Мрт основана на способности ядер

Рентгеновская компьютерная томография (РКТ) – это послойное рентгенологическое исследование объекта с помощью компьютерной реконструкции изображения, получаемого при круговом сканировании объекта узким пучком рентгеновского излучения.

Основы метода были разработаны физиком А. Кормаком (ЮАР, Кейптаунская больница), который в 1963г. опубликовал статью о возможности компьютерной реконструкции изображения мозга. Через 7 лет этим вопросом серьезно занялась группа английских инженеров под руководством Г. Хаунсфилда, и уже в 1972г. впервые в клинической практике была выполнена компьютерная томография (КТ) женщине с опухолью головного мозга. Именно возможность визуализации структуры головного мозга стала визитной карточкой метода, и расширение его диагностических возможностей произошло несколько позднее. В 1979г. А. Кормаку и Г. Хаунсфилду была присуждена Нобелевская премия.

Компьютерный томограф – это сложное устройство, требующее для своего размещения значительные площади и специальное оборудование помещения. Принцип работы томографа заключается в том, что узкий пучок рентгеновского излучения сканирует человеческое тело по окружности, перпендикулярно длинной оси тела. Толщина пучка может меняться от 1 до 10мм.

Проходя через ткани, излучение ослабляется соответственно плотности и атомному составу этих тканей. Проходящий через тело пациента пучок рентгеновских лучей фиксируется, в отличие от рутинной рентгенографии, не пленкой, а специальной системой детекторов (их количество может достигать нескольких тысяч), преобразующих энергию излучения в электрические сигналы. В качестве детекторов используются кристаллы йодида натрия или полые камеры, наполненные сжатым ксеноном. Чувствительность детекторов компьютерного томографа в регистрации степени ослабления рентгеновского излучения в 100 раз превышает чувствительность рентгеновской пленки. Таким образом, получаемое при КТ изображение является не аналоговым, как в случае с традиционной рентгенографией, а цифровым.

Вращаясь вокруг пациента, рентгеновский излучатель сканирует его тело под разными углами, проходя в общей сложности 360°. К концу одного полного оборота в памяти компьютера оказываются зафиксированными все сигналы от всех детекторов, на основании которых с помощью компьютерной обработки строится плоскостное изображение – срез. Учитывая, что срез имеет определенную толщину, изображение, получаемое при КТ, состоит не из «квадратиков» — пикселов (единиц плоскостного изображения), а из вокселов — «кубиков» (единиц объемного изображения).

Участки среза, сильно ослабляющие рентгеновское излучение, выглядят яркими, белыми или светлыми, а участки, пропускающие рентгеновские лучи, — черными или темными.

Стандартное программное обеспечение томографа позволяет не только получить тонкий срез исследуемой области, но и произвести масштабирование полученного изображения, выделить зоны интереса, провести измерение величин интересующих объектов. Принципиально важным является возможность получения точной количественной характеристики условной плотности тканей, измеряемой в единицах Хаунсфилда. За нулевую отметку принята плотность воды. Плотность воздуха составляет —1000, плотность кости составляет +1000. Остальные ткани человеческого тела занимают промежуточное положение, в большинстве случаев их плотность колеблется от 0 до 200-300 единиц по шкале Хаунсфилда. Естественно, весь диапазон плотностей одномоментно отобразить ни на пленке, ни на дисплее невозможно, поэтому во время исследования врач сам выбирает ограниченный диапазон на шкале Хаунсфилда — «окно», величина которого составляет несколько десятков единиц. Выбирается это «окно» в зависимости от планируемой зоны осмотра и предполагаемой патологии.

При проведении КТ не ограничиваются получением одного среза. Выполняется пошаговая серия срезов на расстоянии 3-10 м друг от друга в зависимости от области предполагаемой патологии. Современные компьютерные томографы оснащены мощным программным обеспечением и по совокупности полученных срезов могут воссоздать ЗD-реконструкцию выбранного объекта. Это существенно облегчает работу врача по трактовке полученного изображения, особенно когда зона интереса имеет большую протяженность. Также ЗD-реконструкция объекта позволяет специалистам смежных специальностей (в первую очередь челюстно-лицевым хирургам) получить представление о пространственном взаиморасположении исследуемых объектов.

Безусловно, проведение КТ, получение множества срезов требует определенного времени и техническое совершенствование аппаратов заключается в том числе и в стремлении уменьшить продолжительность исследования. Это позволяют делать так называемые мультислайсные томограммы, когда одномоментно получают несколько параллельных срезов — от 2 до 64, в зависимости от разновидности прибора.

Еще одной разновидностью КТ является спиральная компьютерная томография (СКТ), когда вращение системы трубка-детектор и перемещение тела пациента внутри этой системы происходит одновременно и непрерывно, в результате рентгеновский луч движется через тело пациента по спирали. Это позволяет значительно сократить время обследования, снизить лучевую нагрузку и получать более качественные реконструкции изображений как в различных плоскостях, так и в ЗD-варианте.

Основные термины, используемые при описании исследования:

—      гиперденсный — участок, обладающий высокой способностью поглощать рентгеновские лучи, выглядит белым (светлым), например, кость, свежая кровь;

—      гиподенсный — участок, свободно пропускающий рентгеновские лучи, выглядит темным (черным). Например, газ, ликвор, область отека;

—      изоденсный — участок со средней способностью поглощать рентгеновские лучи. Например, мышечная ткань.

Преимущества КТ:

—   позволяет визуализировать любые внутренние органы человеческого тела, оценивать кровоснабжение органов;

—   отсутствие суперпозиционности;

—      высокое контрастное разрешение;

—   позволяет получать ЗD-изображения зоны интереса.

Противопоказания к проведению исследования:

—   крайне тяжелое состояние пациента;

—   беременность.

Магнитно-резонансная томография (МРТ).

В 1946г. группы исследователей в Стэндфордском и Гарвардском университетах независимо друг от друга открыли явление, которое было названо ядерно-магнитным резонансом (ЯМР). Суть его состояла в том, что ядра некоторых атомов, находясь в магнитном поле, под действием внешнего электромагнитного поля способны поглощать энергию, а затем испускать ее в виде радиосигнала. За это открытие F. Bloch и Е. Рurcell в 1952г. были удостоены Нобелевской премии.

Основными компонентами магнитно-резонансного (МР) томографа являются сильный магнит, радиопередатчик, приемная радиочастотная катушка и компьютер. Внутренняя часть магнита часто сделана в форме туннеля, достаточно большого для размещения внутри него взрослого человека. МРТ основана на способности ядер некоторых атомов вести себя как магнитные диполи. Этим свойством обладают ядра, которые содержат нечетное количество нуклонов.

Современные МР-томографы «настроены» на ядра водорода, т. е. на протоны. Будучи помещенными в постоянное магнитное поле, протоны «упорядочиваются», ориентируясь в зависимости от полярности магнита, когда же на них дополнительно воздействуют переменным магнитным полем, частота которого равна частоте перехода между энергетическими уровнями протонов, то они переходят в вышележащее по энергии квантовое состояние – происходит резонансное поглощение магнитного поля. При прекращении воздействия переменного магнитного поля возникает резонансное выделение энергии — протоны возвращаются на исходный энергетический уровень с выделением энергии «релаксации».

МР-томографы по мощности различаются в зависимости от напряженности статического магнитного поля. Различают томографы с ультраслабым магнитным полем — до 0,02 тесла (Т), со слабым полем — 0,1-0,5 Т, средним полем — от 0,5 до 1 Т, с сильным полем — свыше 1 Т. Аппараты с магнитным полем 0,5 Т и выше требуют специальных условий функционирования, в частности охлаждения жидким гелием. Такие высокопольные магниты требуют особых условий размещения: для них требуются отдельные помещения, тщательно экранированные от внешних магнитных и радиочастотных полей: кабинет, в котором размещается томограф, помещают в специальную металлическую клетку (клетка Фарадея), поверх которой уже наносится отделочный материал: стены, пол, потолок.

МР-характеристиками исследуемого объекта служат:

1)    плотность протонов, которая зависит от их количества в исследуемой среде. Больше всего протонов содержится в воде, составляющей основу человеческого тела, поэтому протонную плотность иногда называют плотностью по воде;

2)    время Т1 — спин-решетчатая (продольная) релаксация;

3)    время Т2 — спин-спиновая (поперечная) релаксация.

Времена Т1 и Т2 зависят от многих факторов (молекулярная структура вещества, вязкость, температура и пр.).

На МР-томограммах отчетливо видны головной и спинной мозг, глазные яблоки, зрительные нервы, крупные и средние сосуды, полости и слизистые оболочки придаточных пазух, носа, носоглотки, мышцы, жировая клетчатка, суставы.

Основные термины, используемые при описании исследования:

—      гиперинтенсивный — сигнал от тканей с высокой протонной плотностью (жир, метгемоглобин, жидкость в Т2-режиме), на экране выглядит светлым или белым;

—      гипоинтенсивный — сигнал от тканей с низкой протонной плотностью (воздух, компактная кость, жидкость в Т1 режиме), на экране выглядит темным или черным.

Преимущества МРТ:

 — неинвазивность;

       — отсутствие лучевой нагрузки;

—   естественная контрастность от движущей крови;

—      высокая дифференциация мягких тканей.

Ограничения:

—   высокая стоимость;

—   необходимость в течение относительно долгого времени (около 20-30 мин) лежать совершенно неподвижно, дети младшего возраста нуждаются в медикаментозной седации.

Абсолютные противопоказания.

—   кардиостимуляторы;

—   ферромагнитные или электронные имплантаты среднего уха;

—   кровоостанавливающие клипсы сосудов головного мозга.

Относительные противопоказания.

—   прочие стимуляторы (инсулиновые насосы, нейростимуляторы);

—   неферромагнитные имплантаты внутреннего уха, протезы клапанов сердца;

—   кровоостанавливающие клипсы прочей локализации;

—   клаустрофобия;

—   I триместр беременности.