Разница между компьютерной томографией и линейной томографией

Обновлено: 28.06.2024

любой метод, позволяющий получать изображения отдельных плоскостей ткани. В традиционной радиологии томографические изображения (рентгенограммы срезов тела) создаются движением рентгеновской трубки и пленки или движением пациента, которое размывает изображение, за исключением одной плоскости. В реконструктивной томографии (КТ и ПЭТ) изображение создается компьютерной программой.

компьютерная томография (КТ) (компьютерная аксиальная томография (КОТ)) метод радиологического исследования, использующий компьютерную обработку для создания изображения (КТ-сканирования) плотности ткани в «срезе» толщиной от 1 до 10 мм. через тело пациента. Эти изображения располагаются с интервалом от 0,5 до 1 см. Анатомию поперечного сечения можно реконструировать в нескольких плоскостях, не подвергая пациента дополнительному облучению.

С момента появления в 1972 году использование этого модальности быстро росло. Поскольку он неинвазивен и имеет высокое контрастное разрешение, он заменил некоторые рентгенографические процедуры с использованием контрастных веществ. Она также имеет лучшее пространственное разрешение, чем сцинтилляционная визуализация (около 1 мм для CAT по сравнению с 15 мм для сцинтилляционной камеры).

CAT-скан разделен на квадратную матрицу пикселей (элементов изображения). В более новых сканерах CAT используется матрица высокого разрешения с 256 × 256 или 512 × 512 пикселей. Область среза ткани, соответствующая пикселю, имеет площадь поперечного сечения от 1×1 мм до 2×2 мм; из-за толщины среза он имеет конечную высоту и поэтому называется вокселем (элементом объема).

Фактические измерения, сделанные сканером, представляют собой затухание рентгеновского излучения на тысячах лучей, пересекающих срез под всеми углами. Значение затухания для луча представляет собой сумму значений для всех вокселей, через которые он проходит. Компьютерная программа, называемая алгоритмом реконструкции, может решить проблему назначения значений затухания для всех пикселей, которые в сумме составляют измеренные значения по каждому лучу.

Значения затухания преобразуются в числа CAT путем вычитания значения затухания воды и умножения на произвольный коэффициент, чтобы получить значения в диапазоне от −1000 для воздуха до +1000 для компактной кости с водой как 0. Числа CT иногда выражаются в Единицы Хаунсфилда, названные в честь Годфри Хаунсфилда, изобретателя компьютерного томографа; Хаунсфилд и Аллан Кормак стали лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине 1979 года за разработку компьютерной аксиальной томографии.

Компьютерная томография. Относительное расположение рентгеновской трубки, пациента и детекторов в КТ-аппарате четвертого поколения.

электронно-лучевая компьютерная томография (EBCT) — сверхбыстрая компьютерная томография, выполняемая с помощью сканера, при котором пациент окружен большим круглым анодом, испускающим рентгеновские лучи, когда электронный луч направляется вокруг него.

расширенная узкая томография, включающая увеличение амплитуды и увеличение угла экспозиции, что приводит к большей тонкости разреза для исследования.

многонаправленная томография томография, при которой происходит большое движение в различных направлениях.

позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) – комбинация компьютерной томографии и сцинтилляционного сканирования. Природные биохимические вещества или препараты, меченные позитронно-излучающим радиоизотопом, вводятся субъекту путем инъекции; меченое вещество (трассер) затем локализуется в определенных тканях, как и его природный аналог. Когда изотоп распадается, он испускает позитрон, который затем аннигилирует с электроном соседнего атома, производя два гамма-луча с энергией 511 кэВ, движущихся в противоположных направлениях на расстоянии 180 градусов друг от друга. Когда гамма-лучи запускают кольцо детекторов вокруг объекта, линия между детекторами, на которых произошел распад, сохраняется в компьютере. Компьютерная программа (алгоритм реконструкции), как и в компьютерной томографии, создает изображение распределения трассера в плоскости детекторного кольца.

Большинство изотопов, используемых при ПЭТ-сканировании, имеют период полураспада всего от 2 до 10 минут. Следовательно, они должны быть произведены на циклотроне на месте, химически прикреплены к трассеру и использованы в течение нескольких минут. Из-за дороговизны сканера и циклотрона ПЭТ используется только в исследовательских центрах. Однако ПЭТ важна, потому что она дает информацию, которую невозможно получить другими способами. Пометив кровь 11 С-окисью углерода, которая связывается с гемоглобином, можно получить изображения, показывающие местную перфузию органа в нескольких плоскостях. Используя меченые метаболиты, можно получить изображения, демонстрирующие метаболическую активность органа. 15 O-кислород и 11 C-глюкоза использовались для визуализации мозга, а 11 C-пальмитат - для визуализации сердца. 81 Rb, который распределяется подобно калию, также используется для визуализации сердца.С помощью меченых нейротрансмиттеров, гормонов и лекарств можно картировать распределение рецепторов этих веществ в головном мозге и других органах.

Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) — тип томографии, при котором пациенту вводят радионуклиды, излучающие гамма-фотоны, а затем регистрируют их с помощью одной или нескольких гамма-камер, вращающихся вокруг пациента. Из серии полученных двумерных изображений можно создать трехмерное изображение с помощью компьютерной реконструкции. Этот метод улучшает разрешение и уменьшает помехи от перекрывающихся органов. Он используется, в частности, для оценки сердечных заболеваний, инсульта и заболеваний печени; для определения стадии рака; и диагностировать физические отклонения путем оценки функции.

ультразвуковая томография ультразвуковая визуализация поперечного сечения заданной плоскости тела; см. УЗИ в B-режиме .

Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.

Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.

томография, рентгенологический метод получения четких рентгеновских изображений глубоких внутренних структур путем фокусировки на определенной плоскости внутри тела. Таким образом, можно адекватно визуализировать структуры, которые затемнены вышележащими органами и мягкими тканями, недостаточно очерченными на обычном рентгеновском снимке.

Простейшим методом является линейная томография, при которой рентгеновская трубка перемещается по прямой линии в одном направлении, а пленка движется в противоположном направлении. Когда происходят эти сдвиги, рентгеновская трубка продолжает излучать излучение, так что большинство структур в исследуемой части тела размыты движением. В фокусе находятся только те объекты, которые лежат в плоскости, совпадающей с точкой поворота линии между трубкой и пленкой. Несколько более сложный метод, известный как многонаправленная томография, позволяет получить еще более четкое изображение за счет перемещения пленки и рентгеновской трубки по кругу или эллипсу. Пока и трубка, и пленка движутся синхронно, можно получить четкое изображение объектов в фокальной плоскости. Эти томографические подходы использовались для изучения почек и других структур брюшной полости, которые окружены тканями почти одинаковой плотности и поэтому не могут быть дифференцированы с помощью обычных рентгеновских методов. Они также использовались для исследования мелких костей и других структур уха, которые окружены относительно плотной височной костью.

Еще более сложная методика, которую по-разному называют компьютерной томографией (КТ) или компьютерной аксиальной томографией (КАТ), была разработана Годфри Хаунсфилдом из Великобритании и Алленом Кормаком из США в начале 1970-х годов. С тех пор он стал широко используемым диагностическим подходом. В этой процедуре узкий пучок рентгеновских лучей проходит через область тела и регистрируется не на пленке, а детектором излучения в виде картины электрических импульсов. Данные многих таких разверток интегрируются компьютером, который использует показатели поглощения радиации для оценки плотности тканей в тысячах точек. Значения плотности появляются на телевизионном экране в виде точек с различной яркостью, чтобы создать подробное изображение поперечного сечения внутренней структуры, находящейся под пристальным вниманием. См. также диагностическую визуализацию; радиология.

Источник: Тереза Уинслоу

Термин "компьютерная томография" или КТ относится к процедуре компьютерной рентгенографии, при которой узкий пучок рентгеновских лучей направляется на пациента и быстро вращается вокруг тела, создавая сигналы, которые обрабатываются компьютер машины для создания изображений поперечного сечения — или «срезов» — тела. Эти срезы называются томографическими изображениями и содержат более подробную информацию, чем обычные рентгеновские снимки. После того, как несколько последовательных срезов будут собраны компьютером аппарата, их можно сложить вместе в цифровом виде, чтобы сформировать трехмерное изображение пациента, которое упрощает идентификацию и расположение основных структур, а также возможных опухолей или аномалий.< /p>

В отличие от обычного рентгена, в котором используется фиксированная рентгеновская трубка, в КТ-сканере используется моторизованный источник рентгеновского излучения, который вращается вокруг круглого отверстия конструкции в форме пончика, называемой гентри. Во время компьютерной томографии пациент лежит на кровати, которая медленно перемещается через гентри, в то время как рентгеновская трубка вращается вокруг пациента, направляя узкие пучки рентгеновских лучей через тело. Вместо пленки в КТ-сканерах используются специальные цифровые детекторы рентгеновского излучения, которые располагаются прямо напротив источника рентгеновского излучения. Когда рентгеновские лучи покидают пациента, они улавливаются детекторами и передаются на компьютер.

Каждый раз, когда источник рентгеновского излучения совершает один полный оборот, компьютер КТ использует сложные математические методы для построения среза 2D-изображения пациента. Толщина ткани, представленной на каждом срезе изображения, может варьироваться в зависимости от используемого аппарата КТ, но обычно составляет от 1 до 10 миллиметров. Когда полный срез завершен, изображение сохраняется, и моторизованная кровать постепенно перемещается вперед в гентри. Затем процесс рентгеновского сканирования повторяется для получения другого среза изображения. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет собрано нужное количество фрагментов.

Срезы изображений могут отображаться по отдельности или совмещаться компьютером для создания трехмерного изображения пациента, на котором показаны скелет, органы и ткани, а также любые аномалии, которые пытается выявить врач. Этот метод имеет много преимуществ, включая возможность вращать 3D-изображение в пространстве или последовательно просматривать срезы, что упрощает поиск точного места, где может быть обнаружена проблема.

Переломы на КТ.
Источник: Джеймс Хейлман, доктор медицины, [CC-BY-SA-3.0]

Компьютерная томография может использоваться для выявления заболеваний или травм в различных частях тела. Например, КТ стала полезным инструментом скрининга для выявления возможных опухолей или поражений в брюшной полости. КТ сердца может быть назначена при подозрении на различные типы сердечных заболеваний или аномалий. КТ также можно использовать для визуализации головы с целью обнаружения травм, опухолей, сгустков крови, ведущих к инсульту, кровоизлияниям и другим состояниям. Он может визуализировать легкие, чтобы выявить наличие опухолей, легочной эмболии (сгустков крови), избытка жидкости и других состояний, таких как эмфизема или пневмония. КТ особенно полезна при визуализации сложных переломов костей, сильно разрушенных суставов или опухолей костей, поскольку она обычно дает больше деталей, чем при обычном рентгене.

Как и при любом рентгеновском снимке, плотные структуры тела, такие как кости, легко визуализируются, в то время как способность мягких тканей останавливать рентгеновские лучи различается, поэтому они могут быть тусклыми или трудноразличимыми. По этой причине были разработаны внутривенные (IV) контрастные вещества, которые хорошо видны на рентгеновском снимке или компьютерной томографии и безопасны для пациентов. Контрастные вещества содержат вещества, которые лучше останавливают рентгеновские лучи и, таким образом, более заметны на рентгеновском снимке. Например, для исследования системы кровообращения в кровоток вводят контрастное вещество на основе йода, помогающее осветить кровеносные сосуды. Этот тип теста используется для поиска возможных препятствий в кровеносных сосудах, в том числе в сердце. Пероральные контрастные вещества, такие как соединения на основе бария, используются для визуализации пищеварительной системы, включая пищевод, желудок и желудочно-кишечный тракт.

Компьютерная томография позволяет диагностировать потенциально опасные для жизни состояния, такие как кровотечение, образование тромбов или рак. Ранняя диагностика этих состояний потенциально может спасти жизнь. Однако при компьютерной томографии используются рентгеновские лучи, а все рентгеновские лучи производят ионизирующее излучение. Ионизирующее излучение может вызывать биологические эффекты в живых тканях. Это риск, который увеличивается с увеличением количества воздействий в течение жизни человека. Однако риск развития рака в результате радиационного облучения, как правило, невелик.

Компьютерная томография беременной женщины не представляет известного риска для ребенка, если область тела, на которой выполняется сканирование, не является брюшной полостью или тазом. Как правило, если требуется визуализация брюшной полости и таза, врачи предпочитают использовать обследования, не использующие радиацию, такие как МРТ или УЗИ. Однако, если ни один из них не может дать необходимых ответов, или существует экстренная ситуация или другие временные ограничения, КТ может быть приемлемым альтернативным вариантом визуализации.

У некоторых пациентов контрастные вещества могут вызывать аллергические реакции или, в редких случаях, временную почечную недостаточность. Контрастные вещества внутривенно не следует вводить пациентам с нарушением функции почек, поскольку они могут вызвать дальнейшее снижение функции почек, которое иногда может стать необратимым.

Дети более чувствительны к ионизирующему излучению, у них более высокая ожидаемая продолжительность жизни и, следовательно, более высокий относительный риск развития рака, чем у взрослых. Родители могут спросить у лаборанта или врача, настроены ли их машины для детей.

Компьютерный томограф молочной железы.
Источник: Джон Бун, Калифорнийский университет в Дэвисе

Специальный компьютерный томограф груди: NIBIB финансирует исследования по разработке специального компьютерного томографа молочной железы, который позволяет визуализировать грудь в 3D и может помочь радиологам обнаруживать труднодоступные опухоли. Сканер производит дозу облучения, сравнимую со стандартной рентгеновской маммографией, и не требует компрессии груди. В этом КТ-сканере груди женщина лежит ничком на специально сконструированном большом столе, а ее грудь подвешена в специальном отверстии в сканирующей кровати. Сканер вращается вокруг груди, не проходя через грудную клетку, тем самым уменьшая излучение, которое было бы доставлено в грудную клетку при использовании обычного компьютерного томографа. Послушайте подкаст о сканере.

Сокращение радиационного излучения при рутинных компьютерных томографиях. NIBIB обратился к исследователям с призывом представить новаторские идеи, которые помогут радикально снизить количество радиации, используемой при компьютерных томографиях. Благодаря этой новой возможности финансирования в настоящее время реализуются пять новых проектов, представляющих творческие, инновационные междисциплинарные подходы, которые в противном случае не получили бы финансирования. Подробнее о них можно прочитать ниже:

Индивидуальная визуализация
Web Stayman, Университет Джонса Хопкинса
Количество радиации, необходимое для компьютерной томографии, зависит от ряда переменных, включая размер пациента, сканируемую часть тела, и поставленная диагностическая задача. Например, маленьким пациентам требуется меньше облучения, чем более крупным, а сканирование более плотной части тела, например мягких тканей возле таза, требует большего облучения, чем сканирование легких. Кроме того, диагностические задачи, требующие высокой четкости изображения, например обнаружение слабой опухоли, обычно требуют большего количества облучения. Цель этого проекта — изменить как аппаратное, так и программное обеспечение современных КТ-систем, чтобы устройство могло адаптировать форму, положение и интенсивность рентгеновского луча к конкретному сценарию визуализации. В исследовании используются анатомические модели для конкретных пациентов и математические модели визуализации, чтобы направлять рентгеновские лучи туда, где они необходимы, и, следовательно, избегать или ограничивать рентгеновское облучение там, где оно не требуется. Это поможет максимизировать эффективность визуализации для конкретных диагностических задач и свести к минимуму облучение.

Создание инструментов для исследователей
Синтия МакКоллоу, клиника Мэйо
Цель этой работы — разработка ресурсов, позволяющих исследовательскому сообществу легко создавать и сравнивать новые подходы к снижению дозы облучения при рутинных КТ без нарушение точности диагностики. До сих пор это повлекло за собой создание библиотеки необработанных данных КТ пациентов, которыми исследователи могут манипулировать для проверки новых подходов, и разработку компьютерных методов оценки новых подходов, чтобы исследователям не приходилось полагаться на рентгенологов, которые могут быть затратным и трудоемким. Используя эти активы, исследователи продемонстрировали, что существует значительный потенциал для снижения дозы облучения при КТ-исследованиях брюшной полости, которые являются одними из наиболее широко применяемых КТ-исследований в клинической практике.

Ускоренная обработка
Джеффри Фесслер, Мичиганский университет
Чтобы снизить уровень радиации и при этом получить качественные КТ-изображения, необходимы более сложные методы обработки необработанных данных, полученных с КТ-системы. Эти передовые методы, называемые алгоритмами реконструкции изображений, могут потребовать нежелательно длительного времени вычислений, поэтому в настоящее время их можно использовать только для некоторых пациентов. Целью этого проекта является разработка алгоритмов, достаточно быстрых, чтобы позволить использовать низкодозовую компьютерную томографию для каждого пациента.>

Комплексный подход
Норберт Пелк, Медицинская школа Стэнфорда
На каждом этапе разработки КТ-сканеров есть возможности для внесения изменений, снижающих дозу облучения. Поскольку эти изменения взаимосвязаны, целью этого проекта является использование комплексного подхода, изучение таких подходов, как модификация детектора подсчета фотонов (часть КТ-сканера, которая обнаруживает рентгеновские лучи), динамическое рентгеновское освещение (регулировка количество радиации, используемой на протяжении всего сканирования), и методы реконструкции изображения.Они будут протестированы с использованием настольной экспериментальной системы. Исследователи считают, что эти комбинированные стратегии могут привести к снижению дозы облучения на 80 % по сравнению с современными типичными системами, а также обеспечить получение изображений с более высоким разрешением.

SparseCT
Рикардо Отазо и Даниэль Содиксон, Медицинская школа Нью-Йоркского университета
Исследователи из Медицинской школы Нью-Йоркского университета, Бригама и женской больницы, а также Siemens Healthineers работают вместе над разработкой нового ультра- метод низкодозовой КТ, называемый SparseCT. Ключевая идея SparseCT состоит в том, чтобы заблокировать большинство рентгеновских лучей на КТ до того, как они достигнут пациента, но сделать это таким образом, чтобы сохранить всю важную информацию об изображении. Этот подход сочетает в себе новое устройство блокировки рентгеновских лучей с математикой сжатого сканирования, что позволяет реконструировать изображения из уменьшенных наборов данных. Восприятие компрессии можно сравнить со съемкой фильма на очень быструю камеру с малым количеством пикселей, а затем с помощью математических вычислений преобразовать изображение в качество высокой четкости.

Все рентгеновские изображения основаны на поглощении рентгеновских лучей при их прохождении через различные части тела пациента. В зависимости от количества, поглощенного определенной тканью, такой как мышца или легкое, различное количество рентгеновских лучей пройдет через тело и выйдет из него. Количество поглощенных рентгеновских лучей влияет на дозу облучения пациента. Во время обычного рентгеновского изображения выходящие рентгеновские лучи взаимодействуют с устройством обнаружения (рентгеновской пленкой или другим приемником изображения) и обеспечивают двухмерное проекционное изображение тканей внутри тела пациента - рентгеновскую «фотографию». называется «рентгенограмма». Рентген грудной клетки (рис. 1) является наиболее распространенным медицинским визуализирующим исследованием. Во время этого обследования на пленку записывается изображение сердца, легких и других анатомических структур.

Компьютерная томография (КТ)

Рисунок 2: Изображение брюшной полости в поперечном сечении

Как работает система компьютерной томографии

Рисунок 3. Пациент в системе визуализации КТ

Моторизованный стол перемещает пациента (рис. 3) через круглое отверстие в системе визуализации КТ.
Когда пациент проходит через систему компьютерной томографии, источник рентгеновского излучения вращается вокруг внутренней части круглого отверстия. Один оборот занимает около 1 секунды. Источник рентгеновского излучения создает узкий веерообразный пучок рентгеновских лучей, используемых для облучения участка тела пациента (рис. 4). Толщина веерного луча может составлять от 1 до 10 миллиметров. В типичных экзаменах есть несколько этапов; каждый состоит из 10-50 оборотов рентгеновской трубки вокруг пациента в координации со столом, перемещающимся через круглое отверстие. Пациенту может быть сделана инъекция «контрастного вещества», чтобы облегчить визуализацию сосудистой структуры.
Детекторы на стороне выхода пациента регистрируют рентгеновские лучи, выходящие из облучаемого участка тела пациента, в виде рентгеновского «моментального снимка» при одном положении (угле) источника рентгеновских лучей. Во время одного полного вращения создается много разных "моментальных снимков" (ракурсов).
Данные отправляются на компьютер для реконструкции всех отдельных «моментальных снимков» в поперечное сечение (срез) внутренних органов и тканей для каждого полного оборота источника рентгеновского излучения.

Достижения в области технологий и клинической практики

Рисунок 4. Веерный луч КТ

Сегодня большинство компьютерных томографов способны к «спиральному» (также называемому «винтовым») сканированию, а также к сканированию в более традиционном «аксиальном» режиме. Кроме того, многие компьютерные томографы способны одновременно отображать несколько срезов. Такие достижения позволяют визуализировать относительно большие объемы анатомии за относительно меньшее время. Еще одним достижением в технологии является электронно-лучевая компьютерная томография, также известная как EBCT. Хотя принцип создания изображений поперечного сечения такой же, как и для обычной КТ, будь то одиночный или многосрезовый, сканер EBCT не требует каких-либо движущихся частей для создания отдельных «моментальных снимков». В результате сканер EBCT позволяет получать изображения быстрее, чем обычные компьютерные томографы.

На этом изображении Национального института здравоохранения показаны изображения КТ, ПЭТ и КТ/ПЭТ для иллюстрации информации, предоставляемой каждым из них.

Рентгеновские лучи – это форма электромагнитного излучения, аналогичная свету. Они менее энергичны, чем гамма-лучи, и более энергичны, чем ультрафиолетовые лучи. Они легко проходят через мягкие ткани, такие как органы и мышцы.Они не так легко проходят через твердые ткани, такие как кости и зубы, поэтому они создают изображения структур скелета — рентгеновские изображения, с которыми мы больше всего знакомы. Кроме того, иногда человек проглатывает или получает инъекцию непрозрачной для рентгеновского излучения жидкости, которая заполняет пространство, представляющее интерес для рентгеновского изображения.

Компьютерная томография (КТ) обычно представляет собой серию рентгеновских снимков, сделанных под разными углами, а затем объединенных в трехмерную модель с помощью компьютера. Томография означает изображение среза. В то время как на рентгеновском снимке можно увидеть края мягких тканей, наложенные друг на друга, компьютер, используемый для КТ, может определить, как эти края соотносятся друг с другом в пространстве, поэтому изображение КТ более полезно для понимания кровеносных сосудов. и мягкие ткани.

Другой вид компьютерной томографии использует позитроны. Я должен упомянуть об этом, потому что позитроны — это электроны антиматерии. (Да, антиматерия существует, и она полезна!) При позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) человеку вводят трассер — специальный краситель, содержащий позитрон-излучающий радионуклид (радиоактивный материал), — и органы и ткани его поглощают. трассер. При выделении под ПЭТ-сканером индикатор может помочь показать, насколько хорошо работают органы и ткани. С помощью ПЭТ можно измерить кровоток, потребление кислорода, потребление организмом сахара и многое другое.

В магнитно-резонансной томографии (МРТ) радиоволны определенной частоты используются для воздействия на ядра атомов водорода, которых много как в воде, так и в жирах. Мощные магниты обнаруживают реакцию водорода и наносят на карту расположение тканей, в которых находится водород. В МРТ не используется ионизирующее излучение (например, рентгеновское), а радиоволны длиннее и имеют меньшую энергию, чем видимый свет или микроволны. Большинство аппаратов МРТ огромные и очень дорогие. Группа здесь, в Лос-Аламосе, создает сверхчувствительный маломощный МРТ, который поместится в пикап. Группа надеется, что он найдет применение в медицине на поле боя и в странах третьего мира, которые не могут позволить себе обычное оборудование МРТ. Это увлекательный проект.

Мне понравилось изучать этот материал и передавать его вам, так что спасибо за вопрос! Надеюсь, вам было интересно посетить наш музей.

Гордон Макдонаф, научный евангелист

Иногда вопросы отправляются по адресу edu-bsm@lanl.gov или оставляются в нашем ящике для обратной связи в Музее.

Мы стараемся предоставлять ответы на эти вопросы в нашем блоге и на сайте, где мы публикуем наши любимые вопросы и ответы.

Читайте также: