5.3.1.3.Третье направление кт - позитронная эмиссионная томография (пэт)

ПЭТ - радионуклидный томографический метод исследования внутренних органов человека. Информационным лучом здесь является радиоактивное излучение человека под действием введенных радиофарм препаратов (РФП) с малым периодом полураспада: ¹¹С-углерод (период полураспада – Т_1/2 = 20,4 мин), ¹³N-азот (Т_1/2 =10 мин.), ¹⁵O-кислород (Т_1/2 =2,03 мин.), ¹⁸F-фтор (Т_1/2 =110 мин). После этого человек становится источником излучения, т.е. информации. Метод основан на регистрации пары гамма-квантов, возникающих при аннигиляции электронов и позитронов. При аннигиляции пара позитрон-электрон исчезает, образуя два γ-кванта, разлетающихся в строго противоположных направлениях. Каждый из этих квантов имеет энергию 511 кЭв. Эти два кванта регистрируются двумя противоположно расположенными датчиками, которые размещены в несколько рядов кольцом диаметром 45-65 см. Принятое высокочастотное электромагнитное излучение (γ-кванты) преобразуется в цифровой код, а дальше обрабатывается на ПК.

Чувствительность ПЭТ выше, чем компьютерных рентгеновских и магнитно-резонансных томографов. С помощью ПЭТ удается констатировать изменение затрат глюкозы, меченной ¹¹С в «глазном центре» головного мозга при открывании глаз. Поэтому ПЭТ используют при исследованиях тончайших метаболических процессов в мозге, вплоть до умственных. Позитронно-активные радионуклиды очень быстро распадаются. И вдобавок все они циклотронного происхождения. Поэтому, ПЭТ возможна только в радиологическом центре, связанном с циклотроном, радиофармацевтической лабораторией.

5.3.2. Ультразвуковое исследование.

У ЗИ – довольно известный и широко применяемый метод диагностики. Информационным лучом является ультразвуковая волна (УЗВ), отраженная от границы раздела двух разных по плотности сред. Ультразвуком называются высокочастотные звуковые волны с частотой свыше 20 Кгц. В медицине применяются частоты в диапазоне 2-10 Мгц. Особенностью ультразвуковых волн является способность отражаться от границ сред, отличающихся друг от друга по плотности. Пучок УЗВ направляется на обследуемый участок, предварительно смоченный гелем для уменьшения воздушной щели между датчиком и поверхностью кожи и, значит, для уменьшения потери энергии ультразвукового потока. Отраженные ультразвуковые волны улавливаются датчиком аппарата. Датчик является высокотехнологическим прибором, способным как генерировать, так и принимать УЗ-волны. После усиления УЗВ и превращения их в электрические сигналы информация оцифровывается с помощью АЦП и направляется в память компьютера. Компьютер с помощью программного обеспечения обрабатывает оцифрованную информацию и выдает на экран двухмерную реконструкцию изображения всех тканей, через которые прошли ультразвуковые волны. Ультразвуковое исследование является методом медицинской визуализации, который начал применяться более 40 лет томуназад. В настоящее время медицина уже не представляет свое существование без данного метода диагностики.

Области применения ультразвука в медицине чрезвычайно широкие. В диагностических целях его используют для выявления заболеваний органов брюшной полости и почек, органов малого таза, щитовидной железы, молочных желез, лимфатической системы, сердца, сосудов, в акушерской и педиатрической практике. В абдоминальной практике УЗИ позволяют визуализировать и характеризовать размеры, контуры, структуру, плотность все паренхиматозные органы (печень, селезенку, поджелудочную железу, почки), наполненные жидкостью полые органы (желчный пузырь и протоки), кровеносные сосуды, фрагменты кишечных петель, свободную жидкость в брюшной полости, увеличенные лимфатические узлы, опухолевые конгломераты, измененный аппендикс. Разрешающая способность современных аппаратов составляет 1-2 мм. Недоступными для данного метода являются кости и органы, содержащие воздух.

Изображение принято в режиме серой шкалы (от абсолютно белых до абсолютно черных цветов). Для исследования потоков жидкости применяют искусственное выделение цветов в цветовых аппаратах Допплера (Color Doppler). Например, кровоток к датчику принято изображать красными цветами, от датчика - синими цветами, турбулентный кровоток - сине-зелено-желтыми цветами (Рис.5.7). Цветовой допплер применяется для исследования кровотока в сосудах, в эхокардиографии. В современных приборно-компьютерных системах УЗИ используются новые функциональные возможности: автоматическое вычисление объема структур сложной формы, получение объемных (3D) изображений (Рис.5.8) в режиме серой шкалы, и цветного допплера, получение любого среза в каждой из 3-х проекций

Рис.5.7 Рис.5.8

К основным преимуществам УЗИ относят:

• универсальность, информативность;

• мобильность, скорость выполнения

• неинвазивный характер метода;

• отсутствие лучевой нагрузки .

Метод ультразвукового исследования простой, доступный и совсем безопасный. Он не имеет ничего общего с рентгеновским излучением. Именно поэтому УЗИ широко применяются в акушерстве − такое исследование проходят все будущие мамы. Но медики считают, что раз в год его должен проходить каждый человек. Ведь очевидно, чем раньше обнаруживается болезнь, тем легче и быстрее она подвергается лечению.

УЗИ осуществляется в режиме реального времени. Это позволяет прослеживать, как изменяется изображение той или другой детали в зависимости от проекции, и быстро переходить от одной изображаемой плоскости к другой.

Ограничения УЗИ: ослабление УЗ-луча с нарастающей толщиной тканей, результаты УЗИ зависят от опыта врача намного больше, чем при других методах.

Коротко о главном.

• Медицинские компьютерные системы визуализации − это приборно-компьютерные системы, предназначенные для обследования внутренних органов и их структур с выводом изображения на экран. Сбор информации осуществляют информационные лучи − волновые процессы разной физической природы, используемые в качестве информации, поступающей от человека.

• Компьютерная томография (КТ) - принципиально новый и универсальный метод послойного исследования тонких слоев тканей. С ее помощью можно изучать все части тела, все органы, судить о положении, форме, величине, состоянии поверхности и структуре органа, определять ряд функций, в том числе кровоток в органе, а также измерять плотность любого участка тканей. В зависимости от природы информационных лучей КТ разделяют на такие направления:

• рентгеновская компьютерная томография (КТ, РКТ)

• томография с использованием электромагнитных полей (магнитно-резонансная (МРТ)

• томография с использованием электромагнитного излучения (позитронно-эмиссионная) (ПЭТ).

• Улучшенные модели КТ принято систематизировать по поколениям (от первого до четвертого).

• Термин «Компьютерная томография» сегодня применяется к различным сканирующим компьютерным томографическим методам исследования, а не только к рентгеновской компьютерной томографии, положившей начало описываемым методикам.

• Рентгеновская компьютерная томография (КТ, РКТ) основана на обработке зафиксированного информационного рентгеновского сигнала при прохождении его через обследуемый участок и дальнейшую компьютерную обработку. В основе формирования изображения лежит Шкала Хаусфилда, показывающая зависимость плотности биологических тканей от их способности ослаблять (поглощать) рентгеновские лучи.

• 32- и 64-слойные мультиспиральные томографы − аппараты третьего поколения, где применяются до нескольких тысяч, расположенных в несколько рядов, твердотельных датчиков. КТ несет лучевую нагрузку (рентгеновское излучение) и применение КТ-исследования без достаточных на то оснований (показаний) нежелательно. Именно, ввиду лучевой нагрузки длина области сканирования тела пациента должна быть ограниченной, не превышать 20-25 см.

• Томография с использованием электромагнитных полей (магнитно-резонансная − МРТ). Источник информационных лучей − человек, который излучает электромагнитное резонансное излучение. Большинство современных МР-томографов «настроены» на регистрацию радиосигналов ядер водорода, находящихся в тканевой жидкости или жировой ткани. Поэтому МР-томограмма представляет собой картину пространственного распределения молекул, содержащих атомы водорода. МРТ противопоказана пациентам, страдающих клаустрофобией; обследуемым с посторонними металлическими включениями; людям с вживленными кардиостимуляторами. При МРТ, как и при рентгенологическом исследовании, можно применять искусственное контрастирование тканей. МР-томография − исключительно ценный исследовательский прием, абсолютно безопасный для пациента даже при многоразовых обследованиях.

Позитронная эмиссионная томография (ПЭТ) – радионуклидный томографичный метод исследования внутренних органов человека. ПЭТ используют при исследованиях тончайших метаболических процессов в мозгу, вплоть до умственных. Информационным лучом здесь является радиоактивное излучение человека под действием введенных радиофармпрепаратов (РФП) с малым периодом полураспада. Позитронно-активные радионуклиды очень быстро распадаются. Они циклотронного происхождения. Следовательно, ПЭТ возможна только в радиологическом центре, связанном с циклотроном и радиофармацевтической лабораторией.

• Ультразвуковое исследование является методом медицинской визуализации, который начал применяться более 40 лет тому. Сегодня медицина уже не представляет свое существование без данного метода диагностики. Особенностью ультразвуковых волн является способность отражаться от границ сред, отличающихся друг от друга плотностью. Отраженные ультразвуковые волны улавливаются датчиком аппарата. После усиления УЗВ и превращения их в электрические сигналы информация оцифровывается и направляется в память компьютера. Компьютер с помощью программного обеспечения обрабатывает информацию и выдает на экран двухмерную реконструкцию изображения всех тканей, сквозь которые прошли УЗВ. Метод ультразвукового исследования простой, доступный и безопасный.

Контрольные вопросы.

1. Назовите известные вам медицинские компьютерные системы визуализации.

2. Как происходит сбор информации в МПКС визуализации?

3. Почему компьютерные системы визуализации можно рассматривать как новый виток в развитии радиологии?

4. Какие информационные лучи используются в МПКС визуализации?

5. Какой современный смысл термина «Компьютерная томография»?

6. Физический принцип работы рентгеновского компьютерного томографа?

7. Назвать примеры третьего поколения КТ.

8. Какие информационные лучи используются в МРТ?

9. Каким пациентам противопоказано исследование на МРТ?

10. Какие информационные лучи используются в ПЭТ?

11. Какой из трех методов КТ наиболее безвреден для человека?

12. Назвать поэтапно процесс обработки информации при УЗИ?

13. Назвать области применения УЗИ.