ТОМОГРАФИЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ

Сканирующее устройство современного компьютерного томографа представляет собой круговую раму, в к-рой установлены вращающаяся рентгеновская трубка и расположенные кольцом многочисленные сцинтилляционные детекторы (рис. 1). В процессе Т. к. рентгеновская трубка вращается вокруг неподвижного объекта (исследуемой области тела человека, находящейся внутри рамы сканера), при этом тонкий коллимированный пучок рентгеновского излучения проходит через просвечиваемый слой под разными углами. При прохождении пучка излучения через ткани различной плотности интенсивность пучка ослабляется, это регистрируется детекторами, данные с к-рых передаются для обработки в ЭВМ. Различные органы и ткани человека поглощают рентгеновское излучение в неравной степени, т. е. имеют различные коэффициенты поглощения. ЭВМ устанавливает значение коэффициента поглощения рентгеновского излучения для каждой точки сканируемого слоя. Результаты сложной обработки всего массива коэффициентов поглощения в просвеченном слое ЭВМ выдает в условной шкале целых чисел (шкала единиц плотности Хаунсфилда, или КТ-единиц), при этом величина коэффициента поглощения рентгеновского излучения водой принимается равной нулю. Масштаб шкалы плотностей выбран так, что содержащиеся в организме человека ткани и среды находятся в диапазоне условных единиц от —1000 (воздух) до + 1000 (кость). Плотность на срезе может быть измерена как в одной точке, так и в заданной области произвольной формы; может быть построена гистограмма плотности для определенного органа, профиль плотности вдоль заданной линии в выбранной зоне исследования.

Для визуализации изображения вычислительная машина выдает на экран телевизионного устройства величины поглощения рентгеновского излучения не только в условных КТ-единицах, но и преобразует их в градацию световой яркости, причем большим значениям плотности соответствует более светлое изображение, и наоборот. На экране компьютерного томографа одновременно воспроизводится 16—20 воспринимаемых человеческим глазом градаций серого изображения. Однако при исследовании слоя (среза) могут быть использованы специальные приемы денситометрии (модуляции яркости), дающие возможность улавливать 0,5% различие в коэффициенте поглощения.

Для получения более четкого изображения органов в норме и патол. очагов при Т. к. используют эффект усиления контрастности, к-рый возникает при внутривенном введении йодсодержащего рентгеноконтрастного вещества. Усиление контрастности связано с повышением коэффициента поглощения крови, накоплением контрастного вещества нек-рыми опухолями и др.

Современные компьютерные томографы позволяют выделять слои толщиной от 2 до 10 мм при скорости сканирования одного слоя 2—5 сек., с моментальным воспроизведением изображения в черно-белом или цветном варианте.

Изображение просвеченного слоя с телевизионного экрана может быть переснято фотокамерой моментального действия «Поляроид» или воспроизведено на листовой рентгеновской пленке с помощью специального устройства. Формат изображения можно произвольно изменять.

Поглощенная доза рентгеновского излучения при Т. к. в среднем не превышает 1—2 рад (0,01—0,02 Гр). В зависимости от задач исследования и размеров изучаемой области производят различное количество аксиальных срезов на разном расстоянии друг от друга. По данным, введенным в память ЭВМ, помимо отснятых аксиальных, могут быть реконструированы изображения боковой, прямой, а иногда и косых парааксиальных проекций изучаемой области.

Т. к. осуществляют, как правило, в положении больного лежа на спине. Противопоказаний к Т. к. нет (кроме непереносимости рентгеноконтрастных препаратов, применение к-рых необязательно). Больные легко переносят исследование, поэтому его можно производить в амбулаторных условиях, а также у тяжелобольных.

Усовершенствованные компьютерные томографы третьего и четвертого поколений дают возможность производить Т. к. как головы, так и всего тела (шеи, органов грудной полости, брюшной полости, малого таза, спинного мозга, молочных желез, позвоночника, костей и суставов) и решать сложные диагностические задачи. В Советском Союзе также созданы компьютерные томографы для исследования головы и всего тела.

Наибольший опыт накоплен при исследованиях головы (рис. 2). Т. к. позволяет получить на одном срезе изображение костей черепа, структур головного мозга, желудочковой системы мозга, субарахноидального пространства и др. Т. к. головы производят по показаниям, после полного клин, обследования больного с подозрением на поражение ц. н. с. В неотложных случаях (черепно-мозговая травма, острое нарушение мозгового кровообращения и др.) компьютерную томографию выполняют сразу после осмотра врача, установившего угрожающее для жизни состояние больного. Данные Т. к. в этих условиях играют решающую роль для установления показаний к операции, ее тактики или составления плана консервативных мероприятий, направленных на спасение жизни больного. Во всех случаях плановой Т. к. головы это исследование производят до пневмоцистернографии (см. ангиографии (см.).

При черепно-мозговой травме с помощью Т. к. выявляют такие пост-травматические изменения, как переломы костей свода и основания черепа, пневмоцефалии, эпи- и субдуральные или внутримозговые гематомы, локальные ушибы мозга, явления локального или генерализованного отека мозга, дислокация структур мозга и др. Повторные исследования с использованием томоденситометрии позволяют проследить эволюцию контузионных поражений мозга в разные периоды пост-травматического процесса, определить в комплексе с данными клинических исследований степень тяжести черепно-мозговой травмы и ее клин, форму, уточнить лечебную, в т. ч. хирургическую, тактику. Т. к. дает возможность оценить состояние желудочковой системы, цистерн основания мозга и других подоболочечных пространств, а также компенсаторные возможности «резервных» внутричерепных пространств. До внедрения в клин, практику Т. к. не было методов, позволяющих визуально следить за динамикой такого сложного процесса, как отек мозга.

Эпидуральные гематомы на компьютерных томограммах выявляются как зоны повышенной плотности двояковыпуклой, реже плосковыпуклой формы; острые и подострые субдуральные гематомы — как зоны повышенной плотности серповидной формы, распространяющиеся на большую часть или на всю поверхность полушария (рис. 3). По окончании острого периода в результате ретракции сгустка излившейся крови происходит постепенное снижение плотности гематом и коэффициенты поглощения измененной крови в гематоме и соседнего с ней вещества мозга становятся одинаковыми (изоплотностная субдуральная гематома). В этих случаях диагноз основывается на вторичных признаках: сдавлении бокового желудочка на стороне гематомы, облитерации или медиальном смещении подпаутинных конвекситальных борозд и дислокации срединных структур головного мозга. Хронические субдуральные гематомы могут быть пониженной или разнородной плотности.

При ушибах головного мозга картина на срезах полиморфна: в зависимости от степени отека и наличия кровоизлияний в область ушиба могут выявляться очаги пониженной, повышенной или смешанной плотности (рис. 4).

Т. к. позволяет дифференцировать инфаркт и кровоизлияние в мозг. При этом в бассейне кровоснабжения того или иного сосуда может быть зона пониженной (инфаркт) или повышенной (геморрагия) плотности. Однако для уточнения уровня окклюзии или стенозирования сосуда при инфаркте мозга или установления причины кровоизлияния показано ангиографическое исследование.

С помощью Т. к. можно выявить (особенно после контрастирования) пороки развития сосудов (мальформации) и большие мешотчатые аневризмы, к-рые имеют вид извитых, округлых или овальной формы образований повышенной плотности.

При опухолях головного мозга с помощью Т. к. определяют положение опухоли, ее отношение к жизненно важным образованиям мозга, выявляют источник роста и распространенность опухоли, степень ее операбельности, выбирают тактику лечения и предположительно устанавливают гистол. строение опухоли. При томоденситометрии опухолей головного мозга выделяют прямые и косвенные признаки. К прямым относится локальное изменение плотности вещества мозга, при этом плотность очага может быть как повышена, так и понижена (равномерно или неравномерно). Вторичным признаком является так наз. масс-эффект — смещение структур средней линии, сосудистого сплетения, сдавление и деформация боковых желудочков мозга, блокада ликворопроводящих путей, а также гидроцефалия, отек мозга как вблизи опухоли, так и на отдалении. Признаками внутримозговых доброкачественных опухолей являются гомогенное или гетерогенно-зернистое понижение плотности в пределах патол. очага без изменения плотности после введения контрастного вещества либо гомогенное повышение плотности, усиливающееся после введения контрастного вещества. Признаками злокачественной опухоли служат очаги неравномерной плотности с зоной низкой плотности (некроз) внутри очага (рис. 5); эта неравномерность особенно четко выявляется после введения контрастного вещества, когда возникает так наз. корона-эффект — усиление плотности на границах очага.

Менингиомы имеют вид очага повышенной гомогенной плотности с четкими контурами; иногда в опухоли видны зоны распада, кисты, петрификаты (рис. 6), нередко выражен локальный отек мозга.

Метастазы опухолей в головной мозг на томограмме выглядят как очаги неравномерной плотности, хорошо накапливающие контрастное вещество. Нередко можно обнаружить несколько метастазов на разных стадиях развития (гомогенно плотные узлы, узлы с признаками некроза внутри опухоли),как правило, выявляется обширный отек белого вещества головного мозга и выраженный масс-эффект.

Т. к. позволяет диагностировать различные виды воспалительных процессов головного мозга, напр, локальные менингоэнцефалиты, к-рые на томограмме имеют вид очага низкой плотности без четких границ; абсцессы мозга, проявляющиеся как образования круглой формы с зоной низкой плотности внутри, с контурами капсулы высокой плотности, к-рая заметно повышается после контрастирования (рис. 7); субдуральные эмпиемы, на томограмме сходные с гематомами, и др.

При паразитарных заболеваниях (цистицеркозе, эхинококкозе) на томограммах возникают характерные изменения: эхинококки имеют вид круглого очага с плотностью, близкой к плотности воды (киста), различной величины, с едва заметной капсулой, имеющей слегка повышенную плотность; при цистицеркозе выявляются чаще множественные, реже единичные узелки высокой плотности, при этом нередко обнаруживается симметричная или асимметричная гидроцефалия.

Т. к. играет определенную роль в диагностике таких заболеваний ц. н. см как болезнь Альцгеймера (см. Алкоголизм хронический), при к-рых выявляются симметричные зоны пониженной плотности в белом веществе головного мозга, свидетельствующие об атрофическом процессе и гипоксических повреждениях мозга. При рассеянном склерозе (см.) на компьютерных томограммах нередко можно обнаружить мелкие очаги со сниженной или повышенной плотностью, имеющие форму колец (так наз. бляшки). При эпилепсии, особенно при так наз. поздних формах эпилепсии, с помощью Т. к. нередко выявляют объемные внутричерепные процессы. Т. к. позволяет уверенно диагностировать орбитальные, краниоорбитальные и краниофациальные опухоли. Важной областью применения Т. к. является исследование ц. н. с. у детей с пороками развития головного мозга, гидроцефалией, порэнцефалией, арахноидальными кистами и др.

С помощью компьютерных томографов, позволяющих производить исследования всего тела, возможно распознавание нек-рых заболеваний позвоночника и спинного мозга. Пороки развития ц. н. с. на спинальном уровне, такие как дипломиелия, диастематомиелия, менингомиелоцеле и другие (см. Спинной мозг), хорошо определяются при Т. к. Опухоли спинного мозга, особенно экстрадуральные и экстрамедуллярные (невриномы, менингиомы), также как и выпадения межпозвоночных дисков, хорошо видны при Т. к. Интрамедуллярные опухоли различаются крайне трудно. Сужение позвоночного канала выявляется при Т. к. значительно легче, чем при спондилографии.

Т. к. всего тела имеет широкий диапазон применения. При исследовании органов грудной клетки хорошо видны органы средостения, магистральные сосуды, сердце (рис. 8), а также легкие, увеличенные лимф, узлы. В переднем средостении легко диагностируется загрудинный зоб, имеющий четкие контуры, отграниченные от смежных органов и тканей, выраженную капсулу. При малигнизации контуры его становятся нечеткими, происходит смещение и прорастание соседних органов. Дермоидные кисты на компьютерной томограмме выглядят как округлые образования, отграниченные от других структур средостения и легких. На компьютерной томограмме дифференцируются опухоль средостения и аневризма грудного отдела аорты, особенно после внутривенного введения контрастного вещества, к-рое вызывает повышение коэффициента поглощения в просвете аневризмы. Удается видеть опухоли легких и их метастазы в средостение. Современные компьютерные томографы позволяют распознавать нек-рые заболевания сердца. При быстром внутривенном введении 20—40 мл контрастного вещества по дефекту контрастирования на компьютерной томограмме можно выявить опухоль предсердия (миксому), выпот в перикарде, тромбы в левом предсердии, аневризмы сердца. Наличие приставки запуска томографа от ЭКГ значительно расширяет диагностические возможности Т. к. в этой области.

При исследовании органов брюшной полости и забрюшинного пространства можно получить изображение селезенки, печени, поджелудочной железы и почек (рис. 9). Соотношение плотностей поджелудочной железы и тканей, ее окружающих, позволяет визуализировать все отделы железы. При этом опухоль поджелудочной железы определяется не только по увеличению органа, но и по изменению его плотности. При панкреатите отмечается диффузное увеличение железы либо увеличение только ее головки. Дифференциальный диагноз хронического индуративного панкреатита и опухоли поджелудочной железы затруднен. Кисты поджелудочной железы (рис. 10) проявляются увеличением размера органа и наличием участков снижения плотности, а иногда и обызвествлениями. Т. к. позволяет определить метастазы в печени, к-рые могут иногда не иметь четких границ, а как бы диффузно инфильтрировать ее ткань. Кисты печени (рис. 11) имеют вид ограниченных зон пониженной плотности. При Т. к. удается распознать жировую дистрофию печени и цирроз, диагностика к-рых осуществляется денситометрически по оценке плотности паренхимы печени. Одиночные внутрипеченочные образования различной природы, расположенные глубоко в печени, определяются как патол. очаг независимо от того, являются ли они паразитарной кистой, доброкачественной опухолью или абсцессом. Распознаются образования диаметром от 5—10 мм. Выявляются диссеминированные процессы в печени, при этом дифференциальная диагностика доброкачественных и злокачественных процессов затруднена. Из-за анатомических вариантов процент ложноположительных результатов при диффузных изменениях печени особенно высок. Диагностическая ценность метода повышается при использовании усиления контрастности.

С помощью Т. к. можно хороню видеть желчный пузырь, выявлять изменения его размеров и формы, расширение внутрипеченочных ходов при нарушениях оттока желчи. Четко определяются тени конкрементов (рис. 12). Диагноз отключенного желчного пузыря устанавливают на основании увеличения его размеров и утолщения стенок.

Исследование почек более информативно при искусственном контрастировании. Можно определить опухоль почки или ее кисту. В последнем случае выявляется очаг, имеющий низкую плотность.

Удовлетворительные результаты получены при Т. к. забрюшинного пространства. В норме четко видны поясничные мышцы, жировая ткань, аорта, нижняя полая вена. При наличии патол. процессов в забрюшинном пространстве границы этих структур стираются. В случае увеличения забрюшинных лимф, узлов не удается видеть очертаний аорты, нижней полой вены. При воспалительных процессах в забрюшинной клетчатке плохо дифференцируются контуры поясничных мышц, могут быть выявлены поддиафрагмальные послеоперационные абсцессы. При диагностике аневризм аорты (рис. 13) удается видеть аневризматический мешок, обызвествление или уплотнение стенки аорты, тромбы внутри просвета аорты, надрывы стенки сосуда с наличием ретроперитонеального кровоизлияния. Для более четкой визуализации применяют методику усиления контрастности.

Программы вычислений, специально закладываемые в ЭВМ новейших компьютерных томографов, позволяют наряду с получением изображений анатомических структур исследовать и динамические процессы, т. е. производить и функциональную диагностику. Важнейшими предпосылками такого динамического сканирования (с введением рентгеноконтрастных веществ) является малое время измерений, большая частота регистрации изображений (до 21 кадра в 1 мин.), немедленное получение готовой томограммы, возможность получения диаграммы плотность — время.

Использование данных Т. к. при планировании лучевой терапии играет большую роль в повышении ее эффективности при лечении опухолей различных локализаций, прежде всего вследствие повышения точности объемной локализации и определения контуров мишени, подлежащей облучению. Возможность работы с ЭВМ в диалоговом режиме позволяет при наличии заложенных в ее память программ расчета изодоз использовать данные Т. к. для выбора оптимальных программ облучения как для дистанционной, так и внутритканевой лучевой терапии.

Т. к. является безопасным диагностическим методом и не дает осложнений. Т. к. как высокоинформативный метод исследования не исключает применения обычных методов клинического и рентгенологического исследования, она дополняет их данные и позволяет получить более полную информацию об исследуемых объектах.

Библиогр.: Воробьев Ю. И. и Рушанов И. И. Компьютерная томография, Вестн. рентгенол. и радиол., Na 1, с. 78, 1978; Габуния Р. И. и Колесникова Е. К. Компьютерная томография в диагностике заболеваний почек, там же, № 6, с. 17, 1980; они же, Компьютерная томография в диагностике опухолей поджелудочной железы, там же, № 5, с. 50, 1980; Рабкин И. X., Переслегин И. А. и Чижунова Ю. А. Новый метод диагностики с помощью компьютерного рентгеновского сканирующего томографа (компьютерная томография), там же, № 1, с. 71, 1978; Фроммхольд В. и Вальтер Е. Компьютерная томография при опухолях и опухолевидных образованиях переднего средостения, там же, № 3, с. 52, 1982; Baert A. L., Wackenheim А. a. Jeanmart D. Abdominal computer tomography, В.— N. Y., 1980; С о r- m а с k А. М. Reconstruction of densities from their projections with applications in radiological physics, Phys. Med. Biol., v. 18, p. 195, 1973; Gambarelli J. a. o. Computerized axial tomography, B.—N. Y., 1977; H a a g a J. a. Reich N. E. Computed tomography of abdominal abnormalities, St Louis, 1978; Hounsfild G. N. Computerized transverse axial scanning (tomography), Brit. J. Radiol., v. 46, p. 1016, 1973; S a-lamon G. a. Huang Y. P. Computed tomography of the brain, B.—N. Y., 1980.

В. H. Корниенко, И. X. Рабкин.