Применение рентгеновского излучения

Лучевая диагностика включает в себя методы, основанные на получении изображений, связанных с использованием различного излучения — проходящего через изучаемый объект, излучаемого им или отраженного от него.

Регистрация изображений может осуществляться в аналоговом режиме непосредственно (без компьютерной обработки) и в цифровом режиме (с так называемой цифровой компьютерной обработкой) на дисковых, бумажных и пленочных носителях.

К основным видам лучевой диагностики относятся:

¦ рентгенодиагностика:

• — базовая рентгенодиагностика;
• — компьютерная томография;
• — магнитно-резонансная томография;

¦ ультразвуковая диагностика;

¦ радионуклидная диагностика.

Базовая рентгенодиагностика включает в себя рентгеноскопию (рентгенотелевизионное просвечивание на аппаратах, оснащенных усилителями рентгеновского изображения — УРИ), флюорографию, рентгенографию и линейную томографию, а также специальные приемы и методики с их применением.

Ультразвуковая диагностика Физической основой данного метода является получение компьютерной картины от отраженного органами и тканями ультразвукового сигнала. Излучателем и воспринимающей системой (одновременно) служат специальные датчики, работающие на разной частоте ультразвукового сигнала (в диапазоне 2−10 МГц).

Радионуклидная диагностика (РНД) — группа методов, основанная на регистрации изображений от объектов, излучающих гамма-лучи (хорошо проникающих через ткани). Для того, чтобы человеческий организм стал источником излучения, в него вводятся радиофармацевтические препараты (РФП), содержащие в своем составе радионуклиды.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) традиционно входит в перечень методов рентгенодиагностики, хотя и основана на других физических принципах. Это связано с тем, что для работы на MP-томографе необходима подготовка по программам обучения врача-рентгенолога и специалиста прежде всего по КТ, а только уж потом по МРТ. Внешнее родство методов связано с особенностями получаемых изображений, сходных с КТ. Устаревшее название данного метода — ядерно-магнитная томография (ЯМР) — в современной научной литературе не употребляется. Отдельный вид исследований — МРТ-спектроскопия — используется только в условиях крупных научно-исследовательских учреждений. Физическая основа метода — регистрация радиоволн, излучаемых намагниченными атомами водорода после воздействия на них внешнего радиоволнового сигнала, и компьютерная обработка данных. Контрастность тканей на МРТ отражает особенности ядерных структур вещества. Одна и та же ткань может на одной МРТ получиться темной, на другой — светлой, что зависит от выбора формы облучающего сигнала или импульсной последовательности.

Напряженность («мощность») магнитного поля, создаваемого тем или иным аппаратом, определяет его основные технико-диагностические возможности: чем напряженность выше, тем шире возможности. Наиболее распространены МР-томографы с напряженностью 0,23−0,5−1,0 Тл. В высокоспециализированных научных центрах встречаются установки с мощностью 1,5−2,0−3,0 Тл. Основными компонентами любого MP-томографа являются: магнит (постоянный, электрический резистивный или сверхпроводящий — создает постоянное магнитное поле, в которое помещают пациента); градиентные катушки (создают слабое переменное градиентное магнитное поле в центральной части постоянного поля — для выбора области исследования); радиочастотные катушки (передающие и приемные); компьютер (управление работой градиентных и радиочастотных катушек, регистрация сигналов, обработка данных, реконструкция томограмм).

Технически МРТ позволяют выстраивать диагностическую картину практически в любой плоскости, в том числе и самой причудливой формы. Алгоритм исследования предусматривает построение поперечных (аксиальных) срезов, как при КТ, с дополнительными изображениями во фронтальной, сагиттальной и косых плоскостях.

Метод ядерного магнитного резонанса позволяет изучать организм человека на основе насыщенности тканей организма водородом и особенностей их магнитных свойств, связанных с нахождением в окружении разных атомов и молекул. Ядро водорода состоит из одного протона, который имеет магнитный момент (спин) и меняет свою пространственную ориентацию в мощном магнитном поле, а также при воздействии дополнительных полей, называемых градиентными, и внешних радиочастотных импульсов, подаваемых на специфической для протона при данном магнитном поле резонансной частоте. На основе параметров протона (спинов) и их векторном направлении, которые могут находиться только в двух противоположных фазах, а также их привязанности к магнитному моменту протона можно установить, в каких именно тканях находится тот или иной атом водорода.

Если поместить протон во внешнее магнитное поле, то его магнитный момент будет либо сонаправлен, либо противоположно направлен магнитному моменту поля, причём во втором случае его энергия будет выше. При воздействии на исследуемую область электромагнитным излучением определённой частоты часть протонов поменяют свой магнитный момент на противоположный, а потом вернутся в исходное положение. При этом системой сбора данных томографа регистрируется выделение энергии во время «расслабления» (релаксации) предварительно возбужденных протонов.

Компьютерная томография — это вид рентгенологического исследования. На томографе делается набор изображений-срезов. Из имеющейся серии изображений можно построить трёхмерное изображение или получить срезы, сделанные в произвольных плоскостях, отличных от плоскости исходного сканирования.

Комплекс состоит из гентри (кольца), стола пациента, консоли и рабочей станции. Внутри гентри находятся расположенные друг напротив друга рентгеновская трубка, испускающая веерообразный пучок излучения и детектор. Трубка и детектор жёстко спарены и вращаются в плоскости сканирования вокруг исследуемого объекта. Постоянно идёт испускание и улавливание рентгеновского излучения. На каждом обороте собираются данные о затухании рентгеновского излучения примерно с 1400 положений системы трубка-детектор. На основании этих данных компьютер строит изображение сканированного среза. С математической точки зрения построение изображения сводится к решению системы линейных уравнений. Так, например, для получения томограммы размером 200Ч200 пикселей система включает 40 000 уравнений. Для решения подобных систем разработаны специализированные методы, ориентированные на параллельные вычисления.

На современных томографах установлен не один ряд детекторов, а несколько. Каждый ряд детекторов позволяет получить изображение одного среза. Соответственно, если имеется 16 рядов детекторов, за один оборот трубки можно получить 16 срезов.

Одновременно со сканированием происходит постоянное поступательное движение стола, на котором расположен пациент. То есть система «трубка-детектор» вращается, получаемые данные используются компьютером для построения изображения среза, а пациент движется относительно плоскости сканирования, что даёт развертку по оси пациента, то есть серию срезов с заданной толщиной.

При проведении КТ-исследования человеку предлагают лечь на стол томографа, принять нужное положение и задержать дыхание.

Рентгеноскопия (рентгеновское просвечивание) — метод рентгенологического исследования, при котором изображение объекта получают на светящемся (флуоресцентном) экране.

Вместо классической рентгеноскопии применяется рентгенотелевизионное просвечивание, при котором рентгеновские лучи попадают на УРИ (усилитель рентгеновского изображения), в состав последнего входит ЭОП (электронно-оптический преобразователь). Получаемое изображение выводится на экран монитора. Вывод изображения на экран монитора не требует световой адаптации исследователя, а также затемненного помещения. В дополнение, возможна дополнительная обработка изображения и его регистрация на видеопленке или памяти аппарата.

Флюорография-рентгенологическое исследование, заключающееся в фотографировании видимого изображения на флюоресцентном экране, которое образуется в результате прохождения рентгеновских лучей через тело (человека) и неравномерного поглощения органами и тканями организма.

Рентгенография-исследование внутренней структуры объектов, которые проецируются при помощи рентгеновских лучей на специальную плёнку или бумагу. 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.

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).

Томограф имеет подвижную трубку, при движении которой возникает динамическая нерезкость (размытие), а чётким остается изображение только на определенном расстоянии от поверхности кассеты с пленкой. Всё, что находится выше и ниже, «размазывается», что позволяет сделать относительно четкое изображение тканей на определённой глубине.