.
Почки на компьютерной томограмме.
В процессе жизнедеятельности организм создаёт огромное количество продуктов распада. Вещества, которые не нужны клеткам, следует как-то удалять. Задачу фильтра выполняют почки. За сутки через них проходит около 200 литров крови, непрерывно очищаясь от «биохимического мусора». Эти же почки взваливают на себя работу по «отмыванию» крови от йодсодержащего препарата. Если с ними что-то не так, то контрастная КТ может закончиться весьма грозными осложнениями вроде токсического поражения почек. Чтобы такого не произошло, врач проверяет результаты лабораторных анализов пациента, а при необходимости — назначает консультации профильных специалистов.
Применение контрасной КТ
Способов инструментальной диагностики много. Контрастная КТ относится к специфическим методам, имея свою сферу приложения. Лучше всего она раскрывается в поиске опухолей, метастазов, а также сосудистых аномалий. Дело в том, что эти анатомические структуры обладают той же плотностью, что окружающие ткани, а потому при нативной КТ они будут практически невидимы. Чтобы сделать скрытое явным, это «скрытое» нужно заполнить рентген-контрастным веществом. В ряде случаев его принесёт кровь. Когда речь идёт о полостных исследованиях пищеварительной системы, методика будет практически той же самой, что с бариевой смесью.
Онкопоиск
Опухоль — это результат неконтролируемого разрастания клеток. Опухоли потребляют огромное количество ресурсов. Кислород. Питательные вещества. Гормоны роста. Всё это может прийти только с кровью, а кровь течёт по сосудам. Многие новообразования отличаются довольно мощной васкуляризацией. Они просто оплетены артериями и венами. На помощь диагностам приходят контрастные методы исследования. В злокачественных новообразованиях контраста накапливается больше, чем в окружающих тканях. При КТ-визуализации такие опухоли выделяются белым цветом.
Внутривенное контрастирование позволяет не только уточнить локализацию опухоли, но и выявить её структуру.
С новообразованиями доброкачественной природы всё немного сложнее. Доброкачественность не означает безвредность: всего лишь не столь экспансивные темпы роста. Современная онкология всё больше приходит к мнению, что граница между доброкачественными и злокачественными опухолями довольно условна.
Заглянуть в кровоток
Одним из видов контрастных исследований является КТ-ангиография. Если в первом случае специалисты искали «горячие» опухоли, обладающие интенсивным кровотоком, то здесь в центре внимания оказываются кровеносные сосуды.
Особенность КТ-ангиографии состоит в том, что при ней выполняется трёхмерная реконструкция полученных срезов.
| Кровеносный сосуд — что-то вроде автострады, по которой движется транспорт. В роли автомобилей выступают клетки. Сердце прокачивает кровь в артерии, где поддерживается высокое давление. Чем дальше от этого природного насоса — тем более узкий сосуд и медленнее скорость кровотока. Стенка сосуда вмещает несколько слоёв клеток. Благодаря им кровь остаётся жидкой, а в полости сохраняется определённое давление. |
Давление, приложенное к истончённой стенке, образует аневризму. Многие люди живут с аневризмами долгие годы, не догадываясь, что у них внутри тикает «бомба с часовым механизмом». Повышение артериального давления. Воспалительный процесс. Естественное падение эластичности тканей с возрастом — и аневризма лопается. Тогда «холодная» аневризма становится «горячей», требуя срочного лечения в условиях профильного стационара.
Примерно так выглядят аневризмы сосудов, питающих головной мозг.
Возможна и обратная ситуация. Она прямо связана с природой крови. Механизмы свёртывания крови основываются на каскаде реакций с выпадением белков в осадок. На получившейся «сетке» застревают форменные элементы крови. Так образуется тромб 一 естественная пробка, затыкающая дыру в стенке сосуда. Но при некоторых болезнях этот процесс нарушается. К примеру, во время гемофилии. Малейшая травма оборачивается кровотечением, которое категорически не желает останавливаться. Царевич Алексей, сын последнего российского императора — одна из наиболее известных жертв гемофилии.
| Иногда бывает по-другому: кровь сворачивается, а повреждения нет. Тогда образовавшийся тромб перекрывает питание для тканей, снабжаемых этим сосудом. Если это произошло в сердце, то у человека происходит инфаркт миокарда. |
Тромбы могут забить и легочную артерию, снизив эффективность газообмена. Люди с этой патологией нуждаются в срочном лечении, а для этого необходимо в кратчайшие сроки установить диагноз.
КТ-визуализация тромбоэмболии легочной артерии. Желтые стрелки показывают тромбы, которые забили кровеносные сосуды.
Компьютерная томография и здесь приходит на помощь. Выполнив ангиографию, специалист получает на мониторе трехмерный «слепок» сосуда со всеми его сужениями и расширениями. В том числе и теми, которых быть не должно.
Этот принцип актуален и для головного мозга,
отличающегося сложнейшей системой кровотока.
Заключение
Технология компьютерной томографии плавно движется к эпохе своего расцвета. Благодаря достижениям в области микроэлектроники стали появляться рентген-чувствительные матрицы с огромной разрешающей способностью. Сфера IT не стоит на месте, создавая новые алгоритмы обработки данных. Они во многом направлены на оптимизацию вычислений, уменьшение линейных размеров каждого пикселя и достоверную реконструкцию изображения.
| Увидеть, как работает сердце в реальном времени. Посмотреть на ход сосудов, не прибегая к травматичным методам исследования. Начинать операцию, зная, где находится опухоль. Ещё полвека назад эти возможности казались чем-то фантастическим. Сейчас они вошли в рутинную практику. |
Не стоит думать, что компьютерная томография 一 это источник абсолютного знания. Как и любой другой инструмент, она хорошо показывает себя только в комплексе с другими видами клинико-диагностического мониторинга.
Источники
Wittsack, H.-J.; Wohlschläger, A.M.; Ritzl, E.K.; Kleiser, R.; Cohnen, M.; Seitz, R.J.; Mödder, U. (2008-01-01). «CT-perfusion imaging of the human brain: Advanced deconvolution analysis using circulant singular value decomposition». Computerized Medical Imaging and Graphics. 32 (1): 67–77. doi:10.1016/j.compmedimag.2007.09.004. ISSN 0895-6111. PMID 18029143.
Donahue, Joseph; Wintermark, Max (2015-02-01). «Perfusion CT and acute stroke imaging: Foundations, applications, and literature review». Journal of Neuroradiology. 42 (1): 21–29. doi:10.1016/j.neurad.2014.11.003. ISSN 0150-9861. PMID 25636991.
Computed Tomography of the Lung. Springer Berlin Heidelberg. 2007. pp. 40, 47. ISBN 978-3-642-39518-5.
Reis, Eduardo Pontes; Nascimento, Felipe; Aranha, Mateus; Mainetti Secol, Fernando; Machado, Birajara; Felix, Marcelo; Stein, Anouk; Amaro, Edson (29 July 2020). «Brain Hemorrhage Extended (BHX): Bounding box extrapolation from thick to thin slice CT images v1.1». PhysioNet. 101 (23): 215–220. doi:10.13026/9cft-hg92.
Brown RA, Nelson JA (June 2012). «Invention of the N-localizer for stereotactic neurosurgery and its use in the Brown-Roberts-Wells stereotactic frame». Neurosurgery. 70 (2 Supplement Operative): 173–176. doi:10.1227/NEU.0b013e318246a4f7. PMID 22186842. S2CID 36350612
www.vidal.ru/drugs/omnipaque__622
Все изображения взяты из открытых источников и принадлежат правообладателям.
Автор: Никита Игнатенко
НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
— 15% на все тарифы VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS
