Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
Введение
Лучевая диагностика - наука о применении излучений для изучения строения и функции нормальных и патологически измененных органов и систем человека в целях профилактики и распознавания болезней.
Все излечения, используемые в лучевой диагностики, делят на неионизирующие и ионизирующие.
Неионизирующие излучения - это электромагнитные излучения различной частоты, не вызывающие ионизацию атомов и молекул, т.е. их распада на противоположно заряженные частицы -- ионы. К ним относится тепловое (инфракрасное -- ИК) излучение и резонансное, возникающее в объекте (тело человека), помещенном в стабильное магнитное поле, под действием высокочастотных электромагнитных импульсов. Также относят ультразвуковые волны, представляющие собой упругие колебания среды.
Ионизирующее излучение способно ионизировать атомы окружающей среды, в том числе атомы, входящие в состав тканей человека. Все эти излучения делят на две группы: квантовые (т.е. состоящие из фотонов) и корпускулярные (состоящие из частиц). Это деление в значительной мере условно, так как любое излучение имеет двойственную природу и в определенных условиях проявляет то свойства волны, то свойства частицы. К квантовым ионизирующим излучениям относят тормозное (рентгеновское) излучение и гамма-излучение. К корпускулярным излучениям причисляют пучки электронов, протонов, нейтронов, мезонов и других частиц.
Для получения дифференцированного изображение тканей, примерно одинаково поглощающих излучение, применяют искусственное контрастирование.
Существуют два способа контрастирования органов. Один из них заключается в прямом (механическом) введении контрастного вещества в полость органа - в пищевод, желудок, кишечник, в слезные или слюнные протоки, желчные пути, мочевые пути, в полость матки, бронхи, кровеносные и лимфатические сосуды или в клетчаточное пространство, окружающее исследуемый орган (например, в забрюшинную клетчатку, окружающую почки и надпочечники), или путем пункции - в паренхиму органа.
Второй способ контрастирования основан на способности некоторых органов поглощать из крови введенное в организм вещество, концентрировать и выделять его. Этот принцип - концентрации и элиминации - используют при рентгенологическом контрастировании выделительной системы и желчных путей.
Основные требования к рентгеноконтрастным веществам очевидны: создание высокой контрастности изображения, безвредность при введении в организм больного, быстрое выведение из организма.
В рентгенологической практике в настоящее время применяют следующие контрастные средства.
1. Препараты сульфата бария(BaSO4). Водная взвесь сульфата бария - основной препарат для исследования пищеварительного канала. Она нерастворима в воде и пищеварительных соках, безвредна. Применяют в видесуспензии в концентрации 1:1 или более высокой -- до 5:1. Для придания препарату дополнительных свойств (замедление оседания твердых частиц бария, повышение прилипаемости к слизистой оболочке) в водную взвесь добавляют химически активные вещества (танин, цитрат натрия, сорбит и др.), для увеличения вязкости -- желатин, пищевую целлюлозу. Существуют готовые официнальные препараты сульфата бария, отвечающие всем перечисленным требованиям.
2. Йодсодержащие растворы органических соединений. Это большая группа препаратов, представляющих собой главным образом производные не которых ароматических кислот -- бензойной, адипиновой, фенилпропионовой и др. Препараты используют для контрастирования кровеносных сосудов и полостей сердца. К ним относятся, например, урографин, тразограф, триомбраст и др. Эти препараты выделяются мочевыводящей системой, поэтому могут быть использованы для исследования чашечно-лоханочного комплекса почек, мочеточников,мочевого пузыря. В последнее время появилось новое поколение йодсодержащих органических соединений -- неионные (сначала мономеры -- омнипак, ультравист, затем димеры -- йодиксанол, йотролан). Их осмолярность значительно ниже, чем ионных, и приближается к осмолярности плазмы крови (300 моем). Вследствие этого они значительно менее токсичны, чем ионные мономеры. Ряд йодсодержащих препаратов улавливается из крови печенью и выводится с желчью, поэтому их применяют для контрастирования желчных путей. С целью контрастирования желчного пузыря применяют йодистые препараты, всасывающиеся в кишечнике (холевид).
3. Иодированные масла. Эти препараты представляют собой эмульсию йодистых соединений в растительных маслах (персиковом, маковом). Они завоевали популярность как средства, используемые при исследовании бронхов, лимфатических сосудов, полости матки, свищевых ходов Особенно хороши ультражидкие йодированные масла (липоидол) которые характеризуются высокой контрастностью и мало раздражают ткани. Иодсодержащие препараты, особенно ионной группы, могут вызывать аллергические реакции и оказывать токсическое воздействие на организм
Общие аллергические проявления наблюдаются со стороны кожи и слизистых оболочек (конъюнктивит, ринит, крапивница, отек слизистой оболочки гортани, бронхов, трахеи), сердечно-сосудистой системы (снижение кровяного давления, коллапс), центральной нервной системы (судороги, иногда параличи), почек (нарушение выделительной функции). Указанные реакции обычно преходящи, но могут достигать высокой степени выраженности и даже привести к смертельному исходу. В связи с этим перед введением в кровь йодсодержащих препаратов, особенно высокоосмолярных из ионной группы, необходимо провести биологическую пробу: осторожно вливают внутривенно 1 мл рентгеноконтрастного препарата и выжидают 2--3 мин, внимательно наблюдая за состоянием больного. Лишь в случае отсутствия аллергической реакции вводят основную дозу, которая при разных исследованиях варьирует от 20 до 100 мл.
4. Газы (закись азота, углекислый газ, обычный воздух). Для введения в кровь можно применять только углекислый газ вследствие его высокой растворимости. При введении в полости тела и клетчаточные пространства также во избежание газовой эмболии используют закись азота. В пищеварительный канал допустимо вводить обычный воздух.
1.Рентгенологические методы
Рентгеновские лучи были открыты 8 ноября 1895г. профессором физики Вюрцбургского университета Вильгельмом Конрадом Рентгеном (1845-1923).
Рентгенологический метод - это способ изучения строения и функции различных органов и систем, основанный на качественном и/или количественном анализе пучка рентгеновского излучения, прошедшего через тело человека. Рентгеновское излучение, возникшее в аноде рентгеновской трубки, направляют на больного, в теле которого оно частично поглощается и рассеивается, а частично проходит насквозь
Рентгеновские лучи являются одним из видов электромагнитных волн длиной приблизительно от 80 до 10~5 нм., которые в общеволновом спектре занимают место между ультрафиолетовыми лучами и -лучами. Скорость распространения рентгеновских лучей равна скорости света 300 000 км/с.
Рентгеновские лучи образуются в момент столкновения потока ускоренных электронов с веществом анода. При взаимодействии электронов с мишенью 99% их кинетической энергии превращается в тепловую энергию и только 1%-- в рентгеновское излучение. Рентгеновская трубка состоит из стеклянного баллона, в который впаяны 2 электрода: катод и анод. Из стеклянного баллона выкачен воздух: движение электронов от катода к аноду возможно лишь в условиях относительного вакуума. На катоде имеется нить накала, являющаяся плотно скрученной вольфрамовой спиралью. При подаче электрического тока на нить накала происходит электронная эмиссия, при которой электроны отделяются от спирали и образуют рядом с катодом электронное облачко. Это облачко концентрируется у фокусирующей чашечки катода, задающей направление движения электронов. Чашечка -- небольшое углубление в катоде. Анод, в свою очередь, содержит вольфрамовую металлическую пластину, на которую фокусируются электроны -- это и есть место образования рентгеновских лучей. К электронной трубке подключены 2 трансформатора: понижающий и повышающий. Понижающий трансформатор раскаляет вольфрамовую спираль низким напряжением (5--15 вольт), в результате чего возникает электронная эмиссия. Повышающий, или высоковольтный, трансформатор подходит непосредственно к катоду и аноду, на которые подаётся напряжение 20-140 киловольт. Оба трансформатора помещаются в высоковольтный блок рентгеновского аппарата, который наполнен трансформаторным маслом, обеспечивающим охлаждение трансформаторов и их надёжную изоляцию. После того как при помощи понижающего трансформатора образовалось электронное облачко, включается повышающий трансформатор, и на оба полюса электрической цепи подаётся высоковольтное напряжение: положительный импульс -- на анод, и отрицательный -- на катод. Отрицательно заряженные электроны отталкиваются от отрицательно заряженного катода и стремятся к положительно заряженному аноду -- за счёт такой разности потенциалов достигается высокая скорость движения -- 100 тыс. км/с. С этой скоростью электроны бомбардируют вольфрамовую пластину анода, замыкая электрическую цепь, в результате чего возникает рентгеновское излучение и тепловая энергия. Рентгеновское излучение подразделяется на тормозное и характеристическое. Тормозное излучение возникает из-за резкого замедления скорости электронов, испускаемых вольфрамовой спиралью. Характеристическое излучение возникает в момент перестройки электронных оболочек атомов. Оба этих вида образуются в рентгеновской трубке в момент столкновения ускоренных электронов с атомами вещества анода. Спектр излучения рентгеновской трубки представляет собой наложение тормозного и характеристического рентгеновских излучений.
Свойства рентгеновских лучей.
1. Проникающая способность; вследствие малой длины волны рентгеновские лучи могут проникать сквозь объекты, непроницаемы для видимого света.
2. Способность поглощаться и рассеиваться; при поглощении часть рентгеновских лучей с наибольшей длинной волны исчезает, полностью передавая свою энергию веществу. При рассеивании - откланяется от первоначального направления, и не несет полезной информации. Часть лучей полностью проходит через объект с изменением своих характеристик. Таким образом, формируется изображение.
3. Вызывают флюоресценцию (свечение). Это явление используют для создания специальных светящихся экранов с целью визуального наблюдения рентгеновского излучения, иногда для усиления действия рентгеновских лучей на фотопластинку.
4. Оказывают фотохимическое действие; позволяет регистрировать изображения на фоточувствительных материалах.
5. Вызывают ионизацию вещества. Это свойство используют в дозиметрии для количественной оценки действия этого вида излучения.
6. Распространяются прямолинейно, что позволяет получить рентгеновское изображение, повторяющее форму исследуемого материала.
7. Способны к поляризации.
8. Рентгеновским лучам свойственно дифракция и интерференция.
9. Они невидимы.
Виды рентгенологических методов.
1.Рентгенография (рентгеновская съемка).
Рентгенография - способ рентгенологического исследования, при котором фиксированное рентгеновское изображения объекта получают на твердом насители. Такими носителями могут быть рентгеновская пленка, фотопленка, цифровой детектор и др.
Пленочную рентгенографию выполняют либо на универсальном рентгеновском аппарате, либо на специальном штативе, предназначенном только для этого вида исследования. Внутренние стенки кассеты покрыты усиливающими экранами, между которыми и помещается рентгеновская пленка.
Усиливающие экраны содержат люминофор, который под действием рентгеновского излучения светится и, таким образом воздействуя на пленку, усиливает его фотохимическое действие. Основное назначение усиливающих экранов -- уменьшить экспозицию, а значит, и радиационное облучение пациента.
В зависимости от назначения усиливающие экраны делят на стандартные, мелкозернистые (у них мелкое зерно люминофора, пониженная светоотдача, но очень высокое пространственное разрешение), которые применяют в остеологии, и скоростные (с крупными зернами люминофора, высокой светоотдачей, но пониженным разрешением), которые используют при проведении исследования у детей и быстродвижущихся объектов, например сердца.
Исследуемую часть тела помещают максимально близко к кассете, чтобы уменьшить проекционное искажение (в основном увеличение), которое возникает из-за расходящегося характера пучка рентгеновских лучей. Кроме того такое расположение обеспечивает необходимую резкость изображения. Излучатель устанавливают так, чтобы центральный пучок проходил через центр снимаемой части тела и был перпендикулярен пленке. В некоторых случаях, например при исследовании височной кости, применяют наклонное положение излучателя.
Рентгенографию можно производить в вертикальном, горизонтальном и наклонном положении больного, а также в положении на боку. Съемка в разных положениях позволяет судить о смещаемости органов и выявлять некоторые важные диагностические признаки, например растекание жидкости в плевральной полости или уровни жидкости в петлях кишечника.
Методика регистрации рентгеновского излучения.
Схема 1. Условия обычной рентгенографии (I) и телерентгенографии (II):1 - рентгеновская трубка; 2 - пучок рентгеновских лучей;3 - объект исследования; 4 - кассета с пленкой.
Получение изображения основано на ослаблении рентгеновского излучения при его прохождении через различные ткани с последующей регистрацией его на рентгеночувствительную плёнку. В результате прохождения через образования разной плотности и состава пучок излучения рассеивается и тормозится, в связи с чем на пленке формируется изображение разной степени интенсивности. В результате, на плёнке получается усреднённое, суммационное изображение всех тканей (тень). Из этого следует что для получения адекватного рентгеновского снимка необходимо проводить исследование рентгенологически неоднородных образований.
Снимок, на котором изображена часть тела (голова, таз и др.) или весь орган (легкие, желудок), называют обзорным. Снимки, на которых получают изображение интересующей врача части органа в оптимальной проекции, наиболее выгодной для исследования той или иной детали, именуют прицельными. Снимки могут быть одиночными или серийными. Серия может состоять из 2-3 рентгенограмм, на которых зафиксированы разные состояния органа (например, перистальтика желудка).
Рентгеновский снимок по отношению к изображению, видимому на флюоресцентном экране при просвечивании, является негативом. Поэтому прозрачные участки на рентгенограмме называют темными («затемнениями»), а темные - светлыми («просветлениями»). Рентгеновское изображение является суммационным, плоскостным. Это обстоятельство приводит к потере изображения многих элементов объекта, поскольку изображение одних деталей накладывается на тень других. Отсюда вытекает основное правило рентгенологического исследования: исследование любой части тела (органа) должно быть произведено как минимум в двух взаимно перпендикулярных проекциях - прямой и боковой. Дополнительно к ним могут понадобиться снимки в косых и аксиальных (осевых) проекциях.
Для рентгенологического анализа изображения рентгеновский снимок фиксируется на подсвечивающем устройстве с ярким экраном -- негатоскопе.
В качестве приемника рентгеновского изображения ранее применяли селеновые пластины, которые перед экспонированием заряжали на специальных аппаратах. Затем изображение переносили на писчую бумагу. Метод получил название электрорентгенографии.
При электронно-оптической цифровой рентгенографии рентгеновское изображение, полученное в телевизионной камере, после усиления поступает на аналого-цифровой. Все электрические сигналы, несущие информацию об исследуемом объекте, превращаются в череду цифр. Цифровая информация поступает затем в компьютер, где обрабатывается по заранее составленным программам. С помощью компьютера можно улучшить качество изображения, повысить его контрастность, очистить от помех, выделить интересующие врача детали или контуры.
К достоинствам цифровой рентгенографии относятся: высокое качество изображения, пониженная лучевая нагрузка, возможность сохранять изображения на магнитных носителях со всеми вытекающими из этого последствиями: удобство хранения, возможность создания упорядоченных архивов с оперативным доступом к данным и передачи изображения на расстояния -- как внутри больницы, так и за ее пределы.
Недостатки рентгенографии: наличие ионизирующего излучения, способного оказать вредное воздействие на пациента; информативность классической рентгенографии значительно ниже таких современных методов медицинской визуализации, как КТ, МРТ и др. Обычные рентгеновские изображения отражают проекционное наслоение сложных анатомических структур, то есть их суммационную рентгеновскую тень, в отличие от послойных серий изображений, получаемых современными томографическими методами. Без применения контрастирующих веществ рентгенография недостаточно информативна для анализа изменений в мягких тканях, мало отличающихся по плотности (например, при изучении органов брюшной полости).
2.Рентгеноскопия (рентгеновское просвечивание)
Рентгеноскопия - метод рентгенологического исследования, при котором изображение объекта получают на светящемся (флюоресцентном) экране. Интенсивность свечения в каждой точке экрана пропорциональна количеству попавших на него рентгеновских квантов. Со стороны, обращенной к врачу, экран покрыт свинцовым стеклом, предохраняющим врача от прямого воздействия рентгеновского излучения.
В качестве усовершенствованного метода рентгеноскопии применяют рентгенотелевизионное просвечивание. Его выполняют с помощью усилителя рентгеновского изображения (УРИ), в состав которого входят рентгеновский электронно-оптический преобразователь (РЭОП) и замкнутая телевизионная система.
Рентгеноскоп
РЭОП представляет собой вакуумную колбу, внутри которой, с одной стороны, имеется рентгеновский флюоресцентный экран, а с противоположной - катодолюминесцентный экран. Между ними приложено электрическое ускоряющее поле с разницей потенциалов около 25 кВ. Возникающий при просвечивании световой образ на флюоресцентном экране превращается на фотокатоде в поток электронов. Под действием ускоряющего поля и в результате фокусировки (повышения плотности потока) энергия электронов значительно возрастает - в несколько тысяч раз. Попадая на катодолюминесцентный экран, электронный поток создает на нем видимое, аналогичное исходному, но очень яркое изображение.
Это изображение через систему зеркал и линз передается на передающую телевизионную трубку - видикон. Возникающие в ней электрические сигналы поступают для обработки в блок телевизионного канала, а затем - на экран видеоконтрольного устройства или, проще говоря, на экран телевизора. При необходимости изображение может фиксироваться с помощью видеомагнитофона.
3.Флюорография
Флюорография - метод рентгенологического исследования, заключающийся в фотографировании изображения с рентгеновского флюоресцентного экрана или экрана электронно-оптического преобразователя на фотопленку небольшого формата.
Флюорография даёт уменьшенное изображение объекта. Выделяют мелкокадровую (например, 24Ч24 мм или 35Ч35 мм) и крупнокадровую (в частности, 70Ч70 мм или 100Ч100 мм) методики. Последняя по диагностическим возможностям приближается к рентгенографии. Флюорография применяется главным образом для исследования органов грудной клетки, молочных желёз, костной системы.
При наиболее распространенном способе флюорографии уменьшенные рентгеновские снимки - флюорограммы получают на специальном рентгеновском аппарате - флюорографе. В этом аппарате имеется флюоресцентный экран и механизм автоматического перемещения рулонной пленки. Фотографирование изображения осуществляется посредством фотокамеры на эту рулонную пленку с размером кадра 70X70 или 100Х 100 мм.
На флюорограммах детали изображения фиксируются лучше, чем при рентгеноскопии или рентгенотелевизионном просвечивании, но несколько хуже (на 4-5%) по сравнению с обычными рентгенограммами.
Для проверочных исследований применяют флюорографы стационарного и передвижного типа. Первые размещают в поликлиниках, медико-санитарных частях, диспансерах, больницах. Передвижные флюорографы монтируют на автомобильных шасси или в железнодорожных вагонах. Съемку и в тех и в других флюорографах производят на рулонную пленку, которую затем проявляют в специальных бачках. Для исследования пищевода, желудка и двенадцатиперстной кишки созданы специальные гастрофлюорографы.
Готовые флюорограммы рассматривают на специальном фонаре - флюороскопе, который увеличивает изображение. Из общего контингента обследованных отбирают лиц, у которых по флюорограммам заподозрены патологические изменения. Их направляют для дополнительного обследования, которое проводят на рентгенодиагностических установках с применением всех необходимых рентгенологических методов исследования.
Важные достоинства флюорографии - это возможность обследования большого числа лиц в течение короткого времени (высокая пропускная способность), экономичность, удобство хранения флюорограмм, позволяет рано выявлять минимальные патологические изменения в органах.
Наиболее эффективным оказалось применение флюорографии для выявления скрыто протекающих заболеваний легких, в первую очередь туберкулеза и рака. Периодичность проверочных обследований определяют с учетом возраста людей, характера их трудовой деятельности, местных эпидемиологических условий
4.Томография
Томография (от греч. tomos - слой) - метод послойного рентгенологического исследования.
При томографии, благодаря движению во время съемки с определенной скоростью рентгеновской трубки на пленке получается резким изображение только тех структур, которые расположены на определенной, заранее заданной глубине. Тени органов и образований, расположенных на меньшей или большей глубине, получаются «смазанными» и не накладываются на основное изображение. Томография облегчает выявление опухолей, воспалительных инфильтратов и других патологических образований.
Эффект томографии достигается благодаря непрерывному движению во время съемки двух из трех компонентов рентгеновской системы излучатель--пациент--пленка. Чаще всего перемещаются излучатель и пленка, в то время как пациент остается неподвижным. При этом излучатель и пленка двигаются по дуге, прямой линии или более сложной траектории, но обязательно в противоположных направлениях. При таком перемещении изображение большинства деталей на рентгенограмме оказывается нечетким, размазанным, а резким получается изображение только тех образований, которые находятся на уровне центра вращения системы излучатель--пленка.
Конструктивно томографы выполняют в виде дополнительных штативов либо специального приспособления к универсальному поворотному штативу. Если на томографе изменить уровень центра вращения системы излучатель--пленка, то изменится уровень выделяемого слоя. Толщина выбираемого слоя зависит от амплитуды движения упомянутой выше системы: чем она больше, тем тоньше будет томографический слой. Обычная величина этого угла от 20 до 50°. Если же выбирают очень малый угол перемещения, порядка 3--5°, то получают изображение толстого слоя, по существу целой зоны.
Виды томографии
Линейная томография (классическая томография) -- метод рентгенологического исследования, с помощью которого можно производить снимок слоя, лежащего на определённой глубине исследуемого объекта. Данный вид исследования основан на перемещении двух из трёх компонентов (рентгеновская трубка, рентгеновская плёнка, объект исследования). Наиболее близкую к современной линейной томографии систему предложил Маер, в 1914 году он предложил двигать рентгеновскую трубку параллельно телу больного.
Панорамная томография -- метод рентгенологического исследования, с помощью которого можно получить снимок криволинейного слоя, лежащего на определённой глубине исследуемого объекта.
В медицине панорамная томография используется при исследовании лицевого черепа, в первую очередь при диагностике заболеваний зубочелюстной системы. Используя движение рентгеновского излучателя и кассеты с плёнкой по специальным траекториям выделяется изображение в форме цилиндрической поверхности. Это позволяет получить снимок с изображением всех зубов пациента, что необходимо при протезировании, оказывается полезным при пародонтозе, в травматологии и ряде других случаев. Диагностические исследования выполняют с помощью пантомографических дентальных аппаратов.
Компьютерная томография -- это послойное рентгенологическое исследование, основанное на компьютерной реконструкции изображения, получаемого при круговом сканировании объекта (Пє англ. scan -- бегло просматривать) узким пучком рентгеновского излучения.
Аппарат КТ
Изображения при компьютерной томографии (КТ) получают при помощи узкого вращающегося пучка рентгеновских лучей и системы датчиков, расположенных по кругу, который называется гантри. Проходя через ткани, излучение ослабляется соответственно плотности и атомному составу этих тканей. По другую сторону от пациента установлена круговая система датчиков рентгеновского излучения, каждый из которых преобразует энергию излучения в электрические сигналы. После усиления эти сигналы преобразуются в цифровой код, который поступает в память компьютера. Зафиксированные сигналы отражают степень ослабления пучка рентгеновских лучей в каком-либо одном направлении.
Вращаясь вокруг пациента, рентгеновский излучатель ЃбпросматриваетЃв его тело в разных ракурсах, в общей сложности под углом 360°. К концу вращения излучателя в памяти компьютера оказываются зафиксированными все сигналы от всех датчиков. Продолжительность вращения излучателя в современных томографах очень небольшая, всего 1--3 с, что позволяет изучать движущиеся объекты.
Попутно определяют плотность ткани на отдельных участках, которую измеряют в условных единицах -- единицах Хаунсфилда (HU). За нулевую отметку принята плотность воды. Плотность кости составляет +1000 HU, плотность воздуха равна -1000 HU. Все остальные ткани человеческого тела занимают промежуточное положение (обычно от 0 до 200--300 HU).
В отличие от обычного рентгена, на котором лучше всего видны кости и воздухоносные структуры (легкие), на компьютерной томографии (КТ) отлично видны и мягкие ткани (мозг, печень, и т.д.), это дает возможность диагностировать болезни на ранних стадиях, например, обнаружить опухоль пока она еще небольших размеров и поддается хирургическому лечению.
С появлением спиральных и мультиспиральных томографов появилась возможность проводить компьютерную томографию сердца, сосудов, бронхов, кишечника.
Преимущества рентгеновской компьютерной томографии (КТ):
Ч высокая тканевая разрешающая способность - позволяет оценить изменение коэффициент ослабления излучения в пределах 0,5% (в обычной рентгенографии - 10-20%);
Ч отсутствует наложения органов и тканей - нет закрытых зон;
Ч позволяет оценить соотношение органов исследуемой области
Ч пакет прикладных программ для обработки полученного цифрового изображения позволяет получить дополнительную информацию.
Недостатки компьютерной томографии (КТ):
Ч Всегда существует небольшой риск развития рака от чрезмерного облучения. Однако возможность точной диагностики перевешивает этот минимальный риск.
Абсолютных противопоказаний к компьютерной томографии (КТ) нет. Относительные противопоказания к компьютерной томографии (КТ): беременность и младший детский возраст, что связано с лучевой нагрузкой.
Спиральная рентгеновская компьютерная томография (СКТ).
Принцип действия метода.
Спиральное сканирование состоит во вращении по спирали рентгеновской трубки и одновременном движения стола с больным. От обычной КТ спиральная отличается тем, что скорость движения стола может быть различной в зависимости от цели исследования. При более высокой скорости больше зона сканирования. Метод существенно сокращает время процедуры и уменьшает лучевую нагрузку на тело пациента.
Принцип действия спиральной компьютерной томографии на организм человека. Изображения получается при помощи следующих операций: Задается в компьютере нужная ширина рентгеновского луча; Происходит сканирование органа пучком рентгеновского излучения; Датчики ловят импульсы и преобразуют их в цифровую информацию; Информация обрабатывается компьютером; Компьютер выдает информацию на экран в виде изображения.
Преимущества спиральной компьютерной томографии. Увеличение скорости процесса сканирования. Метод увеличивает область изучения за более короткое время. Уменьшение дозы облучения на пациента. Возможность получать более четкое и качественное изображение и выявлять даже самые минимальные изменения в тканях организма. С появлением томографов нового поколения стало доступным исследование сложных областей.
Спиральная компьютерная томография головного мозга с детальной точность показывает сосуды и все составные части мозга. Также новым достижение стала возможность изучать бронхи и легкие.
Мультспиральная компьютерная томография (МСКТ).
В мультиспиральных томографах рентгеновские датчики находятся по всей окружности установки и картинка получается за одно вращение. Благодаря этому механизму шум отсутствует, а время процедуры сокращается, по сравнению с предыдущим видом. Этот способ удобен при обследовании больных, которые не могут долго находиться неподвижно (маленькие дети или пациенты в критическом состоянии). Мультиспиральная является усовершенствованным видом спиральной. Спиральные и мультиспиральные томографы дают возможность выполнять исследования сосудов, бронхов, сердца и кишечника.
Принцип действия мультиспиральной компьютерной томографии. Преимущества метода мультиспиральной КТ.
Ч Высокая разрешающая способность, позволяющая детально рассмотреть даже незначительные изменения.
Ч Быстрота исследования. Сканирование не превышает 20 секунд. Метод хорош для пациентов, неспособных долго сохранять неподвижность и находящихся в критическом состоянии.
Ч Неограниченные возможности для исследований больных в тяжелом состоянии, нуждающихся в постоянном контакте с врачом. Возможность построения двухмерных и трехмерных изображений, позволяющих получать максимально полную информацию об изучаемых органах.
Ч Отсутствие шума при сканировании. Благодаря возможности прибора свершать процесс за один оборот.
Ч Уменьшена доза облучения.
КТ-ангиография
КТ-ангиография позволяет получить послойную серию изображений кровеносных сосудов; на основе полученных данных посредством компьютерной постобработки с 3D-реконструкцией строится трёхмерная модель кровеносной системы.
5.Ангиография
Ангиография -- метод контрастного рентгенологического исследования кровеносных сосудов. Ангиография изучает функциональное состояние сосудов, окольного кровотока и протяженность патологического процесса.
Ангиограмма сосудов головного мозга.
Артериограмма
Артериографию производят путем пункции сосуда или его катетеризации. Пункцию применяют при исследовании сонных артерий, артерий и вен нижних конечностей, брюшной аорты и ее крупных ветвей. Однако основным способом ангиографии в настоящее время является, безусловно, катетеризация сосуда, которую выполняют по методике, разработанной шведским врачом Селъдингером
Чаще всего проводят катетеризацию бедренной артерии.
Все манипуляции при ангиографии осуществляют под контролем рентгенотелевидения. Через катетер в исследуемую артерию автоматическим шприцем (инъектором) под давлением вводят контрастное вещество. В тот же момент начинается скоростная рентгеновская съемка. Снимки немедленно проявляют. Убедившись в успехе исследования, катетер удаляют.
Наиболее частое осложнение ангиографии -- развитие гематомы в области катетеризации, где появляется припухлость. Тяжелое, но редкое осложнение -- тромбоэмболия периферической артерии, о возникновении которой свидетельствует ишемия конечности.
В зависимости от цели и места введения контрастного вещества различают аортографию, коронарографию, каротидную и вертебральную артериографию, целиакографию, мезентерикографию и т.д. Для выполнения всех этих видов ангиографии конец рентгеноконтрастного катетера вводят в исследуемый сосуд. Контрастное вещество накапливается в капиллярах, отчего интенсивность тени органов, снабжаемых исследуемым сосудом, возрастает.
Венография может быть выполнена прямым и непрямым способами. При прямой венографии контрастное вещество вводят в кровь путем венопункции или веносекции.
Непрямое контрастирование вен осуществляют одним из трех способов: 1)введением контрастного вещества в артерии, из которых оно через систему капилляров достигает вен; 2) инъекцией контрастного вещества в костномозговое пространство, из которого оно поступает в соответствующие вены; 3) введением контрастного вещества в паренхиму органа путем пункции, при этом на снимках отображаются вены, отводящие кровь от данного органа. К венографии есть ряд специальных показаний: хронический тромбофлебит, тромбоэмболия, посттромбофлебитические изменения вен, подозрение на аномалию развития венозных стволов, различные нарушения венозного кровотока, в том числе из-за недостаточности клапанного аппарата вен, ранение вен, состояния после оперативных вмешательств на венах.
Новой методикой рентгенологического исследования сосудов является дигитальная субтракционная ангиография (ДСА). В основе ее лежит принцип компьютерного вычитания (субтракции) двух изображений, записанных в памяти компьютера, - снимков до и после введения контрастного вещества в сосуд. Здесь вьшелить изображение сосудов из общего изображения исследуемой части тела, в частности убрать мешающие тени мягких тканей и скелета и количественно оценить гемодинамику. Применяется меньше рентгеноконтрастного вещества, поэтому можно получить изображение сосудов при большом разведении контрастного ве щества. А это означает, что можно ввести контрастное вещество внутривенно и на последующей серии снимков получить тень артерий, не прибегая к их катетеризации.
Для выполнения лимфографии контрастное вещество вливают непосредственно в просвет лимфатического сосуда. В клинике в настоящее время проводят главным образом лимфографию нижних конечностей, таза и забрюшинного пространства. Контрастное вещество - жидкую масляную эмульсию йодистого соединения - вводят в сосуд. Рентгенограммы лимфатических сосудов делают спустя 15--20 мин, а рентгенограммы лимфатических узлов -- через 24 ч.
РАДИОНУКЛИДНЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ
Радионуклидный метод - это способ исследования функционального и морфологического состояния органов и систем с помощью радионуклидов и меченных ими индикаторов. Эти индикаторы - их называют радиофармацевтическими препаратами (РФП) - вводят в организм больного, а затем с помощью различных приборов определяют скорость и характер перемещения, фиксации и выведения их из органов и тканей.
Кроме того, для радиометрии могут быть использованы кусочки тканей, кровь и выделения больного. Несмотря на введение ничтожно малых количеств индикатора (сотые и тысячные доли микрограмма) не оказывающих влияния на нормальное течение жизненных процессов, метод обладает исключительно высокой чувствительностью.
Выбирая РФП для исследования, врач должен прежде всего учесть его физиологическую направленность и фармакодинамику. Нужно обязательно принимать во внимание ядерно-физические свойства входящего в его состав радионуклида. Для получения изображения органов применяют только радионуклиды, испускающие Y-лучи или характеристическое рентгеновское излучение, так как эти излучения можно регистрировать при наружной детекции. Чем больше гамма-квантов или рентгеновских квантов образуется при радиоактивном распаде, тем эффективнее данный РФП в диагностическом отношении. В то же время радионуклид должен испускать по возможности меньше корпускулярного излучения - электронов, которые поглощаются в теле пациента и не участвуют в получении изображения органов. Радионуклиды, период полураспада которых - несколько десятков дней, принято считать долгоживущими, несколько дней - среднеживущими, несколько часов - короткоживущими, несколько минут - ультракоротко- живущими. Существует несколько способов получения радионуклидов. Часть из них образуется в реакторах, часть - в ускорителях. Однако наиболее распространенным способом получения радионуклидов является генераторный, т.е. изготовление радионуклидов непосредственно в лаборатории радионуклидной диагностики с помощью генераторов.
Очень важный параметр радионуклида - энергия квантов электромагнитного излучения. Кванты очень низких энергий задерживаются в тканях и, следовательно, не попадают на детектор радиометрического прибора. Кванты же очень высоких энергий частично пролетают детектор насквозь, поэтому эффективность их регистрации также невысока. Оптимальным диапазоном энергии квантов в радионуклидной диагностике считают 70-200 кэВ.
Все радионуклидные диагностические исследования делят на две большие группы: исследования, при которых РФП вводят в организм пациента, - исследования in vivo, и исследования крови, кусочков ткани и выделений больного - исследования in vitro.
СЦИНТИГРАФИЯ ПЕЧЕНИ - проводится в статическом и динамическом режимах. В статическом режиме определяется функциональная активность клеток ретикулоэндотелиальной системы (РЭС) печени, в динамическом - функциональное состояние гепатобилиарной системы. Применяется две группы радиофармпрепаратов (РФП): для исследования РЭС печени - коллоидные растворы на основе 99mTc; для исследования гепатобилиарной соединения на основе имидодиуксусной кислоты 99mTc-ХИДА, мезида.
ГЕПАТОСЦИНТИГРАФИЯ - это методика визуализации печени сцинтиграфическим методом на гамма-камере с целью определения функциональной активности и количества функционирующей паренхимы при использовании коллоидных РФП. 99mTc-коллоид вводят внутривенно активностью 2 МБк/кг. Методика позволяет определить функциональную активность ретикулоэндотелиальных клеток. Механизм накопления РФП в таких клетках - фагоцитоз. Гепатосцинтиграфию проводят через 0,5-1 час после введения РФП. Планарную гепатосцинтиграфию выполняют в трех стандартных проекциях: передней, задней и правой боковой.
Это методика визуализации печени сцинтиграфическим методом на гамма-камере с целью определения функциональной активности гепатоцитов и билиарной системы при помощи РФП на основе имидодиуксусной кислоты.
ГЕПАТОБИЛИСЦИНТИГРАФИЯ
99mTc-ХИДА (мезида) вводится внутривенно активностью 0,5 МБк/кг после укладки больного. Пациент укладывается на спину под детектором гамма-камеры, который устанавливается максимально близко к поверхности живота, чтобы в его поле зрения попала вся печень и часть кишечника. Исследование начинается сразу же после в/в введения РФП и продолжается 60 минут. Одновременно с введением РФП включаются регистрирующие системы. На 30-й минуте исследования больному дают желчегонный завтрак (2 сырых куриных желтка).Нормальные гепатоциты быстро захватывают препарат из крови и экскретируют его с желчью. Механизм накопления РФП - активный транспорт. Проходжение РФП через гепатоцит в норме занимает 2-3 мин. Первые порции его появляются в общем желчном протоке через 10-12 мин. На 2-5 минуте на сцинтиграммах отображаются печеночный и общий желчный проток, а через 2-3 минуты - желчный пузырь. Максимальная радиоактивность над печенью регистрируется в норме приблизительно через 12 минут после введения РФП. К этому времени кривая радиоактивности достигает максимума. Потом она приобретает характер плато: в этот период скорости захвата и выведения РФП приблизительно уравновешены. По мере выведения РФП с желчью радиоактивность печени снижается (на 50% за 30 минут), а интенсивность излучения над желчным пузырем возрастает. Но в кишечник выделяется очень мало РФП. Чтобы вызвать опорожнение желчного пузыря и оценить проходимость желчных путей, пациенту дают желчегонный завтрак. После этого изображение желчного пузыря прогрессивно уменьшается, а над кишечником регистрируется увеличение радиоактивности.
Радиоизотопное исследование почек и мочевыводящих путей радиоизотопный сцинтиграфия желчевыводящий печень.
Заключается в оценке функции почек, её проводят на основании визуальной картины и количественного анализа накопления и выведения паренхимой почек радиофармпрепаратов секретирующимися эпителием канальцев (гиппуран-131I, Технемаг-99mTc) или фильтрующихся почечными клубочками (ДТПА-99mTc).
Динамическая сцинтиграфия почек.
Методика визуализации почек и мочевыводящих путей сцинтиграфическим методом на гамма-камере с целью определения параметров накопления и выведения нефротропных РФП тубулярного и клубочкового механизмов элиминации. Динамическая реносцинтиграфия объединяет преимущества более простых методик и имеет более широкие возможности из-за использования компьютерных систем для обработки полученных данных.
Сканирование почек
Применяется для определения анатомо-топографических особенностей почек, локализации очага поражения и распространенности патологического процесса в них. Основаны на избирательном накоплении 99мТс - цитона (200 МБк) нормально функционирующей паренхимой почек. Применяются при подозрении на объемный процесс в почке, обусловленный злокачественной опухолью, кистой, каверной и пр., для выявления врожденной аномалии почек, выбора объема оперативного вмешательства, оценки жизнеспособности пересаженной почки.
Изотопная ренография
Основана на наружной регистрации g-излучения над областью почек от введенного в/в 131I - гиппурана (0,3-0,4 МБк), который избирательно захватывается и выводится почками. Показана при наличии мочевого синдрома (гематурия, лейкоцитурия, протеинурия, бактериурия и пр.) болевого синдрома в поясничной области, пастозности или отеков на лице, ногах, травме почек и др. Позволяет дать раздельную оценку для каждой почки скорости и интенсивности секреторной и экскреторной функции, определить проходимость мочевыводящих путей, а по клиренсу крови - наличие или отсутствие почечной недостаточности.
Радиоизотопное исследование сердца сцинтиграфия миокарда.
Метод основан на оценке распределения в сердечной мышце внутривенно введенного радиофармпрепарата, который включается в неповрежденные кардиомиоциты пропорционально коронарному кровотоку и метаболической активности миокарда. Таким образом, распределение радиофармпрепарата в миокарде отражает состояние коронарного кровотока. Области миокарда с нормальным кровоснабжением создают картину равномерного распределения радиофармпарепарата. Области миокарда с ограниченным коронарным кровотоком вследствие различных причин определяются как области со сниженным включением радиофармпрепарата, то есть, дефекты перфузии.
Метод постороен на способности меченых радионуклидом фосфатных соединений (монофосфаты, дифосфонаты, пирофосфат) включаться в минеральный обмен и накапливаться в органической матрице (коллаген) и минеральной части (гидроксилаппатит) костной ткани. Распределение радиофосфатов пропорционально кровотоку и интенсивности обмена кальция. Диагностика патологических изменений костной ткани основана на визуализации очагов гиперфиксации или реже дефектов накопления меченых остеотропных соединений в скелете.
5. Радиоизотопное исследование эндокринной системы сцинтиграфия щитовидной железы
Метод основан на визуализации функционирующей ткани щитовидной железы (включая аномально расположенную) с помощью радиофарпрепаратов (Na131I, пертехнетат технеция), которые поглощается эпителиальными клетками щитовидной железы по пути захвата неорганического йода. Интенсивность включения радионуклидных индикаторов в ткань железы характеризует ее функциональную активность, а также отдельных участков ее паренхимы («горячие» и «холодные» узлы).
Сцинтиграфия паращитовидных желез
Сцинтиграфическая визуализация патологически измененных паращитовидных желез основана на накоплении их тканью диагностических радиофармпрепаратов, об дающих повышенной тропностью к опухолевым клеткам. Выявление увеличенных паращитовидных желез проводят путем сравнения сцинтиграфических изображений полученных при максиальном накоплении радиофармпрепарата в щитовидной железе (тиреоидная фаза исследования) и при минимальном его содержании в щитовидной железе с максимумом накопления в патологически измененных паращитовидных железах (паратиреоидная фаза исследования).
Сцинтиграфия молочных желез (маммосцинтиграфия)
Диагностику злокачественных новообразований молочных желез проводят по визуальной картине распределения в ткани железы диагностических радиофарм препаратов, обладающих повышенной тропностью к опухолевым клеткам за счет повышенной проницаемостью гистогематического барьера в сочетании с более высокой плотностью клеток и более высокой васкуляризацией и кровотоком, по сравнению с неизмененной тканью молочной железы; особенностями метаболизма опухолевой ткани - повышением активности мембранной Na+-K+ АТФ-азы; экспрессией на поверхности опухолевой клетки специфических антигенов и рецепторов; усиленным синтезом белка в раковой клетке при пролиферации в опухоли; явлениями дистрофии и повреждения клеток в ткани рака молочной железы, за счет чего, в частности, выше содержание свободного Ca2+, продуктов повреждения клеток опухоли и межклеточного вещества.
Высокая чувствительность и специфичность маммосцинтиграфии определяют высокую прогностическую ценность отрицательного заключения этого метода. Т.е. отсутствие накопления радиофармпрепарата в исследуемых молочных железах указывает на вероятное отсутствие опухолевой жизнеспособной пролифирирующей ткани в них. В связи с этим, по данным мировой литературы многими авторами признается достаточным не выполнять пункционное исследование у пациентки в случае отсутствия накопления 99mTc-Технетрила в узловом «сомнительном» патологическом образовании, а лишь наблюдать за динамикой состояния в течение 4 - 6 мес.
Радиоизотопное исследование дыхательной системы
Перфузионная сцинтиграфия легких
Принцип метода основан на визуализации капиллярного русла легких с помощью меченых технецием макроагрегатов альбумина (МАА), которые при внутривенном введении эмболизируют небольшую часть капилляров легких и распределяются пропорционально кровотоку. Частицы МАА не проникают в паренхиму легких (интерстициально или альвеолярно), а временно окклюзируют капиллярный кровоток, при этом эмболизации подвергается 1:10000 часть легочных капилляров, что не отражается на гемодинамике и вентиляции легких. Эмболизация длится в течение 5-8 часов.
Вентиляция лёгких аэрозолем
Метод основан на вдыхании аэрозолей, полученных из радиофармпрепаратов (РФП), быстро выводимых из организма (чаще всего раствор 99m-Технеций DTPA). Распределение РФП в легких пропорционально регионарной легочной вентиляции, повышенное локальное накопление РФП наблюдается в местах турбулентности воздушного потока. Использование Эмиссионной Компьютерной Томографии (ЭКТ) позволяет локализовать пораженный бронхолегочный сегмент, что в среднем в 1.5 раза увеличивает точность диагностики.
Проницаемость альвеолярной мембраны
Метод основан на определении клиренса раствора радиофармпрепарата (РФП) 99m-Технеций DTPA из всего легкого или выделенного бронхолегочного сегмента после проведения вентиляции легких аэрозолем. Скорость выведения РФП прямо пропорциональна проницаемости легочного эпителия. Метод отличается неинвазивностью и простотой исполнения.
Радионуклидная диагностика in vitro (от лат. vitrum - стекло, поскольку все исследования проводят в пробирках) относится к микроанализу и занимает пограничное положение между радиологией и клинической биохимией. Принцип радиоиммунологического метода состоит в конкурентном связывании искомых стабильных и аналогичных им меченых веществ со специфической воспринимающей системой.
Cвязывающая система (чаще всего это специфические антитела или антисыворотка) вступает во взаимодействие одновременно с двумя антигенами, один из которых искомый, другой - его меченый аналог. Применяют растворы, в которых меченого антигена содержится всегда больше, чем антител. В этом случае разыгрывается настоящая борьба меченого и немеченого антигенов за связь с антителами.
Радионуклидный анализ in vitro стали называть радиоиммунологическим, поскольку он основан на использовании иммунологических реакций антиген-антитело. Так, если в качестве меченой субстанции применяют антитело, а не антиген, анализ называют иммунорадиометрическим; если же в качестве связывающей системы взяты тканевые рецепторы, говорят орадиорецепторном анализе.
Радионуклидное исследование в пробирке состоит из 4 этапов:
1. Первый этап - смешивание анализируемой биологической пробы с реагентами из набора, содержащего антисыворотку (антитела) и связывающую систему. Все манипуляции с растворами проводят специальными полуавтоматическими микропипетками, в некоторых лабораториях их осуществляют с помощью автоматов.
2. Второй этап - инкубация смеси. Она продолжается до достижения динамического равновесия: в зависимости от специфичности антигена ее длительность варьирует от нескольких минут до нескольких часов и даже суток.
3. Третий этап - разделение свободного и связанного радиоактивного вешества. С этой целью используют имеющиеся в наборе сорбенты (ионообменные смолы, уголь и др.), осаждающие более тяжелые комплексы антиген-антитело.
4. Четвертый этап - радиометрия проб, построение калибровочных кривых, определение концентрации искомого вещества. Все эти работы выполняются автоматически с помощью радиометра, оснащенного микропроцессором и печатающим устройством.
Ультразвуковые методы исследования.
Ультразвуковое исследование (УЗИ) - метод диагностики, основанный на принципе отра-жения ультразвуковых волн (эхолокации), передаваемых тканям от специального датчика - источника ультразвука - в мегагерцевом (МГц) диапазоне частоты ультразвука, от поверхностей, обла-дающих различной проницаемостью для ультразвуковых волн. Степень проницаемости зависит от плотности и эластичности тканей.
Ультразвуковые волны -- это упругие колебания среды с частотой, лежащей выше диапазона слышимых человеком звуков -- выше 20 кГц. Верхним пределом ультразвуковых частот можно считать 1 - 10 ГГц. Ультразвуковые волны относятся к числу неионизирующих излучений и в диапазоне, применяемом в диагностике, не вызывают существенных биологических эффектов
Для генерирования УЗ используются устройства, называемые УЗ-излучателями. Наибольшее распространение получили электромеханические излучатели, основанные на явлении обратного пьезоэлектрического эффекта. Обратный пьезоэффект заключается в механической деформации тел под действием электрического поля. Основной частью такого излучателя является пластина или стержень из вещества с хорошо выраженными пьезоэлектрическими свойствами (кварц, сегнетова соль, керамический материал на основе титаната бария и др.). На поверхность пластины в виде проводящих слоев нанесены электроды. Если к электродам приложить, переменное электрическое напряжение от генератора, то пластина благодаря обратному пьезоэффекту начнет вибрировать, излучая механическую волну соответствующей частоты.
Подобные документы
Рентгенологическая диагностика - способ изучения строения и функций органов и систем человека; методы исследований: флюорография, дигитальная и электрорентгенография, рентгеноскопия, компьютерная томография; химическое действие рентгеновского излучения.
реферат , добавлен 23.01.2011
Методы диагностики, основанные на регистрации излучения радиоактивных изотопов и меченых соединений. Классификация видов томографии. Принципы использования радиофармацевтических препаратов в диагностике. Радиоизотопное исследование почечной уродинамики.
методичка , добавлен 09.12.2010
Расчет мощности ультразвукового излучателя, обеспечивающего возможность надёжной регистрации границы биологических тканей. Сила анодного тока и величина напряжения рентгеновского излучения в электронной трубке Кулиджа. Нахождение скорости распада таллия.
контрольная работа , добавлен 09.06.2012
Принцип получения ультразвукового изображения, способы его регистрации и архивирования. Симптомы патологических изменений при УЗИ. Методика УЗИ. Клиническое применение магнитно-резонансной томографии. Радионуклидная диагностика, регистрирующие устройства.
презентация , добавлен 08.09.2016
Внедрение рентгеновских лучей в медицинскую практику. Методы лучевой диагностики туберкулёза: флюорография, рентгеноскопия и рентгенография, продольная, магнитно-резонансная и компьютерная томография, ультразвуковое исследование и радионуклидные способы.
реферат , добавлен 15.06.2011
Инструментальные методы медицинской диагностики при рентгенологических, эндоскопических и ультразвуковых исследованиях. Сущность и разработка методов исследований и методика их проведения. Правила подготовки взрослых и детей к процедуре обследования.
реферат , добавлен 18.02.2015
Определение необходимости и диагностического значения рентгенологических методов исследования. Характеристика рентгенографии, томографии, рентгеноскопии, флюорографии. Особенности эндоскопических методов исследования при заболеваниях внутренних органов.
презентация , добавлен 09.03.2016
Виды рентгенологических исследований. Алгоритм описания здоровых легких, примеры снимков лёгких при пневмонии. Принцип компьютерной томографии. Использование эндоскопии в медицине. Порядок проведения фиброгастродуоденоскопии, показания для её назначения.
презентация , добавлен 28.02.2016
Биография и научная деятельность В.К. Рентгена, история открытия им Х-лучей. Характеристика и сравнение двух основных методов в медицинской рентгенодиагностике: рентгеноскопии и рентгенографии. Исследование органов желудочно-кишечного тракта и легких.
реферат , добавлен 10.03.2013
Основные разделы лучевой диагностики. Технический прогресс в диагностической радиологии. Искусственное контрастирование. Принцип получения рентгеновского изображения, а также плоскости сечения при томографии. Методика ультразвукового исследования.
Лучевая диагностика в последние три десятилетия достигла значительных успехов в первую очередь за счет внедрения компьютерной томографии (КТ), ультразвукового исследования (УЗИ) и магнитнорезонансной томографии (МРТ). Однако первичное обследование пациента базируется все же на традиционных методах визуализации: рентгенографии, флюорографии, рентгеноскопии.Традиционные лучевые методы исследования основаны на использованииХ-лучей,открытыхВильгельмомКонрадомРентгеном в 1895 г. Он не считал возможным извлекать материальную выгоду из результатов научных поисков, так как «…его открытия и изобретенияпринадлежат человечеству, и. им не должны ни в коей мере мешать патенты, лицензии, контракты или контроль какой-либо группы людей». Традиционные рентгенологические методы исследования называют проекционными методами визуализации, которые, в свою очередь, можно разделить на три основные группы: прямые аналоговые методы; непрямые аналоговые методы; цифровые методы.В прямых аналоговых методах изображение формируется непосредственно в воспринимающей излучение среде (рентгеновская пленка, флюоресцирующий экран), реакция которой на излучение не дискретна, а постоянна. Основными аналоговыми методами исследования являются прямая рентгенография и прямая рентгеноскопия.Прямая рентгенография – базисный метод лучевой диагностики. Он заключается в том, что рентгеновские лучи, прошедшие через тело пациента, создают изображение непосредственно на пленке. Рентгеновская пленка покрыта фотографической эмульсией с кристаллами бромида серебра, которые ионизируются энергией фотонов (чем выше доза излучения, тем больше образуется ионов серебра). Это так называемое скрытое изображение. В процессе проявления металлическое серебро формирует участки потемнения на пленке, а в процессе фиксирования кристаллы бромида серебра вымываются, на пленке появляются прозрачные участки.Прямая рентгенография позволяет получать статические изображения с наилучшим из всех возможных методов пространственным разрешением. Этот метод используется для получения рентгенограмм органов грудной клетки. В настоящее время редко прямая рентгенография используется также для получения серии полноформатных изображений при кардиоангиографических исследованиях.Прямая рентгеноскопия (просвечивание) заключается в том, что прошедшее через тело пациента излучение, попадая на флюоресцирующий экран, создает динамическое проекционное изображение. В настоящее время этот метод практически не используется из-за малой яркости изображения и высокой дозы облучения пациента.Непрямая рентгеноскопия практически полностью вытеснила просвечивание. Флюоресцирующий экран является частью элек-тронно-оптического преобразователя, который усиливает яркость изображения более чем в 5000 раз. Рентгенолог получил возможность работать при дневном освещении. Результирующее изображение воспроизводится монитором и может быть записано на кинопленку, видеомагнитофон, магнитный или оптический диск.Непрямая рентгеноскопия применяется для изучения динамических процессов, таких как сократительная деятельность сердца, кровоток по сосудам
Литература.
Тест-вопросы.
Магнитно-резонансная томография (МРТ).
Рентгеновская компьютерная томография (КТ).
Ультразвуковое исследование (УЗИ).
Радионуклидная диагностика (РНД).
Рентгенодиагностика.
Часть I. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЛУЧЕВОЙ ДИАГНОСТИКИ.
Глава 1.
Методы лучевой диагностики .
Лучевая диагностика занимается применением различных видов проникающих излучений, как ионизационных, так и не ионизационных, с целью выявления заболеваний внутренних органов.
Лучевая диагностика в настоящее время достигает 100% применения в клинических методах обследования больных и состоит из следующих разделов: рентгенодиагностика (РДИ), радионуклидная диагностика (РНД), ультразвуковая диагностика (УЗД), компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ). Порядок перечисления методов определяет хронологическую последовательность внедрения каждого из них в медицинскую практику. Удельный вес методов лучевой диагностики по данным ВОЗ на сегодня составляет: 50% УЗД, 43% РД (рентгенография легких, костей, молочной железы – 40%, рентгенологическое исследование желудочно-кишечного тракта – 3%), КТ – 3%, МРТ –2%, РНД-1-2%, ДСА (дигитальная субтракционная артериография) – 0,3%.
1.1. Принцип рентгенодиагностики заключается в визуализации внутренних органов с помощью направленного на объект исследования рентгеновского излучения, обладающего высокой проникающей способностью, с последующей регистрацией его после выхода из объекта каким-либо приемником рентгеновских лучей, с помощью которого непосредственно или опосредственно получается теневое изображение исследуемого органа.
1.2. Рентгеновские лучи являются разновидностью электромагнитных волн (к ним относятся радиоволны, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, гамма-лучи и др.). В спектре электромагнитных волн они располагаются между ульрафиолетовыми и гамма-лучами, имея длину волны от 20 до 0,03 ангстрем (2-0,003 нм, рис. 1). Для рентгенодиагностики применяются самые коротковолновые рентгеновские лучи (так называемое жёсткое излучение) с длиной от 0,03 до 1,5 ангстрем (0,003-0,15 нм). Обладая всеми свойствами электромагнитных колебаний – распространение со скоростью света
(300000 км/сек), прямолинейность распространения, интерференция и дифракция, люминесцентное и фотохимическое действие, рентгеновское излучение имеет и отличительные свойства, которые и обусловили применение их в медицинской практике: это проникающая способность – на этом свойстве базируется рентгенодиагностика, и биологическое действие – составляющее сущность рентгенотерапия.. Проникающая способность помимо длины волн («жёсткости») зависит от атомного состава, удельного веса и толщины исследуемого объекта (обратная зависимость).
1.3. Рентгеновская трубка (рис. 2) является стеклянным вакуумным баллоном, в которомвстроены два электрода: катод в виде вольфрамовой спирали и анод в виде диска, который при работе трубки вращается со скоростью 3000 оборотов в минуту. На катод подается напряжение до 15 в, при этом спираль нагревается и эмиссирует элекроны, которые вращаются вокруг нее, образуя облако электронов. Затем подается напряжение на оба эектрода (от 40 до 120 кВ), цепь замыкается и электроны со скоростью до 30000 км/сек летят к аноду, бомбардируя его. При этом кинетическая энергия летящих электронов превращается в два вида новой энергии – энергию рентгеновских лучей (до 1,5%) и в энергию инфракрасных, тепловых, лучей (98-99%).
Получаемые рентгеновские лучи состоят из двух фракций: тормозной и характеристической. Тормозные лучи образуются вследствие сталкивания летящих от катода электронов с электронами наружных орбит атомов анода, вызывая перемещение их на внутренние орбиты, результатом чего и является освобождение энергии в виде квантов тормозного рентгеновского излучения малой жёсткости. Характеристическая фракция получается вследствие проникновения элетронов до ядер атомов анода, результатом чего является выбивание квантов характеристического излучения.
Именно эта фракция, в основном, и используется для диагностических целей, так как лучи этой фракции более жёсткие, то есть обладают большой проникающей способностью. Долю этой фракции увеличивают, подавая более высокое напряжение на рентгеновскую трубку.
1.4. Рентгенодиагностический аппарат или, как сейчас принято обозначать, рентгенодиагностический комплекс (РДК) состоит из следующих основных блоков:
а) рентгеновский излучатель,
б) рентгеновское питающее устройство,
в) устройства для формирования рентгеновских лучей,
г) штатив(ы),
д) приемник(и) рентгеновских лучей.
Рентгеновский излучатель состоит из рентгеновской трубки и системы охлаждения, которая необходима для поглощения тепловой энергии, в большом количестве образующейся при работе трубки (иначе анод быстро разрушится). В качестве охлаждающих систем используется трансформаторное масло, воздушное охлаждение с помщью вентиляторов, или их сочетание.
Следующий блок РДК - рентгеновское питающее устройство , куда входят низковольтный трансформатор (для разогрева спирали катода необходимо напряжение 10-15 вольт), высоковольтный трансформатор (для самой трубки необходимо напряжение от 40 до 120 кВ), выпрямители (для эффективной работы трубки нужен постоянный ток) и пульт управления.
Устройства для формирования излучения состоят из алюминиевого фильтра, который поглощает «мягкую» фракцию рентгеновских лучей, делая его более однородным по жёсткости; диафрагмы, которая формирует рентгеновский пучок по размеру снимаемого органа; отсеивающей решётки, которая отсекает рассеянные лучи, возникающие в теле пациента, с целью улучшения резкости изображения.
Штатив(ы ) служат для расположения пациента, а в ряде случаев и рентгеновской трубки.. Выделяют штативы предназначенные только для рентгенографии - рентгенографические, и универсальные, на которых можно проводить и рентгенографию, и рентгеноскопию.. В рентгенодиагностический комплекс может входить разное количество штативов – один, два, три, что определяется комплектацией РДК в зависимости от профиля ЛПУ.
Приемник(и) рентгеновских лучей . В качестве приемников применяют флюоресцирующий экран для просвечивания, рентгеновскую плёнку (при рентгенографии), усиливающие экраны (плёнка в кассете располагается между двумя усиливающими экранами), запоминающие экраны (для люминисцентной s. компьютерной рентгенографии), усилитель рентгеновского изображения - УРИ, детекторы (при использовании цифровых технологий).
1.5. Технологии получения рентгеновского изображения в настоящее время существуют в трёх вариантах:
прямая аналоговая,
непрямая аналоговая,
цифровая (дигитальная).
При прямой аналоговой технологии (рис. 3) рентгеновские лучи, идущие от рентгеновской трубки и проходя через исследуемую область тела, неравномерно ослабляются, так как по ходу рентгеновского пучка встречаются ткани и органы с различным атомным
и удельным весом и различной толщины. Попадая на простейшие приемники рентгеновских лучей - рентгеновскую пленку или флюоресцирующий экран, они формируют суммационное теневое изображение всех тканей и органов, попавших в зону прохождения лучей. Это изображение изучается (интерпретируется) или непосредственно на флюоросцерующем экране или на рентгеновской плёнке после её химической обработки. На этой технологии основаны классические (традиционные) методы рентгенодиагностики:
рентгеноскопия (флюороскопия за рубежом), рентгенография, линейная томография, флюорография.
Рентгеноскопия в настоящее время используется, в основном, при исследовании желудочно-кишечного тракта. Её достоинствами явлется а) изучение функциоальных характеристик исследуемого органа в масштабе реального времени и б) полное изучение его топографических характеристик, так как больного можно установить в разные проекции, вращая его за экраном. Существенными недостатками рентгеноскопии является высокая лучевая нагрузка на пациента и малая разарешающая способность, поэтому она всегда сочетается с рентгенографией..
Рентгенография является основным, ведущим методом рентгенодиагностики. Её достоинствами является: а) высокая разрешающая способность рентгеновского изображения (на рентгенограмме можно обнаружить патологические очаги размером в 1-2 мм), б) минимальная лучевая нагрузка, так как экспозиции при получении снимка составляют, в основном, десятые и сотые доли секунды, в) объективность получения информации, так как рентгенограмма может анализироваться и другими, более квалифицированными специалистами, г) возможность изучения динамики патологического процесса по рентгенограммам, сделанным в разные периода болезни, д) рентгенограмма является юридическим документом. К недостаткам рентгеновского снимка относят неполные топографические и функциоальные характеристики исследуемого органа.
Обычно при рентгенографии применяются две проекции, которые называют стандартными: прямая (передняя и задняя) и боковая (правая и левая). Проекция определяется придлежанием кассеты с плёнкой к поверхности тела. Например, если кассета при рентгенографии грудной клетки располагается у передней поверхности тела (в этом случае рентгеновская трубка будет располагаться сзади), то такая проекция будет называться прямой передней; если же кассета располагается вдоль задней поверхности тела, получается прямая задняя проекция. Помимо стандартных проекций существуют дополнительные (атипичные) проекции, которые применяются в тех случаях, когда в стандартных проекциях вследствие анатомо-топографических и скиалогических особенностей мы не можем получить полное представление об анатомических характеристиках исследуемого органа. Это косые проекции (промежуточные между прямой и боковой), аксиальная (при этом рентгеновский луч направляется вдоль оси туловища или исследуемого органа), тангенциальная (в этом случае рентгеновский луч направляют касательно к поверхности снимаемого органа). Так, в косых проекциях снимают кисти, стопы, крестцово-подвздошные сосчленения, желудок, двенадцатиперстную кишку и др., в аксиальной – затылочную кость, пяточную кость, молочную железу, органы малого таза и др., в тангенциальной – кости носа, скуловую кость, лобные пазухи и др.
Помимо проекций при рентгенодиагностике используют разные позиции пациента, что определяется методикой исследования или состоянием больного. Основной позицией является ортопозиция – вертикальное положение пациента при горизонтальном направлении рентгеновских лучей (применяется при рентгенографии и рентгеноскопии легких, желудка, при флюорографии). Другими позициями являются трохопозиция – горизонтальное положение пациента при вертикальном ходе рентгеновского пучка (применяется при рентгенографии костей, кишечника, почек, при исследовании пациентов в тяжелом состоянии) и латеропозиция - горизонтальное положение пацикнта при горизонтальном же направлении рентгеновских лучей (применяется при специальных методиках исследования).
Линейная томография (рентгенография слоя органа, от tomos – слой) применяется для уточнения топографии, размеров и структуры патологического очага. При этом методе (рис. 4) в процессе рентгенографии рентгеновская трубка двигается над поверхностью исследуемого органа под углом 30, 45 или 60 градусов в течение 2-3 сек., а кассета с плёнкой в это же время двигается в противоположном направлении. Центром их вращения является выбранный слой органа на определённой глубине от его поверхности, глубина это
2.1. РЕНТГЕНОДИАГНОСТИКА
(РЕНТГЕНОЛОГИЯ)
Практически во всех медицинских учреждениях широко используются аппараты для рентгенологического исследования. Рентгеновские установки просты, надежны, экономичны. Именно эти системы по-прежнему служат основой для диагностики травм скелета, болезней легких, почек и пищеварительного канала. Кроме того, рентгеновский метод играет важную роль при выполнении различных интервенционных вмешательств (как диагностических, так и лечебных).
2.1.1. Краткая характеристика рентгеновского излучения
Рентгеновское излучение представляет собой электромагнитные волны (поток квантов, фотонов), энергия которых расположе- на на энергетической шкале между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением (рис. 2-1). Фотоны рентгеновского излучения имеют энергию от 100 эВ до 250 кэВ, что соответствует излучению с частотой от 3?10 16 Гц до 6?10 19 Гц и длиной волны 0,005-10 нм. Электромагнитные спектры рентгеновского излучения и гаммаизлучения в значительной степени перекрываются между собой.
Рис. 2-1. Шкала электромагнитных излучений
Основным отличием этих двух видов излучения является способ их возникновения. Рентгеновские лучи получаются при участии электронов (например, при торможении их потока), а гамма-лучи - при радиоактивном распаде ядер некоторых элементов.
Рентгеновские лучи могут генерироваться при торможении ускоренного потока заряженных частиц (так называемое тормозное излучение) или же при возникновении высокоэнергетичных переходов в электронных оболочках атомов (характеристическое излучение). В медицинских приборах для генерации рентгеновских лучей используются рентгеновские трубки (рис. 2-2). Их основными компонентами являются катод и массивный анод. Электроны, испускаемые вследствие разности электрических потенциалов между анодом и катодом, ускоряются, достигают анода, при столкновении с материалом которого тормозятся. Вследствие этого возникает тормозное рентгеновское излучение. Во время столкновения электронов с анодом происходит и второй процесс - выбиваются электроны из электронных оболочек атомов анода. Их места занимают электроны из других оболочек атома. В ходе этого процесса генерируется второй тип рентгеновского излучения - так называемое характеристическое рентгеновское излучение, спектр которого в значительной мере зависит от материала анода. Аноды чаще всего изготавливают из молибдена или вольфрама. Существуют специальные устройства для фокусировки и фильтрации рентгеновского излучения с целью улучшения получаемых изображений.
Рис. 2-2. Схема устройства рентгеновской трубки:
1 - анод; 2 - катод; 3 - напряжение, подаваемое на трубку; 4 - рентгеновское излучение
Свойствами рентгеновских лучей, обусловливающими их использование в медицине, являются проникающая способность, флюоресцирующее и фотохимическое действия. Проникающая способность рентгеновских лучей и их поглощение тканями человеческого тела и искусственными материалами являются важнейшими свойствами, которые обусловливают их применение в лучевой диагностике. Чем короче длина волны, тем большей проникающей способностью обладает рентгеновское излучение.
Различают «мягкое» рентгеновское излучение с малой энергией и частотой излучения (соответственно с наибольшей длиной волны) и «жесткое», обладающее высокой энергией фотонов и частотой излучения, имеющее короткую длину волны. Длина волны рентгеновского излучения (соответственно его «жесткость» и проникающая способность) зависит от величины напряжения, приложенного к рентгеновской трубке. Чем выше напряжение на трубке, тем больше скорость и энергия потока электронов и меньше длина волны у рентгеновских лучей.
При взаимодействии проникающего через вещество рентгеновского излучения в нем происходят качественные и количественные изменения. Степень поглощения рентгеновских лучей тканями различна и определяется показателями плотности и атомного веса элементов, составляющих объект. Чем выше плотность и атомный вес вещества, из которого состоит исследуемый объект (орган), тем больше поглощаются рентгеновские лучи. В человеческом теле имеются ткани и органы разной плотности (легкие, кости, мягкие ткани и т.д.), это объясняет различное поглощение рентгеновских лучей. На искусственной или естественной разности в поглощении рентгеновских лучей различными органами и тканями и основана визуализация внутренних органов и структур.
Для регистрации прошедшего через тело излучения используется его способность вызывать флюоресценцию некоторых соединений и оказывать фотохимическое действие на пленку. С этой целью исполь- зуются специальные экраны для рентгеноскопии и фотопленки для рентгенографии. В современных рентгеновских аппаратах для регистрации ослабленного излучения применяют специальные системы цифровых электронных детекторов - цифровые электронные панели. В этом случае рентгеновские методы называют цифровыми.
Из-за биологического действия рентгеновских лучей необходимо прибегать к защите пациентов при исследовании. Это достигается
максимально коротким временем облучения, заменой рентгеноскопии на рентгенографию, строго обоснованным применением ионизирующих методов, защитой с помощью экранирования пациента и персонала от воздействия излучения.
2.1.2. Рентгенография и рентгеноскопия
Рентгеноскопия и рентгенография являются основными методами рентгенологического исследования. Для изучения различных органов и тканей создан целый ряд специальных аппаратов и методов (рис. 2-3). Рентгенография по-прежнему очень широко используется в клинической практике. Рентгеноскопия применяется реже из-за относительно высокой лучевой нагрузки. К рентгеноскопии вынуждены прибегать там, где рентгенография или неионизирующие методы получения информации недостаточны. В связи с развитием КТ роль классической послойной томографии снизилась. Методика послойной томографии применяется при исследовании легких, почек и костей там, где отсутствуют кабинеты КТ.
Рентгеноскопия (греч. scopeo - рассматривать, наблюдать) - исследование, при котором рентгеновское изображение проецируется на флюоресцирующий экран (или систему цифровых детекторов). Метод позволяет проводить статическое, а также динамическое, функциональное изучение органов (например, рентгеноскопия желудка, экскурсия диафрагмы) и контролировать проведение интервенционных процедур (например, ангиографии, стентирования). В настоящее время при использовании цифровых систем изображения получают на экране компьютерных мониторов.
К основным недостаткам рентгеноскопии относятся относительно высокая лучевая нагрузка и трудности в дифференциации «тонких» изменений.
Рентгенография (греч greapho - писать, изображать) - исследование, при котором получают рентгеновское изображение объекта, фиксированное на пленке (прямая рентгенография) или на специальных цифровых устройствах (цифровая рентгенография).
Различные варианты рентгенографии (обзорная рентгенография, прицельная рентгенография, контактная рентгенография, контрастная рентгенография, маммография, урография, фистулография, артрография и пр.) используются с целью улучшения качества и увеличения количества получаемой диагности-
Рис. 2-3. Современный рентгеновский аппарат
ческой информации в каждой конкретной клинической ситуации. Например, контактную рентгенографию используют при снимках зубов, а контрастную - для проведения экскреторной урографии.
Методики рентгенографии и рентгеноскопии могут применяться при вертикальном или горизонтальном положении тела пациента на стационарных или палатных установках.
Традиционная рентгенография с использованием рентгенологической пленки или цифровая рентгенография остается одной из основных и широко применяемых методик исследования. Это связано с высокой экономичностью, простотой и информативностью получаемых диагностических изображений.
При фотографировании объекта с флюоресцирующего экрана на пленку (обычно небольшого размера - фотопленка специального формата) получают рентгеновские изображения, применяющиеся обычно для массовых обследований. Эта методика называется флюорографией. В настоящее время она постепенно выходит из употребления вследствие замены ее цифровой рентгенографией.
Недостатком любого вида рентгенологического исследования является его невысокая разрешающая способность при исследовании малоконтрастных тканей. Применявшаяся для этой цели ранее классическая томография не давала желаемого результата. Именно для преодоления этого недостатка и была создана КТ.
2.2. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДИАГНОСТИКА (СОНОГРАФИЯ, УЗИ)
Ультразвуковая диагностика (сонография, УЗИ) - метод лучевой диагностики, основанный на получении изображения внутренних органов с помощью ультразвуковых волн.
УЗИ широко используется в диагностике. За последние 50 лет метод стал одним из наиболее распространенных и важных, обес- печивающих быструю, точную и безопасную диагностику многих заболеваний.
Ультразвуком называют звуковые волны с частотой свыше 20 000 Гц. Это форма механической энергии, имеющей волновую природу. Ультразвуковые волны распространяются в биологических средах. Скорость распространения ультразвуковой волны в тканях постоянна и составляет 1540 м/сек. Изображение получается при анализе отраженного от границы двух сред сигнала (эхо-сигнала). В медицине наиболее часто используются частоты в диапазоне 2-10 МГц.
Ультразвук генерируется специальным датчиком с пьезоэлектрическим кристаллом. Короткие электрические импульсы создают механические колебания кристалла, в результате чего генерируется ультразвуковое излучение. Частота ультразвука определяется резонансной частотой кристалла. Отраженные сигналы записываются, анализируются и отображаются визуально на экране прибора, создавая изображения исследуемых структур. Таким образом, датчик работает последовательно как излучатель, а затем - как приемник ультразвуковых волн. Принцип работы ультразвуковой системы представлен на рис. 2-4.
Рис. 2-4. Принцип работы ультразвуковой системы
Чем больше акустическое сопротивление, тем больше отражение ультразвука. Воздух не проводит звуковые волны, поэтому для улучшения проникновения сигнала на границе воздух/кожа на датчик наносят специальный ультразвуковой гель. Это позволяет устранить прослойку воздуха между кожей пациента и датчиком. Сильные артефакты при исследовании могут возникнуть от структур, содержащих воздух или кальций (легочные поля, петли кишки, кости и кальцинаты). Например, при исследовании сердца последнее может быть практически полностью прикрыто тканями, отражающими или не проводящими ультразвук (легкие, кости). В этом случае исследование органа возможно только через небольшие области на
поверхности тела, где исследуемый орган контактирует с мягкими тканями. Такая область называется ультразвуковым «окном». При плохом ультразвуковом «окне» исследование может быть невозможно или малоинформативно.
Современные ультразвуковые аппараты - это сложные цифровые устройства. В них используются датчики, работающие в режиме реального времени. Изображения динамичны, на них можно наблюдать такие быстрые процессы, как дыхание, сокращения сердца, пульсацию сосудов, движение клапанов, перистальтику, движения плода. Положение датчика, подключаемого к ультразвуковому прибору гибким кабелем, может изменяться в любой плоскости и под любым углом. Генерируемый в датчике аналоговый электрический сигнал оцифровывается, и создается цифровое изображение.
Очень важной при ультразвуковом исследовании является методика допплерографии. Допплер описал физический эффект, согласно которому частота звука, генерируемого движущимся объектом, изменяется при ее восприятии неподвижным приемником в зависимости от скорости, направления и характера движения. Метод допплерографии используют для измерения и визуализации скорости, направления и характера движения крови в сосудах и камерах сердца, а также движения любых других жидкостей.
При допплеровском исследовании кровеносных сосудов через исследуемую область проходит непрерывно-волновое или импульсное ультразвуковое излучение. При пересечении ультразвуковым лучом сосуда или камеры сердца ультразвук частично отражается эритроцитами. Так, например, частота отраженного эхо-сигнала от крови, движущейся в направлении датчика, будет выше, чем исходная частота волн, излучаемых датчиком. Наоборот, частота отраженного эхо-сигнала от крови, движущейся от датчика, будет ниже. Разница между частотой принятого эхо-сигнала и частотой генерируемого датчиком ультразвука называется допплеровским сдвигом. Этот частотный сдвиг пропорционален скорости кровотока. Ультразвуковой прибор автоматически преобразует допплеровский сдвиг в относительную скорость кровотока.
Исследования, объединяющие в себе двухмерное ультразвуковое исследование в масштабе реального времени и импульсную доппле- рографию, называют дуплексными. При дуплексном исследовании направление допплеровского луча накладывается на двухмерное изображение в В-режиме.
Современное развитие техники дуплексного исследования привело к появлению методики цветового допплеровского картирования кровотока. В пределах контрольного объема окрашенный кровоток накладывается на двухмерное изображение. При этом кровь отображается цветом, а неподвижные ткани - в серой шкале. При движении крови к датчику используются красно-желтые цвета, при движении от датчика - сине-голубые. Такое цветное изображение не несет дополнительной информации, но дает хорошее визуальное представление о характере движения крови.
В большинстве случаев с целью проведения УЗИ достаточно использовать датчики для чрескожного исследования. Однако в части случаев необходимо приблизить датчик к объекту. Например, у крупных пациентов для исследования сердца применяются датчики, помещенные в пищевод (чреспищеводная эхокардиография), в других случаях для получения высококачественного изображения применяют внутриректальные или внутривагинальные датчики. Во время операции прибегают к использованию операционных датчиков.
В последние годы все шире используется трехмерное УЗИ. Спектр ультразвуковых систем очень широк - есть портативные устройства, аппараты для интраоперационного УЗИ и УЗ-системы экспертного класса (рис. 2-5).
В современной клинической практике метод ультразвукового исследования (сонография) распространен исключительно широко. Это объясняется тем, что при применении метода отсутствует ионизирующее излучение, есть возможность проведения функциональных и нагрузочных тестов, метод информативен и относительно недорог, аппараты компактны и просты в использовании.
Рис. 2-5. Современный ультразвуковой аппарат
Однако метод сонографии имеет свои органичения. К ним относятся высокая частота артефактов на изображении, небольшая глубина проникновения сигнала, малое поле обзора, высокая зависимость интерпретации результатов от оператора.
С развитием ультразвукового оборудования информативность этого метода повышается.
2.3. КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ (КТ)
КТ - метод рентгеновского исследования, основанный на получении послойных изображений в поперечной плоскости и их компьютерной реконструкции.
Создание аппаратов для КТ - следующий революционный шаг в получении диагностических изображений после открытия Х-лучей. Это связано не только с универсальностью и непревзойденной разрешающей способностью метода при исследовании всего тела, но и с новыми алгоритмами построения изображений. В настоящее время во всех приборах, связанных с получением изображений, в той или иной степени используются технические приемы и математические методы, которые были положены в основу КТ.
КТ не имеет абсолютных противопоказаний к своему использованию (кроме ограничений, связанных с ионизирующей радиацией) и может применяться для неотложной диагностики, скрининга, а также как метод уточняющей диагностики.
Основной вклад в создание компьютерной томографии сделал британский ученый Годфри Хаунсфилд в конце 60-х гг. ХХ века.
На первых порах компьютерные томографы подразделялись на поколения в зависимости от того, как была устроена система «рентгеновская трубка - детекторы». Несмотря на множественные отличия в строении, все они назывались «шаговыми» томографами. Это было связано с тем, что после выполнения каждого поперечного среза томограф останавливался, стол с пациентом делал «шаг» на несколько миллиметров, а затем выполнялся следующий срез.
В 1989 г. появилась спиральная компьютерная томография (СКТ). В случае СКТ рентгеновская трубка с детекторами постоянно вращается вокруг непрерывно движущегося стола с пациен-
том. Это позволяет не только сократить время исследования, но и избежать ограничений «шаговой» методики - пропуска участ- ков при исследовании из-за разной глубины задержки дыхания пациентом. Новое программное обеспечение дополнительно позволило изменять ширину среза и алгоритм восстановления изображения после окончания исследования. Это дало возможность получать новую диагностическую информацию без повторного исследования.
С этого момента КТ стала стандартизованной и универсальной. Удалось синхронизировать введение контрастного вещества с нача- лом движения стола при СКТ, что привело к созданию КТ-ангиографии.
В 1998 г. появилась мультиспиральная КТ (МСКТ). Были созданы системы не с одним (как при СКТ), а с 4 рядами цифровых детекторов. С 2002 г. начали применяться томографы с 16 рядами цифровых элементов в детекторе, а с 2003 г. количество рядов элементов достигло 64. В 2007 г. появились МСКТ с 256 и 320 рядами детекторных элементов.
На таких томографах можно получать сотни и тысячи томограмм всего лишь за несколько секунд с толщиной каждого среза 0,5-0,6 мм. Такое техническое усовершенствование позволило выполнять исследование даже больным, подключенным к аппарату искусственного дыхания. Кроме ускорения обследования и улучшения его качества была решена такая сложная проблема, как визуализация коронарных сосудов и полостей сердца с помощью КТ. Появилась возможность при одном 5-20-секундном исследовании изучить коронарные сосуды, объем полостей и функцию сердца, перфузию миокарда.
Принципиальная схема устройства КТ показана на рис. 2-6, а внешний вид - на рис. 2-7.
К основным достоинствам современных КТ относятся: быстрота получения изображений, послойный (томографический) характер изображений, возможность получения срезов любой ориентации, высокое пространственное и временное разрешение.
Недостатками КТ являются относительно высокая (по сравнению с рентгенографией) лучевая нагрузка, возможность появления арте- фактов от плотных структур, движений, относительно невысокое мягкотканое контрастное разрешение.
Рис. 2-6. Схема устройства МСКТ
Рис. 2-7. Современный 64-спиральный компьютерный томограф
2.4. МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНАЯ
ТОМОГРАФИЯ (МРТ)
Магнитно-резонансная томография (МРТ) - метод лучевой диагностики, основанный на получении послойных и объемных изоб- ражений органов и тканей любой ориентации с помощью явления ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Первые работы по получению изображений с помощью ЯМР появились в 70-х гг. прошлого века. К настоящему времени этот метод медицинской визуализации неузнаваемо изменился и продолжает развиваться. Совершенствуются техническое и программное обеспечение, улучшаются методики получения изображений. Раньше область использования МРТ ограничивалась лишь изучением ЦНС. Сейчас метод с успехом применяется и в других областях медицины, включая исследования сосудов и сердца.
После включения ЯМР в число методов лучевой диагностики прилагательное «ядерный» перестали использовать, чтобы не вызывать у пациентов ассоциации с ядерным оружием или ядерной энергетикой. Поэтому в наши дни официально используется термин «магнитнорезонансная томография» (МРТ).
ЯМР - это физическое явление, основанное на свойствах некоторых атомных ядер, помещенных в магнитном поле, поглощать внешнюю энергию в радиочастотном (РЧ) диапазоне и излучать ее после прекращения воздействия радиочастотного импульса. Напряженность постоянного магнитного поля и частота радиочастотного импульса строго соответствуют друг другу.
Важными для использования при магнитно-резонансной томографии являются ядра 1H, 13С, 19F, 23Na и 31Р. Все они обладают магнитными свойствами, что отличает их от немагнитных изотопов. Протоны водорода (1H) наиболее распространены в организме. Поэтому для МРТ используется именно сигнал от ядер водорода (протонов).
Ядра водорода можно представить как маленькие магниты (диполи), имеющие два полюса. Каждый протон вращается вокруг собс- твенной оси и обладает небольшим магнитным моментом (вектором намагниченности). Вращающиеся магнитные моменты ядер называют спинами. Когда такие ядра помещают во внешнее магнитное поле, они могут поглощать электромагнитные волны определенных частот. Этот феномен зависит от типа ядер, напряженности магнитного поля, физического и химического окружения ядер. При этом поведе-
ние ядра можно сравнивать с вращающимся волчком. Под действием магнитного поля вращающееся ядро совершает сложное движение. Ядро вращается вокруг своей оси, а сама ось вращения совершает конусообразные круговые движения (прецессирует), отклоняясь от вертикального направления.
Во внешнем магнитном поле ядра могут находиться либо в стабильном энергетическом состоянии, либо в возбужденном состоянии. Разность энергий этих двух состояний настолько мала, что количество ядер на каждом из этих уровней почти идентично. Поэтому результирующий сигнал ЯМР, зависящий именно от различия населенностей этих двух уровней протонами, будет очень слабым. Чтобы обнаружить эту макроскопическую намагниченность, необходимо отклонить ее вектор от оси постоянного магнитного поля. Это достигается с помощью импульса внешнего радиочастотного (электромагнитного) излучения. При возвращении системы к равновесному состоянию излучается поглощенная энергия (МРсигнал). Этот сигнал регистрируется и используется для построения МР-изображений.
Специальные (градиентные) катушки, расположенные внутри главного магнита, создают небольшие дополнительные магнитные поля таким образом, что сила поля линейно увеличивается в одном направлении. Передавая радиочастотные импульсы с установленным заранее узким диапазоном частот, можно получать МР-сигналы только от выбранного слоя ткани. Ориентация градиентов магнитного поля и соответственно направление срезов могут быть легко заданы в любом направлении. Получаемые от каждого объемного элемента изображения (воксель) сигналы имеют свой, единственный, распознаваемый, код. Этим кодом являются частота и фаза сигнала. На основании этих данных можно строить двухили трехмерные изображения.
Для получения сигнала магнитного резонанса используются комбинации радиочастотных импульсов различной длительности и формы. Сочетая различные импульсы, формируют так называемые импульсные последовательности, которые используются для получения изображений. К специальным импульсным последовательностям относятся МР-гидрография, МР-миелография, МР-холангиография и МР-ангиография.
Ткани с большими суммарными магнитными векторами будут индуцировать сильный сигнал (выглядят яркими), а ткани с малы-
ми магнитными векторами - слабый сигнал (выглядят темными). Анатомические области с малым количеством протонов (например, воздух или компактная кость) индуцируют очень слабый МР-сигнал и, таким образом, всегда представляются на изображении темными. Вода и другие жидкости имеют сильный сигнал и на изображении выглядят яркими, причем различной интенсивности. Изображения мягких тканей также имеют различную интенсивность сигнала. Это обусловлено тем, что, помимо протонной плотности, характер интенсивности сигнала при МРТ определяется и другими параметрами. К ним относятся: время спин-решетчатой (продольной) релаксации (Т1), спин-спиновой (поперечной) релаксации (Т2), движение или диффузия исследуемой среды.
Время релаксации тканей - Т1 и Т2 - является константой. В МРТ используются понятия «Т1-взвешенное изображение», «Т2-взвешенное изображение», «протонно-взвешенное изображение», обозначающие, что различия между изображениями тканей преимущественно обусловлены преимущественным действием одного из этих факторов.
Регулируя параметры импульсных последовательностей, рентгенолаборант или врач могут влиять на контрастность изображений, не прибегая к помощи контрастных средств. Поэтому в МР-томог- рафии существует значительно больше возможностей для изменения контраста на изображениях, чем при рентгенографии, КТ или УЗИ. Однако введение специальных контрастных веществ еще более может изменить контрастность между нормальными и патологическими тканями и улучшить качество визуализации.
Принципиальная схема устройства МР-системы и внешний вид прибора показаны на рис. 2-8
и 2-9.
Обычно МР-томографы классифицируются в зависимости от напряженности магнитного поля. Сила магнитного поля измеряется в теслах (Тл) или гауссах (1Тл = 10 000 гаусс). Сила магнитного поля Земли колеблется от 0,7 гаусса на полюсе до 0,3 гаусса на экваторе. Для кли-
Рис. 2-8. Схема устройства МРТ
Рис. 2-9. Современная система МРТ с полем 1,5 тесла
нической МР-томографии используются магниты с полями от 0,2 до 3 тесла. В настоящее время для диагностики чаще всего используются МР-системы с полем 1,5 и 3 Тл. Такие системы составляют до 70% мирового парка оборудования. Линейной зависимости между силой поля и качеством изображений нет. Однако приборы с такой силой поля дают лучшее по качеству изображение и имеют большее количество программ, применяемых в клинической практике.
Основной областью применения МРТ стал головной, а затем и спинной мозг. Томограммы головного мозга позволяют получить великолепное изображение всех структур мозга, не прибегая к дополнительному введению контраста. Благодаря технической возможности метода получать изображение во всех плоскостях, МР-томография произвела революцию в исследовании спинного мозга и межпозвонковых дисков.
В настоящее время МР-томография все шире используется для исследования суставов, органов малого таза, молочных желез, сердца и сосудов. Для этих целей разработаны дополнительные специальные катушки и математические методы построения изображения.
Специальная техника позволяет записать изображения сердца в разные фазы сердечного цикла. Если исследование проводится при
синхронизации с ЭКГ, то можно получить изображения функционирующего сердца. Такое исследование называется кино-МРТ.
Магнитно-резонансная спектроскопия (МРС) - это неинвазивный метод диагностики, который позволяет качественно и количес- твенно определять химический состав органов и тканей, используя ядерный магнитный резонанс и феномен химического сдвига.
МР-спектроскопия чаще всего проводится с целью получения сигналов от ядер фосфора и водорода (протонов). Однако из-за технических трудностей и длительности проведения она все еще редко применяется в клинической практике. Не следует забывать, что все более широкое применение МРТ требует особого внимания к вопросам безопасности пациентов. При обследовании с помощью МР-спектроскопии пациент не подвергается действию ионизирующего излучения, однако на него действуют электромагнитные и радиочастотные излучения. Находящиеся в теле обследуемого человека металлические предметы (пули, осколки, крупные имплантаты) и все электронно-механические устройства (например, водитель сердечного ритма) могут повредить пациенту из-за смещения или нарушения (прекращения) нормальной работы.
Многие пациенты испытывают боязнь закрытых пространств - клаустрофобию, что приводит к невозможности выполнить исследование. Таким образом, все пациенты должны быть информированы о возмож- ных нежелательных последствиях исследования и о характере процедуры, а лечащие врачи и врачи-рентгенологи перед исследованием обязаны опрашивать пациента на предмет наличия указанных выше предметов, ранений и операций. Перед исследованием пациент должен полностью переодеться в специальный костюм для исключения попадания металлических вещей из карманов одежды внутрь канала магнита.
Важно знать относительные и абсолютные противопоказания к проведению исследования.
К абсолютным противопоказаниям к исследованию относят состо - яния, при которых его проведение создает угрожающую для жизни больного ситуацию. К такой категории относятся и все пациенты с наличием электронно-механических устройств в теле (кардиостимуляторов), и пациенты с наличием металлических клипс на артериях головного мозга. К относительным противопоказаниям к исследованию относятся состояния, которые могут создавать определенные опасности и трудности при проведении МРТ, но оно в большинстве случаев все-таки возможно. Такими противопоказаниями являются
наличие кровоостанавливающих скобок, зажимов и клипс прочей локализации, декомпенсации сердечной недостаточности, первый триместр беременности, клаустрофобия и необходимость в физиологическом мониторинге. В таких случаях решение о возможности проведения МРТ решается в каждом индивидуальном случае исходя из соотношения величины возможного риска и ожидаемой пользы от выполнения исследования.
Большинство небольших металлических объектов (искусственные зубы, хирургический шовный материал, некоторые виды искус- ственных клапанов сердца, стенты) не являются противопоказанием к проведению исследования. Клаустрофобия является препятствием для проведения исследования в 1-4% случаев.
Как и другие методики лучевой диагностики, МРТ не лишена недостатков.
К существенным недостаткам МРТ относятся относительно длительное время исследования, невозможность точного выявления мелких камней и кальцинатов, сложность оборудования и его эксплуатации, специальные требования к установке приборов (защита от помех). С помощью МРТ трудно обследовать пациентов, нуждающихся в оборудовании, которое поддерживает их жизнедеятельность.
2.5. РАДИОНУКЛИДНАЯ ДИАГНОСТИКА
Радионуклидная диагностика или ядерная медицина - метод лучевой диагностики, основанный на регистрации излучения от введенных в организм искусственных радиоактивных веществ.
Для радионуклидной диагностики применяется широкий спектр меченых соединений (радиофармпрепаратов (РФП)) и способов их регистрации специальными сцинтилляционными датчиками. Энергия поглощенного ионизирующего излучения возбуждает в кристалле датчика вспышки видимого света, каждая из которых усиливается с помощью фотоумножителей и преобразуется в импульс тока.
Анализ мощности сигнала позволяет определить интенсивность и положение в пространстве каждой сцинтилляции. Эти данные используются для реконструкции двухмерного изображения распространения РФП. Изображение может быть представлено непосредственно на экране монитора, на фотоили мультиформатной пленке или записано на компьютерный носитель.
Выделяют несколько групп радиодиагностических приборов в зависимости от способа и типа регистрации излучений:
Радиометры - приборы для измерения радиоактивности всего тела;
Радиографы - приборы для регистрации динамики изменения радиоактивности;
Сканеры - системы для регистрации пространственного распределения РФП;
Гамма-камеры - приборы для статической и динамической регистрации объемного распределения радиоактивного индикатора.
В современных клиниках большинство приборов для радионуклидной диагностики составляют гамма-камеры различных типов.
Современные гамма-камеры представляют собой комплекс, состоящий из 1-2 систем детекторов большого диаметра, стола для позиционирования пациента и компьютерной системы для накопления и обработки изображений (рис. 2-10).
Следующим шагом в развитии радионуклидной диагностики стало создание ротационной гамма-камеры. С помощью этих приборов удалось применить методику послойного исследования распределения изотопов в организме - однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (ОФЭКТ).
Рис. 2-10. Схема устройства гамма-камеры
Для ОФЭКТ используются ротационные гамма-камеры с одним, двумя или тремя детекторами. Механические системы томографов позволяют вращать детекторы вокруг тела пациента по разным орбитам.
Пространственное разрешение современных ОФЭКТ составляет порядка 5-8 мм. Вторым условием выполнения радиоизотопного исследования, помимо наличия специального оборудования, является использование специальных радиоактивных индикаторов - радиофармпрепаратов (РФП), которые вводятся в организм пациента.
Радиофармпрепарат - радиоактивное химическое соединение с известными фармакологическими и фармакокинетическими харак- теристиками. К РФП, применяемым в медицинской диагностике, предъявляются достаточно строгие требования: тропность к органам и тканям, легкость приготовления, короткий период полураспада, оптимальная энергия гамма-излучения (100-300 кЭв) и низкая радиотоксичность при относительно высоких допустимых дозах. Идеальный радиофармпрепарат должен поступать только в предназначенные для исследования органы или патологические очаги.
Понимание механизмов локализации РФП служит основой адекватной интерпретации радионуклидных исследований.
Использование современных радиоактивных изотопов в медицинской диагностической практике безопасно и безвредно. Количество активного вещества (изотопа) настолько мало, что при введении в организм это не вызывает физиологических эффектов или аллергических реакций. В ядерной медицине используются РФП, испускающие гамма-лучи. Источники альфа- (ядра гелия) и бета-частиц (электроны) в настоящее время не используются в диагностике из-за высокой степени поглощения тканями и высокой лучевой нагрузки.
Наиболее применяемым в клинической практике является изотоп технеций-99т (период полураспада - 6 ч). Этот искусственный радионуклид получают непосредственно перед исследованием из специальных устройств (генераторов).
Радиодиагностическое изображение, независимо от его типа (статика или динамика, планарное или томографическое), всегда отражает специфическую функцию исследуемого органа. По сути, это отображение функционирующей ткани. Именно в функциональном аспекте заключается принципиальная отличительная особенность радионуклидной диагностики от других методов визуализации.
РФП вводят обычно внутривенно. Для исследований вентиляции легких препарат вводится ингаляционно.
Одной из новых томографических радиоизотопных методик в ядерной медицине является позитронная эмиссионная томография (ПЭТ).
Метод ПЭТ основан на свойстве некоторых короткоживущих радионуклидов при распаде испускать позитроны. Позитрон - час- тица, равная по массе электрону, но имеющая положительный заряд. Позитрон, пролетев в веществе 1-3 мм и потеряв в столкновениях с атомами полученную в момент образования кинетическую энергию, аннигилирует с образованием двух гамма-квантов (фотонов) с энергией 511 кэВ. Эти кванты разлетаются в противоположных направлениях. Таким образом, точка распада лежит на прямой - траектории двух аннигилированных фотонов. Два детектора, расположенные друг против друга, регистрируют совмещенные аннигиляционные фотоны (рис. 2-11).
ПЭТ позволяет проводить количественную оценку концентрации радионуклидов и обладает более широкими возможностями для изу- чения метаболических процессов, чем сцинтиграфия, выполняемая с помощью гамма-камер.
Для ПЭТ используются изотопы таких элементов, как углерод, кислород, азот, фтор. Меченные этими элементами РФП являются естественными метаболитами организма и включаются в обмен
Рис. 2-11. Схема устройства ПЭТ
веществ. В результате можно изучать процессы, происходящие на клеточном уровне. С этой точки зрения ПЭТ является единственной (кроме МР-спектроскопии) методикой для оценки метаболических и биохимических процессов in vivo.
Все позитронные радионуклиды, используемые в медицине, являются сверхкороткоживущими - период их полураспада исчисляется минутами или секундами. Исключение составляют фтор-18 и руби- дий-82. В этой связи наиболее часто используется меченная фтором- 18 деоксиглюкоза (фтордеоксиглюкоза - ФДГ).
Несмотря на то, что первые системы для ПЭТ появились еще в середине ХХ в., их клиническое применение тормозится из-за некоторых ограничений. Это технические сложности, возникающие при устройстве в клиниках ускорителей для производства короткоживущих изотопов, высокая их стоимость, трудность в трактовке результатов. Одно из ограничений - плохое пространственное разрешение - было преодолено совмещением ПЭТ-системы с МСКТ, что, правда, еще больше удорожает систему (рис. 2-12). В этой связи ПЭТ-исследования проводятся по строгим показаниям, когда другие методы оказываются неэффективными.
Основными достоинствами радионуклидного метода являются высокая чувствительность к различным видам патологических процессов, возможность оценки метаболизма и жизнеспособности тканей.
К общим недостаткам радиоизотопных методов относят невысокое пространственное разрешение. Использование радиоактивных препаратов в медицинской практике связано с трудностями их транспортировки, хранения, фасовки и введения пациентам.
Рис. 2-12. Современная система ПЭТ-КТ
Устройство радиоизотопных лабораторий (особенно для ПЭТ) требует специальных помещений, охраны, сигнализации и других мер предосторожности.
2.6. АНГИОГРАФИЯ
Ангиография - метод рентгеновского исследования, связанный с прямым введением контрастного вещества в сосуды с целью их изучения.
Ангиография подразделяется на артериографию, флебографию и лимфографию. Последняя, в связи с развитием методов УЗИ, КТ и МРТ, в настоящее время практически не применяется.
Ангиография проводится в специализированных рентгеновских кабинетах. Эти кабинеты отвечают всем требованиям, предъявля- емым к операционным. Для ангиографии применяются специализированные рентгеновские аппараты (ангиографические установки) (рис. 2-13).
Введение контрастного препарата в сосудистое русло осуществляется путем инъекции шприцем или (чаще) специальным автомати- ческим инжектором после пункции сосудов.
Рис. 2-13. Современная ангиографическая установка
Основным способом катетеризации сосудов является методика катетеризации сосуда по Сельдингеру. Для выполнения ангиографии в сосуд через катетер вводится определенное количество контрастно- го агента и проводится съемка прохождения препарата по сосудам.
Вариантом ангиографии является коронароангиография (КАГ) - методика исследования коронарных сосудов и камер сердца. Это сложная методика исследования, требующая особой подготовки рен- тгенолога и сложного оборудования.
В настоящее время диагностическая ангиография периферических сосудов (например, аортография, ангиопульмонография) применяется все реже. При наличии в клиниках современных УЗ-аппаратов КТ- и МРТ-диагностика патологических процессов в сосудах все чаще осуществляется с помощью малоинвазивных (КТ-ангиография) или неинвазивных (УЗИ и МРТ) методик. В свою очередь, при ангиографии все чаще выполняются малоинвазивные хирургические процедуры (реканализация сосудистого русла, баллонная ангиопластика, стентирование). Таким образом, развитие ангиографии привело к рождению интервенционной радиологии.
2.7 ИНТЕРВЕНЦИОННАЯ РАДИОЛОГИЯ
Интервенционная радиология - область медицины, основанная на применении методов лучевой диагностики и специальных инструментов для выполнения малоинвазивных вмешательств с целью диагностики и лечения заболеваний.
Интервенционные вмешательства нашли широкое распространение во многих областях медицины, так как зачастую могут заменить большие хирургические вмешательства.
Первое чрескожное лечение стеноза периферической артерии было осуществлено американским врачом Чарльзом Доттером в 1964 г. В 1977 г. швейцарский врач Андреас Грюнтциг сконструировал катетер с баллоном и выполнил процедуру дилатации (расширения) стенозированной коронарной артерии. Этот метод стал называться баллонной ангиопластикой.
Баллонная ангиопластика коронарных и периферических артерий в настоящее время является одним из основных методов лечения стенозов и окклюзий артерий. В случае рецидива стенозов такая процедура может повторяться многократно. Для предотвращения повторных стенозов в конце прошлого века стали использовать эндо-
васкулярные протезы - стенты. Стент - это трубчатая металлическая конструкция, которая устанавливается в суженное место после баллонной дилатации. Расправленный стент не дает возникнуть повторному стенозу.
Установка стента проводится после диагностической ангиографии и определения места критического сужения. Стент подбирается по длине и размеру (рис. 2-14). С помощью такой методики можно закрывать дефекты межпредсердной и межжелудочковой перегородок без больших операций или проводить баллонную пластику стенозов аортального, митрального, трехстворчатого клапанов.
Особое значение приобрела методика установки специальных фильтров в нижнюю полую вену (кава-фильтры). Это необходимо для предотвращения попадания эмболов в сосуды легких при тромбозе вен нижних конечностей. Кава-фильтр представляет собой сетчатую структуру, которая, раскрываясь в просвете нижней полой вены, улавливает восходящие тромбы.
Еще одно востребованное в клинической практике эндоваскулярное вмешательство - эмболизация (закупорка) сосудов. Эмболизацию применяют для остановки внутренних кровотечений, лечения пато- логических сосудистых соустий, аневризм или для закрытия сосудов, питающих злокачественную опухоль. В настоящее время для эмболизации используются эффективные искусственные материалы, съемные баллоны и стальные микроскопические спирали. Обычно эмболизацию выполняют селективно, чтобы не вызвать ишемии окружающих тканей.
Рис. 2-14. Схема выполнения баллонной ангиопластики и стентирования
К интервенционной радиологии относится также дренирование абсцессов и кист, контрастирование патологических полостей через свищевые ходы, восстановление проходимости мочевыводящих путей при нарушениях мочевыделения, бужирование и баллонная пластика при стриктурах (сужениях) пищевода и желчных протоков, чрескожная термоили криодеструкция злокачественных опухолей и другие вмешательства.
После выявления патологического процесса зачастую приходится прибегать к такому варианту интервенционной радиологии, как пункционная биопсия. Знание морфологического строения образования позволяет выбрать адекватную тактику лечения. Пункционная биопсия выполняется под рентгенологическим, УЗИили КТ-контролем.
В настоящее время интервенционная радиология активно развивается и во многих случаях позволяет избежать больших оператив- ных вмешательств.
2.8 КОНТРАСТНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ЛУЧЕВОЙ ДИАГНОСТИКИ
Малая контрастность между соседними объектами или одинаковая плотность соседних тканей (например, плотность крови, сосу- дистой стенки и тромба) затрудняют интерпретацию изображений. В этих случаях в лучевой диагностике часто прибегают к искусственному контрастированию.
Примером усиления контрастности изображений изучаемых органов является применение сульфата бария для исследования органов пищеварительного канала. Впервые такое контрастирование было выполнено в 1909 г.
Труднее было создать контрастные средства для внутрисосудистого введения. Для этой цели после долгих экспериментов с ртутью и свинцом стали использовать растворимые соединения йода. Первые поколения рентгеноконтрастных веществ были несовершенными. Их применение вызывало частые и тяжелые (вплоть до смертельных) осложнения. Но уже в 20-30-х гг. ХХ в. был создан ряд более безопасных водорастворимых йодсодержащих препаратов для внутривенного введения. Широкое применение препаратов этой группы началось с 1953 г., когда был синтезирован препарат, молекула которого состояла из трех атомов йода (диатризоат).
В 1968 г. были разработаны вещества, обладавшие низкой осмолярностью (они не диссоциировали в растворе на анион и катион), - неионные контрастные средства.
Современные рентгеноконтрастные средства представляют собой трийодзамещенные соединения, содержащие три или шесть атомов йода.
Существуют препараты для внутрисосудистого, внутриполостного и субарахноидального введения. Можно также вводить контрастное вещество в полости суставов, в полостные органы и под оболочки спинного мозга. Например, введение контраста через полость тела матки в трубы (гистеросальпингография) позволяет оценить внутреннюю поверхность полости матки и проходимость маточных труб. В неврологической практике при отсутствии МРТ применяют методику миелографии - введение водорастворимого контрастного вещества под оболочки спинного мозга. Это позволяет оценить проходимость субарахноидальных пространств. Из других методик искусственного контрастирования следует упомянуть ангиографию, урографию, фистулографию, герниографию, сиалографию, артрографию.
После быстрого (болюсного) внутривенного введения контрастного средства оно достигает правых отделов сердца, затем болюс проходит сквозь сосудистое русло легких и достигает левых отделов сердца, затем аорты и ее ветвей. Происходит быстрая диффузия контрастного средства из крови в ткани. В течение первой минуты после быстрой инъекции сохраняется высокая концентрация контрастного средства в крови и кровеносных сосудах.
Внутрисосудистое и внутриполостное введение контрастных веществ, содержащих в своей молекуле йод, в редких случаях может оказывать неблагоприятное воздействие на организм. Если такие изменения проявляются клиническими симптомами или изменяют лабораторные показатели пациента, то их называют побочными реакциями. Перед исследованием пациента с применением контрастных веществ необходимо выяснить, есть ли у него аллергические реакции на йод, хроническая почечная недостаточность, бронхиаль- ная астма и другие заболевания. Пациент должен быть предупрежден о возможной реакции и о пользе такого исследования.
В случае появления реакции на введение контрастного вещества персонал кабинета обязан действовать в соответствии со специальной инструкцией по борьбе с анафилактическим шоком для пре- дотвращения тяжелых осложнений.
Контрастные средства используются и при МРТ. Их применение началось в последние десятилетия, после интенсивного внедрения метода в клинику.
Применение контрастных препаратов при МРТ направлено на изменение магнитных свойств тканей. В этом заключается их сущест- венное отличие от йодсодержащих контрастных веществ. Если рентгеновские контрастные средства значительно ослабляют проникающую радиацию, то препараты для МРТ приводят к изменениям характеристик окружающих их тканей. Они не визуализируются на томограммах, как рентгеновские контрасты, но позволяют выявлять скрытые патологические процессы за счет изменения магнитных показателей.
Механизм действия этих средств основан на изменениях времени релаксации участка ткани. Большинство из этих препаратов изготавливается на основе гадолиния. Значительно реже применяются контрастные вещества на основе оксида железа. Эти вещества поразному влияют на интенсивность сигнала.
Позитивные (укорачивающие время релаксации Т1) обычно создаются на основе гадолиния (Gd), а негативные - (укорачивающие время Т2) на основе оксида железа. Контрастные препараты на основе гадолиния считаются более безопасными соединениями, чем йодсодержащие. Имеются лишь единичные сообщения о серьезных анафилактических реакциях на эти вещества. Несмотря на это, необходимы тщательное наблюдение за пациентом после выполнения инъекции и наличие доступного реанимационного оборудования. Парамагнитные контрастные вещества распределяются во внутрисосудистом и внеклеточном пространствах организма и не проходят через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Поэтому в ЦНС в норме контрастируются только области, лишенные этого барьера, например гипофиз, воронка гипофиза, кавернозные синусы, твердая мозговая оболочка и слизистые оболочки носа и придаточных пазух. Повреждение и разрушение ГЭБ приводят к проникновению парамагнитных контрастных веществ в межклеточное пространство и локальному изменению Т1-релаксации. Это отмечается при целом ряде патологических процессов в ЦНС, таких, как опухоли, метастазы, нарушения мозгового кровообращения, инфекции.
Помимо МР-исследований ЦНС, контрастирование применяется для диагностики заболеваний костно-мышечной системы, сердца, печени, поджелудочной железы, почек, надпочечников, органов малого таза и молочных желез. Эти исследования проводятся значи-
тельно реже, чем при патологии ЦНС. Для выполнения МР-ангиографии и изучения перфузии органов требуется введение контрастного вещества специальным немагнитным инжектором.
В последние годы изучается целесообразность применения контрастных средств для ультразвуковых исследований.
Для повышения эхогенности сосудистого русла или паренхиматозного органа внутривенно вводится ультразвуковое контрастное вещество. Это могут быть взвеси твердых частиц, эмульсии капелек жидкости, а чаще всего - микропузырьки газа, помещенные в различные оболочки. Как и другие контрастные вещества, ультразвуковые контрастные средства должны обладать низкой токсичностью и быстро выводиться из организма. Препараты же первого поколения не проходили через капиллярное русло легких и разрушались в нем.
Используемые сейчас контрастные средства попадают в большой круг кровообращения, что дает возможность применять их для повышения качества изображений внутренних органов, усиления допплеровского сигнала и изучения перфузии. Окончательного мнения о целесообразности использования ультразвуковых контрастных веществ в настоящее время нет.
Побочные реакции при введении контрастных средств встречаются в 1-5% случаев. Подавляющее большинство побочных реакций - легкой степени тяжести и не требует специального лечения.
Следует уделять особое внимание предупреждению и лечению тяжелых осложнений. Частота таких осложнений составляет менее 0,1%. Самую большую опасность представляют развитие анафилак- тических реакций (идиосинкразия) при введении йодсодержащих веществ и острая почечная недостаточность.
Реакции на введение контрастных средств условно можно разделить на легкие, умеренные и тяжелые.
При легких реакциях у пациента фиксируются чувство жара или озноба, небольшая тошнота. Необходимости в проведении лечебных мероприятий нет.
При умеренных реакциях вышеописанные симптомы могут сопровождаться также снижением АД, возникновением тахикардии, рвоты, крапивницы. Необходимо оказание симптоматической лечебной помощи (обычно - введение антигистаминных препаратов, противорвотных средств, симпатомиметиков).
При тяжелых реакциях может возникнуть анафилактический шок. Необходимо срочное проведение реанимационных мероприя-
тий, направленных на поддержание деятельности жизненно важных органов.
К группе повышенного риска относятся следующие категории больных. Это пациенты:
С тяжелыми нарушениями функции почек и печени;
С отягощенным аллергологическим анамнезом, особенно имевшие побочные реакции на контрастные вещества ранее;
С тяжелой сердечной недостаточностью или легочной гипертензией;
С выраженным нарушением функции щитовидной железы;
С тяжелым сахарным диабетом, феохромоцитомой, миеломной болезнью.
К группе риска в отношении опасности развития побочных реакций также принято относить маленьких детей и лиц старческого возраста.
Врач, назначающий исследование, должен тщательно оценить отношение риск/польза при выполнении исследований с контрас- тированием и принять необходимые меры предосторожности. Врачрентгенолог, выполняющий исследование у пациента с высоким риском побочных реакций на контрастное вещество, обязан предупредить больного и лечащего врача об опасности применения контрастных средств и при необходимости заменить исследование на другое, не требующее контрастирования.
Рентгеновский кабинет должен быть оборудован всем необходимым для проведения реанимационных мероприятий и борьбы с анафилактическим шоком.
МЕТОДЫ ЛУЧЕВОЙ ДИАГНОСТИКИ
РентгенологияМЕТОДЫ ЛУЧЕВОЙ ДИАГНОСТИКИ
Открытие рентгеновских лучей положило начало новой эре в медицинской диагностике – эре рентгенологии. В последующем арсенал диагностических средств пополнился методами, в основе которых - другие виды ионизирующих и неионизирующих излучений (радиоизотопные, ультразвуковые методы, магнитно-резонансная томография). Год за годом лучевые методы исследования совершенствовались. В настоящее время они играют ведущую роль в выявлении и установлении характера большинства заболеваний.
На данном этапе изучения перед Вами поставлена цель (общая): уметь интерпретировать принципы получения медицинского диагностического изображения различными лучевыми методами и предназначение этих методов.
Достижение общей цели обеспечивается конкретными целями:
уметь:
1) трактовать принципы получения информации с помощью рентгенологических, радиоизотопных, ультразвуковых методов исследования и магнитно-резонансной томографии;
2) трактовать предназначение этих методов исследования;
3) трактовать общие принципы выбора оптимального лучевого метода исследования.
Освоить вышеперечисленные цели невозможно без базисных знаний-умений, преподаваемых на кафедре медицинской и биологической физики:
1) трактовать принципы получения и физические характеристики рентгеновских лучей;
2) трактовать радиоактивность, возникающие при этом излучения и их физические характеристики;
3) трактовать принципы получения ультразвуковых волн и их физические характеристики;
5) трактовать явление магнитного резонанса;
6) интерпретировать механизм биологического действия различных видов излучений.
1. Рентгенологические методы исследования
Рентгенологическое исследование до настоящего времени играет важную роль в диагностике заболеваний человека. Оно основано на разной степени поглощения рентгеновских лучей различными тканями и органами тела человека. В большей степени лучи поглощаются в костях, в меньшей – в паренхиматозных органах, мышцах и жидких средах организма, ещё менее – в жировой клетчатке и почти не задерживаются в газах. В тех случаях, когда рядом расположенные органы одинаково поглощают рентгеновское излучение, они не различимы при рентгенологическом исследовании. В таких ситуациях прибегают к искусственному контрастированию. Следовательно, рентгенологическое исследование может проводиться в условиях естественной контрастности или искусственного контрастирования. Существует много различных методик рентгенологического исследования.
Целью (общей) изучения данного раздела является умение интерпретировать принципы получения рентгенологического изображения и предназначение различных рентгенологических методов исследования.
1) интерпретировать принципы получения изображения при рентгеноскопии, рентгенографии, томографии, флюорографии, контрастных методиках исследования, компьютерной томографии;
2) трактовать предназначение рентгеноскопии, рентгенографии, томографии, флюорографии, контрастных методик исследования, компьютерной томографии.
1.1. Рентгеноскопия
Рентгеноскопия, т.е. получение теневого изображения на просвечивающем (флюоресцентном) экране, является наиболее доступной и технически простой методикой исследования. Она позволяет судить о форме, положении и размерах органа и в некоторых случаях - его функции. Исследуя больного в различных проекциях и положениях тела, врач-рентгенолог получает объёмное представление об органах человека и определяемой патологии. Чем сильнее поглощает исследуемый орган или патологическое образование излучение, тем меньше лучей попадает на экран. Поэтому такой орган или образование отбрасывают тень на флюоресцирующий экран. И наоборот, если орган или патология менее плотные, то сквозь них проходит больше лучей, и они попадают на экран, вызывая как бы его просветление (свечение).
Флюоресцентный экран светится слабо. Поэтому это исследование проводят в затемненном помещении, а врач должен в течение 15 минут адаптироваться к темноте. Современные рентгенаппараты оснащены электронно-оптическими преобразователями, усиливающими и передающими рентгеновское изображение на монитор (телеэкран).
Однако рентгеноскопия имеет существенные недостатки. Во-первых, она обусловливает значительную лучевую нагрузку. Во-вторых, её разрешающая способность намного ниже, чем рентгенографии.
Эти недостатки менее выражены при использовании рентгентелевизионного просвечивания. На мониторе можно менять яркость, контрастность, тем самым создавая лучшие условия для просмотра. Разрешающая способность такой рентгеноскопии намного выше, а лучевая нагрузка - меньше.
Однако любое просвечивание отличается субъективностью. Все врачи должны полагаться на профессионализм врача-рентгенолога. В некоторых случаях для объективизации исследования рентгенолог выполняет во время скопии рентгенограммы. С этой же целью проводят и видеозапись исследования при рентгентелевизионном просвечивании.
1.2. Рентгенография
Рентгенография – метод рентгенологического исследования, при котором изображение получается на рентгеновской плёнке. Рентгенограмма по отношению к изображению, видимому на рентгеноскопическом экране, является негативом. Поэтому светлым участкам на экране соответствуют тёмные на плёнке (так называемые просветления), и наоборот, тёмным участкам – светлые (тени). На рентгенограммах всегда получается плоскостное изображение с суммацией всех точек, расположенных по ходу лучей. Для получения объёмного представления необходимо производить по крайней мере 2 снимка во взаимно перпендикулярных плоскостях. Главным преимуществом рентгенографии является возможность документировать определяемые изменения. Кроме того, она обладает значительно большей разрешающей способностью, чем рентгеноскопия.
В последние годы нашла применение цифровая (дигитальная) рентгенография, при которой приемником рентгеновских лучей являются специальные пластины. После экспозиции рентгеновскими лучами на них остается скрытое изображение объекта. При сканировании пластин лазерным лучом высвобождается энергия в виде свечения, интенсивность которого пропорциональна дозе поглощенного рентгеновского излучения. Это свечение регистрируется фотодетектором и переводится в цифровой формат. Полученное изображение может быть выведено на монитор, распечатано на принтере и сохранено в памяти компьютера.
1.3. Томография
Томография – рентгенологический метод послойного исследования органов и тканей. На томограммах в отличие от рентгенограмм получают изображение структур, расположенных в какой-либо одной плоскости, т.е. устраняется эффект суммации. Это достигается за счет одновременного движения рентгентрубки и пленки. Появление компьютерной томографии резко снизило применение томографии.
1.4. Флюорография
Флюорография обычно используется для проведения массовых скрининговых рентгенологических исследований, особенно для выявления патологии лёгких. Суть метода заключается в фотографировании изображения с рентгеновского экрана или экрана электронно-оптического усилителя на фотоплёнку. Размер кадра обычно 70х70 или 100х100 мм. На флюорограммах детали изображения видны лучше, чем при рентггеноскопии, но хуже, чем при рентгенографии. Доза облучения, получаемая исследуемым, также больше, чем при рентгенографии.
1.5. Методики рентгенологического исследования в условиях искусственного контрастирования
Как уже указывалось выше, ряд органов, особенно полых, поглощают рентгеновские лучи практически одинаково с окружающими их мягкими тканями. Поэтому при рентгенологическом исследовании они не определяются. Для визуализации их искусственно контрастируют, вводя контрастное вещество. Чаше всего с этой целью используются различные жидкостные йодистые соединения.
В ряде случаев важно получить изображение бронхов, особенно при бронхоэктатической болезни, врождённых пороках бронхов, наличии внутреннего бронхиального или бронхо-плеврального свища. В подобных случаях установить диагноз помогает исследование в условиях контрастирования бронхов – бронхография.
Кровеносные сосуды на обычных рентгенограммах не видны, за исключением сосудов лёгких. Для оценки их состояния проводят ангиографию – рентгенологическое исследование сосудов с применением контрастного вещества. При артериографии контрастное вещество вводят в артерии, при флебографии – в вены.
При введении контрастного вещества в артерию на снимке в норме последовательно отражаются фазы кровотока: артериальная, капиллярная и венозная.
Особое значение контрастное исследование имеет при изучении мочевывыделительной системы.
Различают выделительную (экскреторную) урографию и ретро-градную (восходящую) пиелографию. В основе выделительной урографии лежит физиологическая способность почек захватывать из крови йодированные органические соединения, концентрировать их и выделять с мочой. Перед исследованием пациент нуждается в соответствующей подготовке - очишении кишечника. Исследование проводится натощак. Обычно в локтевую вену вводят 20-40 мл одного из уротропных веществ. Затем через 3-5, 10-14 и 20-25 минут делают снимки. Если секреторная функция почек понижена производится инфузионная урография. При этом пациенту медленно капельно вводят большое количество контрастного вещества (60 –100 мл), разведенного 5% раствором глюкозы.
Экскреторная урография даёт возможность оценить не только лоханки, чашечки, мочеточники, общую форму и размеры почек, но и их функциональное состояние.
В большинстве случаев выделительная урография обеспечивает получение достаточной информации о чащечно-лоханочной системе. Но всё же в единичных случаях, когда это по какой-либо причине не удаётся (например, при значительном снижении или отсутствии функции почки), выполняется восходящая (ретроградная) пиелография. Для этого катетер вводят в мочеточник до нужного уровня, вплоть до лоханки, через него вводят контрастное вещество (7-10 мл) и делают снимки.
Для исследования желчевыводящих путей в настоящее время используют чрескожную чреспеченочную холеграфию и внутривенную холецистохолангиографию. В первом случае контрастное вещество вводится через катетер непосредственно в общий желчный проток. Во втором случае контраст, введенный внутривенно, в гепатоцитах смешивается с желчью и с ней выводится, заполняя желчные протоки и желчный пузырь.
Для оценки проходимости маточных труб применяют гистеросальпингографию (метросльпингографию), при которой контрастное вещество вводится через влагалище в полость матки с помощью специального шприца.
Контрастная рентгенметодика изучения протоков различных желёз (молочной, слюнной и др.) называется дуктографией, различных свищевых ходов – фистулографией.
Пищеварительный тракт изучают в условиях искусственного контрастирования с помощью взвеси сульфата бария, который при исследовании пищевода, желудка и тонкой кишки пациент принимает внутрь, а при исследовании толстой кишки вводят ретроградно. Оценка состояния пищеварительного тракта обязательно проводится путем рентгеноскопии с выполнением серии рентгенограмм. Исследование толстой кишки имеет особое название – ирригоскопия с ирригографией.
1.6. Компьютерная томография
Компьютерная томография (КТ) – метод послойного рентгенологического исследования, в основе которого - компьютерная обработка множественных рентгенологических изображений слоев тела человека в поперечном сечении. Вокруг человеческого тела по окружности расположены множественные ионизационные или сцинтилляционные датчики, улавливающие рентгеновское излучение, прошедшее через исследуемого.
С помощью компьютера врач может увеличивать изображение, выделять и увеличивать различные его части, определять размеры и что очень важно – оценивать плотность каждого участка в условных единицах. Информация о плотности ткани может быть представлена в виде чисел и гистограмм. Для измерения плотности используют шкалу Хаунсвильда с диапазоном свыше 4000 единиц. За нулевой уровень плотности принята плотность воды. Плотность костей колеблется от +800 до +3000 единиц H (Хаунсвильда), паренхиматозных тканей – в пределах 40-80 ед Н, воздуха и газов - около -1000 ед H.
Плотные образования на КТ видны более светлыми и называются гиперденсивными, менее плотные видны более светлыми и называются гиподенсивными.
Для усиления контрастности при КТ также используют контрастные вещества. Введенные внутривенно иодистые соединения улучшают визуализацию патологических очагов в паренхиматозных органов.
Важным преимуществом современных компьютерных томографов является возможность по серии двухмерных изображений реконструировать трехмерное изображение объекта.
2. Радионуклидные методы исследования
Возможность получения искусственных радиоактивных изотопов позволила расширить сферу применения радиоактивных индикаторов в различных отраслях науки, в том числе и в медицине. Радионуклидная визуализация основана на регистрации излучения, испускаемого находящимся внутри пациента радиоактивным веществом. Таким образом, общее между рентген- и радионуклидной диагностикой – использование ионизирующего излучения.
Радиоактивные вещества, называемые радиофармацевтическими препаратами (РФП), могут использоваться как в диагностических, так и в терапевтических целях. Все они имеют в своем составе радионуклиды – нестабильные атомы, спонтанно распадающиеся с выделением энергии. Идеальный радиофармпрепарат накапливается только в органах и структурах, предназначенных для визуализации. Накопление РФП может обусловливаться, например, метаболическими процессами (молекула-носитель может быть частью метаболической цепочки) либо локальной перфузией органа. Возможность изучения физиологических функций параллельно с определением топографо-анатомических параметров – главное преимущество радионуклидных методов диагностики.
Для визуализации используют радионуклиды, испускающие гамма-кванты, так как альфа- и бета-частицы имеют низкую проникающую способность в тканях.
В зависимости от степени накопления РФП различают «горячие» очаги (с повышенным накоплением) и «холодные» очаги (с пониженным накоплением или его отсутствием).
Существует несколько различных методов радионуклидного исследования.
Целью (общей) изучения данного раздела является умение интерпретировать принципы получения радионуклидного изображения и предназначение различных радионуклидных методов исследования.
Для этого необходимо уметь:
1) интерпретировать принципы получения изображения при сцинтиграфии, эмиссионной компьютерной томографии (однофотонной и позитронной);
2) интерпретировать принципы получения радиографических кривых;
2) трактовать предназначение сцинтиграфии, эмиссионной компьютерной томографии, радиографии.
Сцинтиграфия – самый распространенный метод радионуклидной визуализации. Исследование проводится с помощью гамма-камеры. Основным ее компонентом является дисковидный сцинтилляционный кристалл йодида натрия большого диаметра (около 60 см). Этот кристалл является детектором, улавливающим гамма-излучение, испускаемое РФП. Перед кристаллом со стороны пациента располагается специальное свинцовое защитное устройство – коллиматор, определяющий проекцию излучения на кристалл. Параллельно расположенные отверстия на коллиматоре способствуют проецированию на поверхность кристалла двухмерного отображения распределения РФП в масштабе 1:1.
Гамма-фотоны при попадании на сцинтилляционный кристалл вызывают на нем вспышки света (сцинтилляции), которые передаются на фотоумножитель, генерирующий электрические сигналы. На основании регистрации этих сигналов реконструируется двухмерное проекционное изображение распределения РФП. Окончательное изображение может быть представлено в аналоговом формате на фотопленке. Однако большинство гамма-камер позволяет создавать и цифровые изображения.
Большинство сцинтиграфических исследований выполняются после внутривенного введения РФП (исключение – вдыхание радиоактивного ксенона при ингаляционной сцинтиграфии легких).
При перфузионной сцинтиграфии легких используются меченные 99mТс макроагрегаты альбумина или микросферы, которые задерживаются в мельчайших легочных артериолах. Получают изображения в прямых (передней и задней), боковых и косых проекциях.
Сцинтиграфия скелета выполняется с помощью меченных Тс99m дифосфонатов, накапливающихся в метаболически активной костной ткани.
Для исследования печени применяют гепатобилисцинтиграфию и гепатосцинтиграфию. Первый метод изучает жёлчеобразовательную.и желчевыделительную функцию печени и состояние желчевыводящих путей – их проходимость, накопительную и сократительную способность желчного пузыря, и представляет собой динамическое сцинтиграфическое исследование. В его основе лежит способность гепатоцитов поглощать из крови и транспортировать в составе желчи некоторые органические вещества.
Гепатосцинтиграфия – статическая сцинтиграфия - позволяет оценить барьерную функцию печени и селезенки и основана на том, что звездчатые ретикулоциты печени и селезенки, очищая плазму, фагоцитируют частички коллоидного раствора РФП.
С целью исследования почек используются статическая и динамическая нефросцинтиграфия. Суть метода заключается в получении изображения почек благодаря фиксации в них нефротропных РФП.
2.2. Эмиссионная компьютерная томография
Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) особенно широко используется в кардиологической и неврологической практике. Метод основан на вращении вокруг тела пациента обычной гамма-камеры. Регистрация излучения в различных точках окружности позволяет реконструировать секционное изображение.
Позитронная эмиссионная томография (ПЭТ), в отличие от других радионуклидных методов обследования, основывается на использовании испускаемых радионуклидами позитронов. Позитроны, имея одинаковую массу с электронами, заряжены положительно. Испускаемый позитрон сразу же взаимодействует с ближайшим электроном (эта реакция называется аннигиляцией), что приводит к возникновению двух гамма-фотонов, распространяющихся в противоположных направлениях. Эти фотоны регистрируются специальными детекторами. Информация затем передается на компьютер и преобразуется в цифровое изображение.
ПЭТ позволяет осуществлять количественную оценку концентрации радионуклидов и тем самым изучать метаболические процессы в тканях.
2.3. Радиография
Радиография – метод оценки функции органа посредством внешней графической регистрации изменений радиоактивности над ним. В настоящее время этот метод применяется в основном для изучения состояния почек – радиоренография. Два сцинтиграфических детектора регистрируют излучение над правой и левой почками, третий – над сердцем. Проводят качественный и количественный анализ полученных ренограмм.
3. Ультразвуковые методы исследования
Под ультразвуком подразумевают звуковые волны с частотой свыше 20000 Гц, т.е. выше порога слышимости человеческого уха. Ультразвук используется в диагностике для получения секционных изображений (срезов) и измерения скорости тока крови. Наиболее часто в радиологии используются частоты в диапазоне 2-10 МГц (1 Мгц = 1 миллион Гц). Методику ультразвуковой визуализации называют сонографией. Технологию измерения скорости кровотока называют допплерографией.
Цель (общая) изучения данного раздела: научиться интерпретировать принципы получения ультразвукового изображения и предназначение различных ультразвуковых методов исследования.
Для этого необходимо уметь:
1) интерпретировать принципы получения информации при сонографии и допплерографии;
2) трактовать предназначение сонографии и допплерографии.
3.1. Сонография
Сонография осуществляется пропусканием через тело пациента узконаправленного ультразвукового луча. Ультразвук генерируется специальным датчиком, обычно помещаемым на кожу пациента над обследуемой анатомической областью. Датчик содержит один или несколько пьезоэлектрических кристаллов. Подача электрического потенциала на кристалл приводит к его механической деформации, а механическое сжатие кристалла генерирует электрический потенциал (обратный и прямой пьезоэлектрический эффект). Механические колебания кристалла генерируют ультразвук, который отражается от различных тканей и возвращается назад к датчику в виде эха, генерирует механические колебания кристалла и, следовательно, электрические сигналы той же частоты, что и эхо. В таком виде эхо записывается.
Интенсивность ультразвука постепенно уменьшается с прохождением через ткани тела пациента. Основной причиной этого является поглощение ультразвука в виде тепла.
Непоглощенная часть ультразвука может быть рассеяна или отражена тканями назад к датчику в виде эха. Легкость прохождения ультразвука через ткани частично зависит от массы частиц (которая определяет плотность ткани) и частично - от сил эластичности, притягивающих частицы друг к другу. Плотность и эластичность ткани вместе определяют ее так называемое акустическое сопротивление.
Чем больше изменение акустического сопротивления, тем больше отражение ультразвука. Большое различие в акустическом сопротивлении существует на границе мягкая ткань - газ, и почти весь ультразвук отражается от нее. Поэтому для устранения воздуха между кожей пациента и датчиком применяется специальный гель. По этой же причине сонография не позволяет визуализировать области, расположенные за кишечником (так как кишечник заполнен газом), и содержащую воздух легочную ткань. Существует также и относительно большое различие в акустическом сопротивлении между мягкими тканями и костями. Большинство костных структур, таким образом, препятствует проведению сонографии.
Простейший способ отображения записанного эха - так называемый А-режим (амплитудный режим). В данном формате эхо с различной глубины представляется в виде вертикальных пиков на горизонтальной линии, отражающей глубину. Сила эха определяет высоту или амплитуду каждого из показанных пиков. А-режимный формат дает только одномерное изображение изменения акустического сопротивления вдоль линии прохождения ультразвукового луча и крайне ограниченно используется в диагностике (в настоящее время - только для исследования глазного яблока).
Альтернативой А-режиму является М-режим (М - motion, движение). На таком изображении ось глубины на мониторе ориентируется вертикально. Различные эхосигналы отражаются в виде точек, яркость которых определяется силой эха. Эти яркие точки перемещаются поперек экрана слева направо, создавая таким образом яркие кривые, показывающие изменение положения отражающих структур с течением времени. Кривые М-режима предоставляют детальную информацию о динамике поведения расположенных вдоль ультразвукового луча отражающих структур. Данный метод используется для получения динамических одномерных изображений сердца (стенок камер и створок сердечных клапанов).
Наиболее широко в радиологии используется В-режим (В - brightness, яркость). Данный термин означает, что эхо изображается на экране в виде точек, яркость которых определяется силой эха. В-режим дает двухмерное секционное анатомическое изображение (срез) в реальном масштабе времени. На экране создаются изображения в виде прямоугольника или сектора. Изображения динамичны, на них можно наблюдать такие явления, как респираторные движения, пульсация сосудов, сердечные сокращения и движения плода. Современные аппараты для ультразвуковых исследований используют цифровые технологии. Генерируемый в датчике аналоговый электрический сигнал оцифровывается. Окончательное изображение на мониторе представлено оттенками серой шкалы. Более светлые участки при этом называются гиперэхогенными, более темные – гипо- и анэхогенными.
3.2. Допплерография
Измерение скорости кровотока с использованием ультразвука основано на физическом явлении, согласно которому частота звука, отраженного от движущегося объекта, изменяется по сравнению с частотой посланного звука при ее восприятии неподвижным приемником (допплеровский эффект).
При допплеровском исследовании кровеносных сосудов через тело пропускается генерируемый специальным допплеровским датчиком ультразвуковой луч. При пересечении этим лучом сосуда или сердечной камеры небольшая часть ультразвука отражается от эритроцитов. Частота волн эха, отраженного от этих клеток, движущихся в направлении датчика, будет выше, чем у волн, испускаемых им самим. Разница между частотой принятого эха и частотой генерируемого датчиком ультразвука называется допплеровским частотным сдвигом, или допплеровской частотой. Данный частотный сдвиг прямо пропорционален скорости кровотока. При измерении потока частотный сдвиг непрерывно измеряется прибором; большинство подобных систем автоматически преобразует изменение частоты ультразвука в относительную скорость кровотока (например, в м/с), используя которую можно вычислить истинную скорость кровотока.
Допплеровский частотный сдвиг обычно лежит в пределах различимого человеческим ухом диапазона частот. Поэтому вся допплерографическая аппаратура оборудована динамиками, позволяющими слышать допплеровский частотный сдвиг. Этот "звук кровотока" используется как для обнаружения сосудов, так и для полуколичественной оценки характера тока крови и его скорости. Однако такое звуковое отображение мало пригодно для точной оценки скорости. В связи с этим при допплеровском исследовании обеспечивается визуальное отображение скорости потока - обычно в виде графиков или в форме волн, где по оси ординат отложена скорость, а по оси абсцисс - время. В случаях, когда ток крови направлен к датчику, график допплерограммы располагается над изолинией. Если ток крови направлен от датчика, график располагается под изолинией.
Существует два принципиально различных варианта излучения и приема ультразвука при использовании допплеровского эффекта: постоянноволновой и импульсный. В постоянноволновом режиме допплеровский датчик использует два отдельных кристалла. Один кристалл непрерывно излучает ультразвук, а другой - принимает эхо, что позволяет измерять очень большие скорости. Поскольку происходит одновременное измерение скоростей на большом диапазоне глубин, невозможно выборочно измерить скорость на определенной, заранее заданной глубине.
В импульсном режиме один и тот же кристалл излучает и принимает ультразвук. Ультразвук испускается короткими импульсами, а эхо регистрируется в периоды ожидания между передачами импульсов. Интервал времени между передачей импульса и приемом эха определяет глубину, на которой измеряются скорости. Импульсный допплер позволяет измерять скорости потоков в очень малых объемах (в так называемых контрольных объемах), расположенных вдоль ультразвукового луча, но наибольшие скорости, доступные для измерения, значительно ниже тех, которые можно измерить, используя постоянноволновой допплер.
В настоящее время в радиологии используют так называемые дуплексные сканеры, которые объединяют в себе сонографию и импульсную допплерографию. При дуплексном сканировании направление допплеровского луча накладывается на изображение в В-режиме, и таким образом можно, используя электронные маркеры, выбрать размер и расположение контрольного объема вдоль направления луча. При перемещении электронного курсора параллельно направлению тока крови автоматически измеряется допплеровский сдвиг и показывается истинная скорость потока.
Цветная визуализация кровотока - дальнейшее развитие дуплексного сканирования. Цвета накладываются на изображение в В-режиме, показывая наличие перемещающейся крови. Неподвижные ткани отображаются оттенками серой шкалы, а сосуды - цветной (оттенками голубого, красного, желтого, зеленого, определяемыми относительной скоростью и направлением кровотока). Цветное изображение дает представление о наличии различных сосудов и потоков крови, но обеспечиваемая данным методом количественная информация менее точна, чем при постоянноволновом или импульсном допплеровском исследовании. Поэтому цветная визуализация кровотока всегда комбинируется с импульсной допплерографией.
4. Магнитно-резонансные методы исследования
Цель (общая) изучения данного раздела: научиться интерпретировать принципы получения информации при магнитно-резонансных методов исследования и трактовать их предназначение.
Для этого необходимо уметь:
1) интерпретировать принципы получения информации при магнитно-резонансной томографии и магнитно-резонансной спектроскопии;
2) трактовать предназначение магнитно-резонансной томографии и магнитно-резонансной спектроскопии.
4.1. Магнитно-резонансная томография
Магнитно-резонансная томография (МРТ) - самый «молодой» из радиологических методов. Магнитно-резонансные томографы позволяют создать изображения сечений любой части тела в трех плоскостях.
Основными компонентами МР-томографа являются сильный магнит, радиопередатчик, приемная радиочастотная катушка и компьютер. Внутренняя часть магнита представляет собой цилиндрической формы туннель, достаточно большой для размещения внутри него взрослого человека.
Для МР-томографии используются магнитные поля силой от 0,02 до 3 Тл (тесла). Большинство МР-томографов имеют магнитное поле, ориентированное параллельно длинной оси тела пациента.
Когда пациента помещают внутрь магнитного поля, все ядра водорода (протоны) его тела разворачиваются в направлении этого поля (подобно стрелке компаса, ориентирующейся на магнитное поле Земли). Помимо этого, магнитные оси каждого протона начинают вращаться вокруг направления внешнего магнитного поля. Это вращательное движение называют прецессией, а его частоту - резонансной частотой.
Большинство протонов ориентировано параллельно внешнему магнитному полю магнита ("параллельные протоны"). Остальные прецессируют антипараллельно внешнему магнитному полю ("антипараллельные протоны"). В результате ткани пациента намагничиваются, и их магнетизм ориентируется точно параллельно внешнему магнитному полю. Величина магнетизма определяется избытком параллельных протонов. Избыток пропорционален силе внешнего магнитного поля, но всегда он крайне мал (порядка 1-10 протонов на 1 миллион). Магнетизм также пропорционален числу протонов в единице объема ткани, т.е. плотности протонов. Огромное число (примерно 1022 в мл воды) содержащихся в большинстве тканей ядер водорода обусловливает магнетизм, достаточный для того, чтобы индуцировать электрический ток в воспринимающей катушке. Но обязательным условием индуцирования тока в катушке является изменение силы магнитного поля. Для этого необходимы радиоволны. При пропускании через тело пациента коротких электромагнитных радиочастотных импульсов магнитные моменты всех протонов разворачиваются на 90º, но только в том случае, если частота радиоволн равна резонансной частоте протонов. Это явление и называют магнитным резонансом (резонанс - синхронные колебания).
Воспринимающая катушка расположена вне пациента. Магнетизм тканей индуцирует в катушке электрический ток, и этот ток называют МР-сигналом. Ткани с большими магнитными векторами индуцируют сильные сигналы и выглядят на изображении яркими - гипертинтенсивными, а ткани с малыми магнитными векторами индуцируют слабые сигналы и на изображении выглядят темными – гипоинтенсивными.
Как было сказано ранее, контраст на МР-изображениях определяется различиями в магнитных свойствах тканей. Величина магнитного вектора, прежде всего, определяется плотностью протонов. Объекты с малым количеством протонов, например, воздух, индуцируют очень слабый МР-сигнал и представляются на изображении темными. Вода и другие жидкости должны быть яркими на МР-изображениях как имеющие очень высокую плотность протонов. Однако, в зависимости от режима, используемого для получения МР-изображения, жидкости могут давать как яркие, так и темные изображения. Причина этого в том, что контрастность изображения определяется не только плотностью протонов. Определенную роль играют и другие параметры; два наиболее важных из них - Т1 и Т2.
Для реконструкции изображения необходимо несколько МР-сигналов, т.е. через тело пациента должно быть передано несколько радиочастотных импульсов. В промежутке между подачей импульсов протоны подвергаются двум различным процессам релаксации - Т1 и Т2. Быстрое затухание индуцированного сигнала - частично результат Т2-релаксации. Релаксация - это последствие постепенного исчезновения намагниченности. Жидкости и подобные жидкостям ткани обычно имеют длительное время Т2, а твердые ткани и вещества - короткое время Т2. Чем длиннее Т2, тем ярче (светлее) выглядит ткань, т.е. дает более интенсивный сигнал. МР-изображения, в которых контрастность преимущественно определяется различиями в Т2, называют Т2-взвешенными изображениями.
T1-релаксация - более медленный по сравнению с Т2-релаксацией процесс, заключающийся в постепенном выстраивании отдельных протонов вдоль направления магнитного поля. Таким образом восстанавливается предшествующее радиочастотноному импульсу состояние. Величина Т1 в значительной мере зависит от размера молекул и их мобильности. Как правило, Т1 минимально для тканей с молекулами среднего размера и средней мобильности, например, для жировой ткани. Меньшие, более мобильные молекулы (как в жидкости) и большие, менее мобильные молекулы (как в твердых телах) имеют более высокое значение Т1.
Ткани с минимальным Т1 будут индуцировать наиболее сильные МР-сигналы (например, жировая ткань). Таким образом, эти ткани будут на изображении яркими. Ткани с максимальным Т1 будут, соответственно, индуцировать наиболее слабые сигналы и будут темными. МР-изображения, в которых контрастность преимущественно определяется различиями в Т1, называют Т1-взвешенными изображениями.
Различия в силе МР-сигналов, полученных от различных тканей сразу после воздействия радиочастотного импульса, отражают различия в плотности протонов. На изображениях, взвешенных по протонной плотности, ткани с максимальной плотностью протонов индуцируют наиболее сильный МР-сигнал и выглядят самыми яркими.
Таким образом, в МРТ существует значительно больше возможностей для изменения контрастности изображений, чем в альтернативных методиках – таких, как компьютерная томография и сонография.
Как уже упоминалось, радиочастотные импульсы индуцируют МР-сигналы только в том случае, если частота импульсов точно соответствует резонансной частоте протонов. Данный факт позволяет получать МР-сигналы из выбранного заранее тонкого слоя тканей. Специальные катушки создают небольшие дополнительные поля таким образом, что сила магнитного поля линейно увеличивается в одном направлении. Резонансная частота протонов пропорциональна силе магнитного поля, поэтому она также будет увеличиваться линейно в этом же направлении. Подавая радиочастотные импульсы с установленным заранее узким диапазоном частот, можно записывать МР-сигналы только от тонкого слоя ткани, диапазон резонансных частот которого соответствует диапазону частот радиоимпульсов.
В МР-томографии интенсивность сигнала от неподвижной крови определяется выбранной "взвешенностью" изображения (на практике неподвижная кровь в большинстве случаев визуализируется яркой). В отличие от нее циркулирующая кровь практически не генерирует МР-сигнал, являясь, таким образом, эффективным «негативным» контрастным средством. Просветы сосудов и камеры сердца отображаются темными и четко отграничиваются от окружающих их более ярких неподвижных тканей.
Существуют, однако, специальные методики МРТ, позволяющие отобразить циркулирующую кровь яркой, а неподвижные ткани - темными. Они используются в МР-ангиографии (МРА).
При МРТ широко используются контрастные средства. Все они обладают магнитными свойствами и изменяют интенсивность изображения тканей, в которых они находятся, укорачивая релаксацию (Т1 и/или Т2) окружающих их протонов. Наиболее часто используемые контрастные средства содержат парамагнитный ион металла гадолиния (Gd3+), связанный с молекулой-носителем. Эти контрастные средства вводятся внутривенно и распределяются в организме подобно водорастворимым рентгенконтрастным средствам.
4.2. Магнитно-резонансная спектроскопия
МР-установка с силой магнитного поля не менее 1,5 Тл позволяет проводить магнитно-резонансную спектроскопию (МРС) in vivo. МРС основывается на том факте, что находящиеся в магнитном поле атомные ядра и молекулы вызывают локальные изменения в силе поля. Ядра атомов одного и того же типа (например, водорода) имеют резонансные частоты, слегка варьирующие в зависимости от молекулярного расположения ядер. Индуцируемый после воздействия радиочастотного импульса МР-сигнал будет содержать эти частоты. В результате частотного анализа сложного МР-сигнала создается частотный спектр, т.е. амплитудно-частотная характеристика, показывающая имеющиеся в нем частоты и соответствующие им амплитуды. Такой частотный спектр может предоставить информацию о наличии и относительной концентрации различных молекул.
В МРС могут использоваться несколько видов ядер, но два наиболее часто исследуемых - это ядра водорода (1Н) и фосфора (31Р). Возможна комбинация МР-томографии и МР-спектроскопии. МРС in vivo позволяет получать информацию о важных метаболических процессах в тканях, но этот метод до сих пор еще далек от повседневного применения в клинической практике.
5. Общие принципы выбора оптимального лучевого метода исследования
Цель изучения данного раздела соотвествует его названию - научиться трактовать общие принципы выбора оптимального лучевого метода исследования.
Как показано в предыдущих разделах, существует четыре группы лучевых методов исследования – рентгенологические, ультразвуковые, радионуклидные и магнитно-резонансные. Для эффективного использования их в диагностике различных заболеваний врачу-лечебнику необходимо уметь выбрать из этого множества методов оптимальный для конкретной клинической ситуации. При этом следует руководствоваться такими критериями, как:
1) информативность метода;
2) биологическое действие излучений, применяемых при этом методе;
3) доступность и экономичность метода.
Информативность лучевых методов исследования, т.е. их способность обеспечить врача информацией о морфологическом и функциональном состоянии различных органов, является основным критерием выбора оптимального лучевого метода исследования и будет подробно освещена в разделах второй части нашего учебника.
Сведения о биологическом действии излучений, применяемых при том или другом лучевом методе исследования, относятся к исходному уровню знаний-умений, осваиваемых в курсе медицинской и биологической физики. Однако, учитывая важность этого критерия при назначении пациенту лучевого метода, следует подчеркнуть, что все рентгенологические и радионуклидные методы связаны с ионизирующими излучениями и соответственно вызывают ионизацию в тканях организма пациента. При правильном выполнении этих методов и соблюдении принципов радиационной безопасности они не представляют угрозы здоровью и жизни человека, т.к. все обусловленные ими изменения являются обратимыми. В то же время необоснованно частое их применение может привести к увеличению суммарной дозы облучения, полученной пациентом, возрастанию риска возникновения опухолей и развитию в его организме местных и общих лучевых реакций, о которых вы подробно узнаете из курсов лучевой терапии и радиационной гигиены.
Основным биологическим эффектом при проведении ультразвуковых исследований и магнитно-резонансной томографии является нагревание. Более выражен этот эффект при МРТ. Поэтому первые три месяца беременности некоторыми авторами расцениваются как абсолютное противопоказание для МРТ из-за риска перегревания плода. Еще одним абсолютным противопоказанием к применению этого метода является наличие ферромагнитного объекта, перемещение которого может быть опасным для пациента. Наиболее важными являются внутричерепные ферромагнитные клипсы на сосудах и внутриглазные ферромагнитные инородные тела. Наибольшая связанная с ними потенциальная опасность - кровотечение. Наличие кардиостимуляторов также является абсолютным противопоказанием для МРТ. На функционирование этих приборов может повлиять магнитное поле, и, более того, в их электродах могут индуцироваться электрические токи, способные нагреть эндокард.
Третий критерий выбора оптимального метода исследования – доступность и экономичность – явлется менее важным, чем первые два. Однако, направляя пациента на обследование, любой врач должен помнить, что начинать следует с более доступных, распространенных и менее дорогих методов. Соблюдение этого принципа, прежде всего, - в интересах пациента, которому диагноз будет установлен в более короткий срок.
Таким образом, при выборе оптимального лучевого метода исследования врач должен, главным образом, руководствоваться его информативностью, а из нескольких методов, близких по информативности, назначить более доступный и обладающий меньшим воздействием на организм пациента.
| Создан 21 дек 2006 | |||||||||