Рентгеновская компьютерная томография - принципы и методы лучевой диагностики
Принципы рентгеновской компьютерной томографии
Изобретение Годфри Хаунсфилдом в начале семидесятых годов компьютерной томографии (КТ) было воспринято многими как самый крупный шаг вперед в радиологии с момента открытия рентгеновских лучей. Хаунсфилду, вместе с Алленом Кормаком, за его достижение в 1970 году была присуждена Нобелевская премия.
Физические принципы
В процессе прохождения через ткани рентгеновские лучи ослабляются, частично из-за поглощения энергии, частично из-за рассеивания. Ослабление можно описать следующим уравнением:
1=1ое-нд(1),
где 1 - интенсивность пропущенного излучения (т.е. излучения на выходе из ткани), 1о - интенсивность падающего излучения (на ходе в ткани), н - так называемый коэффициент полного линейного ослабления для ткани, д - это расстояние, пройденное излучением через ткань (толщина ткани). Коэффициент ослабления обусловлен атомным номером и электронной плотностью ткани. Чем выше атомное число и плотность электронов, тем выше коэффициент ослабления.
При КТ трубка испускает тонкий, коллимированный, веерообразный пучок рентгеновских лучей, перпендикулярный длинной оси тела. Этот пучок может быть достаточно широким и охватывать весь диаметр тела. Пропускаемый через пациента пучок рентгеновских лучей фиксируется не пленкой, а системой специальных детекторов. Рентгеновские фотоны генерируют в детекторах электрические сигналы. Чем сильнее интенсивность достигшего детектора первичного луча, тем сильнее электрический сигнал.
Исследуемый срез ткани можно представить разделенным на набор равных по объему элементов, так называемых вокселов. Для расчета поглощения каждым вокселом рентгеновских лучей необходимо измерить в нескольких проекциях регистрируемой каждым детектором ослабление. Это реализуется одновременным вращением в процессе экспозиции рентгеновской трубки и массива детекторов в плоскости среза. В плоском изображении среза ткани (КТ-томограмма) каждый воксел представляется плоскостным элементом (пикселом), а размер и расположение пиксела определяется размером и расположением воксела в плоскости сканирования. Результат сканирования выводится на монитор, где каждому пикселу присваивается определенное значение оттенка серой шкалы или яркости в зависимости от ослабления в соответствующим вокселе. Пикселы, отображающие сильно ослабляющие вокселы (например, кость) - яркие, а пикселы, отображающие слабо ослабляющие вокселы (например, жировая ткань) - относительно темные.
КТ позволяет достаточно просто измерить ослабление в ткани, и эти измерения могут иметь определенное значение для диагностики. Ослаблению обычно присваивается числовое значение: число ослабления, или КТ-число. Значение устанавливается по условной линейной шкале с
диапазоном для современных КТ примерно от -1000 до +3000. Единицу измерения КТ-ослабления называют единицей Хаунсфилда. КТ калибруется таким образом, чтобы значение ослабления воды равнялось 0, а воздуха 1000.
Недавно появившаяся новая концепция сканирования, названная спиральной КТ, значительно увеличила эффективность в плане скорости исследования выбранной анатомической области. В процессе исследования стол постоянно и линейно движется через первичный веерообразный луч с одновременным постоянным вращением трубки и массива детекторов.
