Компьютерная томография в неврологии

КТ — метод диагностики, основанный на рентгеновском излучении. Движение рентгеновской трубки томографа происходит по окружности, в центре которой расположен исследуемый объект. В отличие от нелинейной томографии, где рентгеновское излучение освещает весь объект, в КТ коллимированный пучок рентгеновских лучей проходит лишь через его тонкий слой. Изображения поперечных сечений головного мозга представлены в цифровом виде.

Первые послойные сечения объекта (фантома) были построены в 1963 г. физиком А. Cormak, а первое устройство для рентгенологических исследований головы представили G. Hounsfild и J. Ambrose в 1 970 г. на ежегодном конгрессе Британского института рентгенологии. Первый компьютерный томограф — аппарат «EMI-scaner», дававший цифровое изображение поперечного сечения головы, был построен в Англии в 1972 г. В 1973 г. G. Hounsfild опубликовал подробное описание своей «компьютерной системы поперечного сканирования (аксиальной томографии). Эту дату можно считать началом эры рентгеновской КТ.

КТ — цифровой метод визуализации. Изображения поперечных сечений объекта составлены из отдельных элементов — пикселов, яркость которых в единицах Хаунсфилда вычисляют с помощью компьютера по результатам сканирования. На томограммах первого КТсканера «ЕМIscaner» были заметны отдельные пикселы и различимы лишь крупные объекты, например боковые желудочки. Уменьшение размера поля обзора при фиксированной матрице изображения привело к уменьшению размера пиксела и способствовало повышению пространственного разрешения.

На рис. 3−1 показана эволюция схемы сканирования в КТсканерах в процессе их совершенствования. Для обозначения конструктивных особенностей аппарата производители «пошаговых» КТ-сканеров использовали термин «поколение» .

В КТсканерах I и II поколений был использован трансляционно-ротационный метод сканирования, рентгеновская трубка с узким, так называемым карандашным (рис. 3−1, А) или веерным (рис. 3−1, Б), лучом и несколькими (порядка 30) детекторами. Полный оборот система трубка-детектор совершала примерно за 5 (см. рис. 3−1, А) или 1 — 2 мин (см. рис. 3−1, Б). Такие аппараты производили в начале 80-х годов ХХ века.

В КТ последующих поколений использован ротационный тип сканирования, трубка с широким веерным пучком, 700−1320 подвижных детекторов (рис. 3−1, В) или кольцо стационарных детекторов. Время полного оборота сократилось и составило от 1 мин до нескольких секунд (рис. 3−1, Г) .

Сканеры последних поколений (после 2000 г.) имеют очень высокое быстродействие, достигаемое за счёт применения новейших технологий: питание трубки за счёт технологии «скользящего кольца», импульсный режим излучения трубки, динамический фокус, матрицы твердотельных полупроводниковых детекторов (100% чувствительность), мощные компьютеры. Существуют системы с несколькими рентгеновскими трубками.

А, Б — КТ-сканеры I и II поколений, трансляционно-ротационный метод сканирования, время полного оборота трубки от 5 до 1, 5 мин. А, В, С, D — положение рентгеновской трубки; В, Г — ротационный тип сканирования, трубки с широким веерным пучком, 700−2000 подвижных или неподвижных детекторов, время полного оборота от 1 мин до нескольких секунд.

В настоящее время современные томографы представляют собой аппараты со спиральным типом сканирования, поэтому принято выделять сканеры с разным количеством «спиралей» (1, 2, 4, 6, 16, 32, 64, 1 28, 256, 320).

КТ совершила революционные изменения в нейрорентгенологии, сделав возможным разграничение близких по плотности нормальных и патологических тканей паренхимы мозга (плотностное разрешение). Этот метод стали называть самым важным изобретением со времени открытия Рентгеном Хлучей.

В настоящее время КТ используют во всех областях нейрорентгенологии: от получения простых анатомических изображений до вычисления сложных функциональных параметров, например локального мозгового кровотока. Этот метод успешно конкурирует с МРТ, причём это стало особенно заметно с появлением мультиспирального режима сканирования.

Спиральная и мультиспиральная КТ. В спиральном режиме сканирования к непрерывному вращению рентгеновской трубки добавлено синхронное движение стола. Фокус рентгеновской трубки движется по круговой траектории относительно изоцентра апертуры штатива, а относительно пациента траектория его движения представляет винтовую линию, или спираль, что и дало этому режиму сканирования название «спиральная КТ» .

В настоящее время широко применяют так называемые мультиспиральные сканеры, использующие многорядную матричную систему детекторов и регистрирующие данные одновременно для нескольких спиральных траекторий (рис. 3−2). Переход от сканера с одним рядом детекторов и периодом вращения трубки 1 с к сканеру с 4-рядной системой детекторов и периодом вращения трубки 0,5 с дал возможность потенциально увеличить эффективность использования рентгеновского излучения при сканировании в восемь раз. Эффективность сканирования 16-спирального сканера по сравнению с обычной КТ возрастает в 38 раз. В настоящее время ведущими фирмами-производителями томографов разработаны 8 —, 10- и 16-спиральные сканеры. На ежегодном съезде Североамериканского общества рентгенологов в 2007 г. были представлены 256- и 320-спиральные КТсканеры с возможностью одномоментного исследования области в 16 см за один оборот рентгеновской трубки. Поскольку за время сканирования мультиспиральный сканер регистрирует «сырые» данные для некоторой области (объёма) тела пациента, эти аппараты стали называть объёмными КТсканерами.

Основное преимущество мультиспиральной КТ — высокое разрешение (тонкие срезы) и высокая скорость сканирования. Важный момент — снижение дозы облучения пациента, которого достигают, уменьшая силу анодного тока трубки и сокращая время экспозиции. При исследованиях позвоночника мультиспиральные КТ-сканеры используют специальные программы снижения эффективной дозы.

В настоящее время КТ (послойная и объёмная) — один из наиболее широко распространённых методов визуализации патологических процессов в нейрорентгенологии. КТ применяют при обзорных исследованиях покровных тканей, костей черепа и позвонков, желудочков мозга и субарахноидальных пространств, паренхимы головного и спинного мозга. Все структуры на КТсрезах имеют реальные размеры. Высокое быстродействие позволяет обследовать тяжёлых больных.

С быстротой получения КТизображений при высоком качестве и разрешении в настоящее время не может соперничать ни один метод визуализации, даже сверхбыстрое МР-сканирование. Использование внутривенного контрастного усиления при КТобследовании пациентов с подозрением на объёмный процесс мозга — неотъемлемая часть протокола, существенно повышающая чувствительность метода при идентификации различных поражений.

Спиральная КТ полностью заменила линейную томографию и успешно конкурирует с субтракционной ангиографией в выявлении сосудистой патологии, например мешотчатых аневризм. Метод спирального сканирования воплощён в миниатюрных интраоперационных спиральных КТсканерах для немедленной внутриоперационной оценки состояния операционной раны (например, для исключения гематомы) или остатков опухоли. Такие аппараты легко перемещать, они обладают минимальным рентгеновским воздействием на медицинский персонал.

КТ-миелоцистернография — метод, сочетающий возможности КТ и миелографии. Его относят к инвазивным методам получения изображений, так как необходимо введение контрастного вещества в субарахноидальное пространство. в отличие от рентгеновской миелографии при КТмиелографии требуется меньшее количество контрастного вещества. В настоящее время КТмиелографию используют в стационарных условиях, чтобы определять проходимость ликворных пространств спинного и головного мозга, окклюзирующие процессы, различные типы назальной ликвореи, диагностировать кистозные процессы интракраниальной и позвоночно-паравертебральной локализации.

КТ-ангиография. В отличие от катетеризационной субтракционной церебральной ангиографии КТангиографию сосудов головы и шеи можно проводить в амбулаторных условиях, так как контрастное усиление обеспечивают через кубитальную вену. Высокое разрешение спиральной КТ позволяет проводить построение объёмных (3D) моделей сосудистой системы (рис. 3−3). По мере совершенствования аппаратуры скорость исследования постоянно сокращается. Так, время регистрации данных при КТангиографии сосудов шеи и головного мозга на 6-спиральном сканере занимает от 30 до 50 с, а на 16-спиральном — 15−20 с. В настоящее время это исследование, включая 3D-обработку, проводят практически в реальном времени.

Создание цифрового метода КТ помогло найти пути использования магнитнорезонансных сигналов для визуализации сечений головного мозга, Т. е. способствовало созданию МРТ. В своей Нобелевской лекции G. Ноuпsfi1d рассмотрел перспективу использования для томографии физического явления ядерного магнитного резонанса. Он отметил, что новый диагностический метод, возможно, будет обладать ещё более высокой тканевой контрастностью, чем КТ [Hounsfi1d G., 1979].