Tomografia komputerowa - CT scan

tomografia komputerowa
UPMCEast CTscan.jpg
Nowoczesny skaner CT
Inne nazwy tomografia komputerowa rentgenowska (RTG), tomografia komputerowa osiowa (skan CAT), tomografia komputerowa, tomografia komputerowa
ICD-10-SZT B?2
ICD-9-CM 88,38
Siatka D014057
Kod OPS-301 3–20...3–26
MedlinePlus 003330

Tomografii komputerowej lub tomografii komputerowej skanowania (dawniej znany jako komputerowej tomografii osiowej lub skan CAT ) jest medycznego obrazowania techniką stosowane w radiologii , aby uzyskać szczegółowe obrazy ciała nieinwazyjnie dla diagnostycznych celów. Personel wykonujący tomografię komputerową nazywa się radiologami lub technologami radiologii.

Skanery CT wykorzystują obrotową lampę rentgenowską i rząd detektorów umieszczonych w gantry do pomiaru tłumienia promieniowania rentgenowskiego przez różne tkanki wewnątrz ciała. Wielokrotne pomiary rentgenowskie wykonane pod różnymi kątami są następnie przetwarzane na komputerze przy użyciu algorytmów rekonstrukcji w celu wytworzenia obrazów tomograficznych (przekrojowych) (wirtualnych „plastrów”) ciała. Stosowanie promieniowania jonizującego czasami ogranicza jego stosowanie ze względu na jego niekorzystne skutki. Jednak CT można stosować u pacjentów z metalowymi implantami lub rozrusznikami serca, u których MRI jest przeciwwskazane .

Od czasu powstania w latach 70. CT udowodniła, że ​​jest wszechstronną techniką obrazowania. Chociaż tomografia komputerowa jest najbardziej rozpowszechniona w medycynie diagnostycznej , może być również wykorzystywana do tworzenia obrazów obiektów nieożywionych. Nagroda Nobla z 1979 r. w dziedzinie fizjologii lub medycyny została przyznana wspólnie południowoafrykańskiemu fizykowi Allanowi M. Cormackowi i brytyjskiemu inżynierowi elektrykowi Godfreyowi N. Hounsfieldowi „za rozwój tomografii komputerowej”.

Rodzaje

Spirala CT

Rysowanie wiązki wachlarzowej CT i pacjenta w systemie obrazowania CT

Spinning tube, powszechnie nazywany spiralnym CT lub helikalnym CT, to technika obrazowania, w której cała lampa rentgenowska jest wirowana wokół centralnej osi skanowanego obszaru. Są to dominujące typy skanerów na rynku, ponieważ są produkowane dłużej i oferują niższy koszt produkcji i zakupu. Głównym ograniczeniem tego typu tomografii komputerowej jest wielkość i bezwładność sprzętu (zespół lampy rentgenowskiej i układ detektorów po przeciwnej stronie koła), co ogranicza prędkość, z jaką sprzęt może się obracać. Niektóre projekty wykorzystują dwa źródła promieniowania rentgenowskiego i układy detektorów przesunięte pod kątem, jako technikę poprawiającą rozdzielczość czasową.

Tomografia wiązką elektronów

Tomografia wiązką elektronów (EBT) to specyficzna forma tomografii komputerowej, w której skonstruowana jest na tyle duża lampa rentgenowska, że ​​tylko droga elektronów , przemieszczających się między katodą a anodą lampy rentgenowskiej, jest wirowana za pomocą cewek odchylających . Ten typ miał dużą zaletę, ponieważ prędkości przemiatania mogą być znacznie większe, co pozwala na mniej rozmyte obrazowanie poruszających się struktur, takich jak serce i tętnice. Wyprodukowano mniej skanerów tej konstrukcji w porównaniu z typami wirujących lamp, głównie ze względu na wyższy koszt związany z budową znacznie większej lampy rentgenowskiej i układu detektorów oraz ograniczone pokrycie anatomiczne.

Obrazowanie perfuzji TK

Obrazowanie perfuzji TK to specyficzna forma CT służąca do oceny przepływu przez naczynia krwionośne podczas wstrzykiwania środka kontrastowego . Przepływ krwi, czas przejścia krwi i objętość krwi narządowej można obliczyć z rozsądną czułością i swoistością . Ten rodzaj tomografii komputerowej może być stosowany w sercu , chociaż czułość i swoistość w wykrywaniu nieprawidłowości są nadal niższe niż w przypadku innych form tomografii komputerowej. Może to być również stosowane w mózgu , gdzie obrazowanie perfuzji CT może często wykryć słabą perfuzję mózgu na długo przed wykryciem jej za pomocą konwencjonalnego spiralnego skanu CT. Jest to lepsze do diagnozy udaru niż inne typy CT.

Zastosowanie medyczne

Od czasu wprowadzenia w latach 70. CT stała się ważnym narzędziem w obrazowaniu medycznym, uzupełniającym zdjęcia rentgenowskie i ultrasonografię medyczną . Ostatnio był stosowany w medycynie prewencyjnej lub badaniach przesiewowych w kierunku chorób, na przykład kolonografia CT dla osób z wysokim ryzykiem raka okrężnicy lub skany pełnego ruchu serca dla osób z wysokim ryzykiem chorób serca. Kilka instytucji oferuje skanowanie całego ciała dla populacji ogólnej, chociaż praktyka ta jest sprzeczna z radami i oficjalnym stanowiskiem wielu organizacji zawodowych w tej dziedzinie, głównie ze względu na zastosowaną dawkę promieniowania .

W ciągu ostatnich dwóch dekad w wielu krajach znacznie wzrosło wykorzystanie tomografii komputerowej. Szacuje się, że w 2007 roku w Stanach Zjednoczonych wykonano 72 miliony skanów, a w 2015 roku ponad 80 milionów.

Głowa

Tomografia komputerowa mózgu człowieka od podstawy czaszki do góry. Podjęte z dożylnym środkiem kontrastowym.

Tomografia komputerowa głowy jest zwykle wykorzystywana do wykrywania zawału ( udar ), guzów , zwapnień , krwotoków i urazów kości . Spośród powyższych, struktury hipodensyjne (ciemne) mogą wskazywać na obrzęk i zawał, struktury nadmiernie gęste (jasne) wskazują na zwapnienia, a krwotoki i urazy kości mogą być postrzegane jako dysjunkcja w okienkach kostnych. Nowotwory można wykryć na podstawie obrzęku i zniekształceń anatomicznych, które powodują, lub otaczającego obrzęku. Tomografia komputerowa głowy jest również stosowana w chirurgii stereotaktycznej pod kontrolą CT i radiochirurgii w leczeniu guzów wewnątrzczaszkowych, malformacji tętniczo-żylnych i innych schorzeń, które można leczyć chirurgicznie za pomocą urządzenia znanego jako N-localizer .

Szyja

CT z kontrastem jest na ogół wstępnym badaniem z wyboru w przypadku guzów szyi u dorosłych. Tomografia komputerowa tarczycy odgrywa ważną rolę w ocenie raka tarczycy . Tomografia komputerowa często przypadkowo wykrywa nieprawidłowości tarczycy i dlatego jest często preferowaną metodą badania nieprawidłowości tarczycy.

Płuca

Tomografia komputerowa może być wykorzystywana do wykrywania zarówno ostrych, jak i przewlekłych zmian w miąższu płuc , tkance płuc . Jest to szczególnie istotne, ponieważ normalne dwuwymiarowe zdjęcia rentgenowskie nie wykazują takich defektów. Stosuje się różne techniki, w zależności od podejrzenia nieprawidłowości. Do oceny przewlekłych procesów śródmiąższowych, takich jak rozedma i zwłóknienie , stosuje się cienkie skrawki z rekonstrukcjami o wysokiej częstotliwości przestrzennej; często skany są wykonywane zarówno przy wdechu, jak i wydechu. Ta specjalna technika nazywana jest tomografią komputerową o wysokiej rozdzielczości, która wytwarza próbkę płuc, a nie ciągłe obrazy.

Obrazy HRCT prawidłowej klatki piersiowej odpowiednio w płaszczyźnie osiowej , czołowej i strzałkowej .
Grubość ścianki oskrzeli (T) i średnica oskrzeli (D)

Pogrubienie ściany oskrzeli można zaobserwować w CT płuc i ogólnie (ale nie zawsze) wskazuje na zapalenie oskrzeli .

Przypadkowo znaleźć guza w przypadku braku objawów (czasami określany jako incidentaloma ) mogą budzić obawy, że może on stanowić nowotwór, zarówno łagodne lub złośliwe . Być może przestraszeni strachem pacjenci i lekarze czasami zgadzają się na intensywny harmonogram tomografii komputerowej, czasami do trzech miesięcy i poza zalecanymi wytycznymi, w celu przeprowadzenia obserwacji guzków. Jednak ustalone wytyczne zalecają, aby pacjenci bez wcześniejszej historii raka, u których guzki lite nie rozrosły się w ciągu dwóch lat, prawdopodobnie nie mieli nowotworu złośliwego. Z tego powodu, a także ponieważ żadne badania nie dostarczają dowodów potwierdzających, że intensywny nadzór daje lepsze wyniki, oraz ze względu na ryzyko związane z wykonywaniem tomografii komputerowej, pacjenci nie powinni być poddawani badaniom przesiewowym CT większym niż zalecane w ustalonych wytycznych.

Angiografia

Przykład CTPA, wykazując siodełka zator (ciemna linia pozioma), zamykając tętnic płucnych (kolor biały trójkąt)

Angiografia tomografii komputerowej (CTA) to rodzaj tomografii komputerowej z kontrastem do wizualizacji tętnic i żył w całym ciele. Obejmuje to tętnice obsługujące mózg, a także te doprowadzające krew do płuc , nerek , rąk i nóg . Przykładem tego typu badania jest angiogram płucny CT (CTPA) stosowany w diagnostyce zatorowości płucnej (PE). Wykorzystuje tomografię komputerową i środek kontrastowy na bazie jodu do uzyskania obrazu tętnic płucnych .

Sercowy

Wykonuje się tomografię komputerową serca w celu uzyskania wiedzy na temat anatomii serca lub naczyń wieńcowych. Tradycyjnie skany TK serca są wykorzystywane do wykrywania, diagnozowania lub monitorowania choroby wieńcowej . Ostatnio CT odegrała kluczową rolę w szybko rozwijającej się dziedzinie przezcewnikowych interwencji strukturalnych na serce , a dokładniej w przezcewnikowej naprawie i wymianie zastawek serca.

Główne formy tomografii komputerowej serca to:

  • Koronarografia TK (CCTA): korzystanie z CT do oceny tętnic wieńcowych na sercu . Przedmiotem otrzymuje zastrzyk dożylnie w radiocontrast , po czym serca jest skanowany za pomocą tomografu wysokiej prędkości, umożliwiając radiologów ocenić stopień zamknięcia w tętnicach wieńcowych, zazwyczaj w celu diagnozowania choroby wieńcowej.
  • Tomografia wieńcowa uwapnienia : stosowana również do oceny ciężkości choroby wieńcowej. W szczególności szuka złogów wapnia w tętnicach wieńcowych, które mogą zwężać tętnice i zwiększać ryzyko zawału serca. Typowy skan uwapnienia CT naczyń wieńcowych wykonuje się bez użycia kontrastu promieniotwórczego, ale można go również wykonać na podstawie obrazów wzmocnionych kontrastem.

Aby lepiej zwizualizować anatomię, powszechne jest przetwarzanie końcowe obrazów. Najczęściej spotykane są rekonstrukcje wielopłaszczyznowe (MPR) i renderowanie objętościowe . W przypadku bardziej złożonych anatomii i procedur, takich jak interwencje zastawek serca, na podstawie tych obrazów TK tworzona jest prawdziwa rekonstrukcja 3D lub wydruk 3D, aby uzyskać głębsze zrozumienie.

Brzuch i miednica

Tomografia komputerowa zdrowego brzucha i miednicy, odpowiednio w płaszczyźnie strzałkowej , czołowej i osiowej .

CT jest dokładną techniką diagnozowania chorób jamy brzusznej , takich jak choroba Leśniowskiego-Crohna , krwawienia z przewodu pokarmowego oraz diagnozowania i określania stopnia zaawansowania raka, a także obserwacji po leczeniu raka w celu oceny odpowiedzi. Jest powszechnie stosowany do badania ostrego bólu brzucha .

Niewzmocniona tomografia komputerowa jest dziś złotym standardem w diagnostyce kamieni moczowych. Wielkość, objętość i gęstość kamieni można oszacować i pomóc klinicystom w prowadzeniu dalszego leczenia, zwłaszcza wielkość kamieni jest ważna, ponieważ pozwala przewidzieć jej spontaniczne pasażowanie.


Szkielet osiowy i kończyny

W przypadku szkieletu osiowego i kończyn tomografia komputerowa jest często wykorzystywana do obrazowania złożonych złamań , zwłaszcza wokół stawów, ze względu na możliwość rekonstrukcji obszaru zainteresowania w wielu płaszczyznach. Złamania, urazy więzadeł i zwichnięcia można łatwo rozpoznać z rozdzielczością 0,2 mm. Dzięki nowoczesnym dwuenergetycznym tomografom komputerowym powstały nowe obszary zastosowań, takie jak pomoc w diagnostyce dny moczanowej .

Zastosowanie biomechaniczne

Tomografia komputerowa jest stosowana w biomechanice do szybkiego odkrywania geometrii, anatomii, gęstości i modułów sprężystości tkanek biologicznych.

Inne zastosowania

Użytek przemysłowy

Przemysłowe skanowanie CT (przemysłowa tomografia komputerowa) to proces, który wykorzystuje sprzęt rentgenowski do tworzenia trójwymiarowych reprezentacji komponentów zarówno zewnętrznie, jak i wewnętrznie. Przemysłowe skanowanie CT jest wykorzystywane w wielu dziedzinach przemysłu do kontroli wewnętrznej komponentów. Niektóre z kluczowych zastosowań skanowania CT to wykrywanie wad, analiza uszkodzeń, metrologia, analiza zespołów, metody elementów skończonych oparte na obrazie i zastosowania inżynierii odwrotnej. Skanowanie CT jest również wykorzystywane w obrazowaniu i konserwacji artefaktów muzealnych.

Skanowanie CT znalazło również zastosowanie w bezpieczeństwie transportu (głównie bezpieczeństwa lotnisk ), gdzie jest obecnie wykorzystywane w kontekście analizy materiałów do wykrywania materiałów wybuchowych CTX (urządzenie do wykrywania materiałów wybuchowych) i jest również rozważane do automatycznego skanowania bezpieczeństwa bagażu/paczki za pomocą wizji komputerowej oparte na algorytmach rozpoznawania obiektów, których celem jest wykrywanie określonych niebezpiecznych przedmiotów w oparciu o wygląd 3D (np. pistolety, noże, pojemniki na płyny).

zastosowanie geologiczne

Rentgenowska CT jest wykorzystywana w badaniach geologicznych do szybkiego wykrywania materiałów wewnątrz rdzenia wiertniczego. Gęste minerały, takie jak piryt i baryt, wydają się jaśniejsze, a mniej gęste składniki, takie jak glina, wydają się matowe na obrazach CT.

Wykorzystanie dziedzictwa kulturowego

CT i mikrotomografia rentgenowska mogą być również wykorzystywane do konserwacji i konserwacji obiektów dziedzictwa kulturowego. W przypadku wielu delikatnych obiektów bezpośrednie badania i obserwacje mogą być szkodliwe i mogą z czasem doprowadzić do degradacji obiektu. Za pomocą tomografii komputerowej konserwatorzy i badacze są w stanie bez dodatkowych szkód określić skład materiałowy eksplorowanych obiektów, np. położenie atramentu na warstwach zwoju. Skany te były optymalne do badań skoncentrowanych na działaniu mechanizmu z Antikythery lub tekście ukrytym w zwęglonych zewnętrznych warstwach Zwoju En-Gedi . Jednak nie są one optymalne dla każdego obiektu, który jest przedmiotem tego rodzaju pytań badawczych, ponieważ istnieją pewne artefakty, takie jak papirusy Herkulanum, w których skład materiału ma bardzo małą zmienność wzdłuż wnętrza obiektu. Po zeskanowaniu tych obiektów można zastosować metody obliczeniowe do zbadania ich wnętrza, jak miało to miejsce w przypadku wirtualnego odpakowania zwoju En-Gedi i papirusów Herkulanum . Micro-CT okazał się również przydatny do analizy nowszych artefaktów, takich jak wciąż zapieczętowana historyczna korespondencja, która wykorzystywała technikę blokowania liter (złożone składanie i cięcia), która zapewniała „mechanizm blokujący z zabezpieczeniem”.

Interpretacja wyników

Prezentacja

Rodzaje prezentacji CT testów:
- średnia intensywność projekcyjne
- maksymalny występ intensywność
- cienki kawałek ( płaszczyzna )
- wykończeniowych tom wysokim i niskim progu radiodensity

Wynikiem tomografii komputerowej jest objętość wokseli , którą można przedstawić ludzkiemu obserwatorowi różnymi metodami, które w szerokim zakresie mieszczą się w następujących kategoriach:

Z technicznego punktu widzenia wszystkie renderingi objętościowe stają się projekcjami podczas oglądania na wyświetlaczu dwuwymiarowym , co sprawia, że ​​rozróżnienie między projekcjami a renderingami objętościowymi jest nieco niejasne. Uosobienie modeli renderowania objętościowego zawiera mieszankę na przykład kolorowania i cieniowania w celu tworzenia realistycznych i obserwowalnych reprezentacji.

Dwuwymiarowe obrazy CT są konwencjonalnie renderowane w taki sposób, że widok wygląda tak, jakby patrzyło się na nie ze stóp pacjenta. Stąd lewa strona obrazu znajduje się po prawej stronie pacjenta i odwrotnie, podczas gdy przód na obrazie jest również przodem pacjenta i vice versa. Ta wymiana między lewą a prawą odpowiada poglądowi, jaki w rzeczywistości mają lekarze, gdy znajdują się przed pacjentem.

Skala szarości

Piksele w obrazie uzyskanym przez skanowanie CT są wyświetlane w postaci względnej gęstości promieniotwórczej . Sam piksel jest wyświetlany zgodnie ze średnim tłumieniem tkanki (tkanek), któremu odpowiada, w skali od +3,071 (największe tłumienie) do -1024 (najmniejsze tłumienie) w skali Hounsfielda . Piksel jest dwu jednostka wymiarowe w zależności od rozmiaru macierzy, a pole widzenia. Gdy uwzględniona jest również grubość warstwy CT, jednostka nazywana jest wokselem , który jest jednostką trójwymiarową. Woda ma tłumienie 0 jednostek Hounsfielda (HU), podczas gdy powietrze ma -1 000 HU, kość gąbczasta ma zwykle +400 HU, a kość czaszki może osiągnąć 2000 HU. Tłumienie implantów metalicznych zależy od liczby atomowej użytego pierwiastka: Tytan zwykle ma ilość +1000 HU, stal żelazna może całkowicie wygasić promieniowanie rentgenowskie i dlatego jest odpowiedzialna za dobrze znane artefakty liniowe w tomogramach komputerowych . Artefakty są spowodowane nagłymi przejściami między materiałami o małej i dużej gęstości, co skutkuje wartościami danych przekraczającymi zakres dynamiczny elektroniki przetwarzającej.

Okienkowanie

Zestawy danych CT mają bardzo wysoki zakres dynamiczny, który musi zostać zmniejszony do wyświetlania lub drukowania. Zwykle odbywa się to poprzez proces „okienkowania”, który mapuje zakres („okno”) wartości pikseli na rampę skali szarości. Na przykład obrazy CT mózgu są zwykle oglądane w oknie rozciągającym się od 0 HU do 80 HU. Wartości pikseli 0 i niższe są wyświetlane w kolorze czarnym; wartości 80 i wyższe są wyświetlane na biało; wartości w oknie są wyświetlane jako intensywność szarości proporcjonalna do pozycji w oknie. Okno używane do wyświetlania musi być dopasowane do gęstości promieniowania rentgenowskiego obiektu zainteresowania, aby zoptymalizować widoczne szczegóły.

Rekonstrukcja i rzuty wielopłaszczyznowe

Typowy układ ekranu dla oprogramowania diagnostycznego, przedstawiający renderowanie jednej objętości (VR) i wielopłaszczyznowy widok trzech cienkich warstw w płaszczyźnie osiowej (prawy górny róg), strzałkowej (lewy dolny) i wieńcowy (lewy dolny)
Czasami przydatne są specjalne płaszczyzny, takie jak ta skośna płaszczyzna podłużna, w celu wizualizacji neurootworów kręgosłupa, pokazujących zwężenie na dwóch poziomach, powodujące radikulopatię . Mniejsze obrazy to wycinki płaszczyzny osiowej.

Rekonstrukcja wielopłaszczyznowa (MPR) to proces konwersji danych z jednej płaszczyzny anatomicznej (zwykle poprzecznej ) na inne płaszczyzny. Może być stosowany zarówno do cienkich plastrów, jak i projekcji. Rekonstrukcja wielopłaszczyznowa jest możliwa, ponieważ obecne skanery CT zapewniają niemal izotropową rozdzielczość.

MPR jest stosowany prawie w każdym skanie, jednak często bada się nim kręgosłup. Obrazy kręgosłupa w płaszczyźnie osiowej mogą pokazywać tylko jedną kość kręgową na raz i nie mogą pokazać ich związku z innymi kośćmi kręgowymi. Przeformatowując dane w innych płaszczyznach, można uzyskać wizualizację względnej pozycji w płaszczyźnie strzałkowej i czołowej.

Nowe oprogramowanie umożliwia rekonstrukcję danych w układzie nieortogonalnym (ukośnym), co pomaga w wizualizacji narządów, które nie znajdują się w płaszczyznach ortogonalnych. Lepiej nadaje się do wizualizacji budowy anatomicznej oskrzeli, ponieważ nie leżą one prostopadle do kierunku skanu.

Rekonstrukcja płaszczyzny krzywoliniowej wykonywana jest głównie w celu oceny naczyń. Ten rodzaj rekonstrukcji pomaga wyprostować zagięcia w naczyniu, pomagając w wizualizacji całego naczynia na pojedynczym obrazie lub wielu obrazach. Po „wyprostowaniu” naczynia można dokonać pomiarów, takich jak powierzchnia przekroju, długość. Jest bardzo pomocny w przedoperacyjnej ocenie zabiegu chirurgicznego.

Projekcje 2D stosowane w radioterapii w celu zapewnienia jakości i planowania zabiegów radioterapii wiązką zewnętrzną , w tym radiogramów zrekonstruowanych cyfrowo , znajdują się w części Widok oka wiązki .

Przykłady różnych algorytmów pogrubiających rekonstrukcji wielopłaszczyznowych
Rodzaj projekcji Grafika ze schematem Przykłady (płyty 10 mm) Opis Zastosowania
Projekcja średniej intensywności (AIP) Projekcja średniej intensywności.gif Koronalna projekcja średniej intensywności CT thorax.gif Wyświetlane jest średnie tłumienie każdego woksela. Obraz będzie gładszy wraz ze wzrostem grubości plasterka. Wraz ze wzrostem grubości warstwy będzie coraz bardziej przypominać konwencjonalną radiografię projekcyjną . Przydatny do identyfikacji wewnętrznych struktur narządu litego lub ścian pustych struktur, takich jak jelita.
Projekcja maksymalnej intensywności (MIP) Projekcja maksymalnej intensywności.gif Koronalna projekcja maksymalnej intensywności CT thorax.gif Wyświetlany jest woksel o najwyższym tłumieniu. W związku z tym wzmacniane są struktury silnie tłumiące, takie jak naczynia krwionośne wypełnione środkiem kontrastowym. Przydatny do badań angiograficznych i identyfikacji guzków płucnych.
Projekcja o minimalnej intensywności (MinIP) Minimalna intensywność projekcji.gif Projekcja koronalna o minimalnej intensywności CT thorax.gif Wyświetlany jest woksel o najniższym tłumieniu. Dlatego wzmacniane są struktury o niskim tłumieniu, takie jak przestrzenie powietrzne. Przydatny do oceny miąższu płuc.

Renderowanie objętości

Ludzka czaszka 3D z danych tomografii komputerowej

Operator ustala próg gęstości promieniotwórczej (np. poziom odpowiadający kości). Za pomocą algorytmów przetwarzania obrazu z detekcją krawędzi model 3D może być skonstruowany z danych początkowych i wyświetlony na ekranie. W celu uzyskania wielu modeli można zastosować różne progi, każdy element anatomiczny, taki jak mięsień, kość i chrząstka, można rozróżnić na podstawie nadanego im innego koloru. Jednak ten tryb działania nie może pokazywać struktur wewnętrznych.

Renderowanie powierzchni jest techniką ograniczoną, ponieważ wyświetla tylko powierzchnie, które osiągają określoną gęstość progową i są skierowane w stronę widza. Jednak w renderowaniu objętościowym używane są przezroczystość, kolory i cieniowanie, co ułatwia przedstawienie objętości na jednym obrazie. Na przykład kości miednicy mogą być wyświetlane jako półprzezroczyste, tak aby nawet oglądanie pod kątem jedna część obrazu nie zasłaniała drugiej.

Jakość obrazu

Dawka a jakość obrazu

Ważnym zagadnieniem w dzisiejszej radiologii jest to, jak zmniejszyć dawkę promieniowania podczas badań TK bez pogorszenia jakości obrazu. Ogólnie rzecz biorąc, wyższe dawki promieniowania dają obrazy o wyższej rozdzielczości, podczas gdy niższe dawki prowadzą do zwiększonego szumu obrazu i nieostrych obrazów. Jednak zwiększona dawka zwiększa niepożądane skutki uboczne, w tym ryzyko raka wywołanego promieniowaniem – czterofazowa TK jamy brzusznej daje taką samą dawkę promieniowania, jak 300 prześwietleń klatki piersiowej. Istnieje kilka metod, które mogą zmniejszyć narażenie na promieniowanie jonizujące podczas tomografii komputerowej.

  1. Nowa technologia oprogramowania może znacznie zmniejszyć wymaganą dawkę promieniowania. Nowe iteracyjne tomografii rekonstrukcji algorytmów ( na przykład , iteracyjny Rzadki asymptotyczna minimalnej wariancji ) może zaoferować super rozdzielczości bez konieczności stosowania wyższych dawek promieniowania.
  2. Zindywidualizuj badanie i dostosuj dawkę promieniowania do typu ciała i badanego organu. Różne typy ciała i narządy wymagają różnych ilości promieniowania.
  3. Wyższa rozdzielczość nie zawsze jest odpowiednia, np. wykrywanie małych mas płucnych.

Artefakty

Chociaż obrazy wytwarzane przez CT są zazwyczaj wiernymi reprezentacjami skanowanej objętości, technika ta jest podatna na wiele artefaktów , takich jak: Rozdziały 3 i 5

Artefakt serii
Wokół materiałów, które blokują większość promieni rentgenowskich, takich jak metal lub kość, często widać smugi. Na powstawanie tych smug wpływa wiele czynników: niedobór próbkowania, głód fotonowy, ruch, utwardzanie wiązki i rozpraszanie Comptona . Ten typ artefaktu często występuje w tylnym dole mózgu lub w przypadku metalowych implantów. Smugi można zredukować przy użyciu nowszych technik rekonstrukcji. Podejścia, takie jak redukcja artefaktów metalowych (MAR), mogą również zmniejszyć ten artefakt. Techniki MAR obejmują obrazowanie spektralne, w którym obrazy CT są wykonywane z fotonami o różnych poziomach energii, a następnie syntetyzowane w obrazy monochromatyczne za pomocą specjalnego oprogramowania, takiego jak GSI (Gemstone Spectral Imaging).
Efekt częściowej głośności
Wygląda to jako „rozmycie” krawędzi. Wynika to z tego, że skaner nie jest w stanie odróżnić małej ilości materiału o dużej gęstości (np. kości) od większej ilości materiału o mniejszej gęstości (np. chrząstki). Rekonstrukcja zakłada, że ​​tłumienie promieniowania rentgenowskiego w każdym wokselu jest jednorodne; może tak nie być w przypadku ostrych krawędzi. Jest to najczęściej widoczne w kierunku z (kierunek czaszkowo-ogonowy), ze względu na konwencjonalne użycie wysoce anizotropowych wokseli, które mają znacznie niższą rozdzielczość poza płaszczyzną niż rozdzielczość w płaszczyźnie. Można to częściowo przezwyciężyć, skanując przy użyciu cieńszych warstw lub akwizycję izotropową na nowoczesnym skanerze.
Artefakt pierścieniowy
Tomografia komputerowa mózgu w płaszczyźnie osiowej z artefaktem pierścieniowym.
Prawdopodobnie najczęstszy artefakt mechaniczny, obraz jednego lub wielu „pierścieni” pojawia się na obrazie. Są one zwykle spowodowane zmiennością odpowiedzi poszczególnych elementów w dwuwymiarowym detektorze rentgenowskim z powodu defektu lub błędnej kalibracji. Artefakty pierścieniowe można w dużej mierze zredukować poprzez normalizację natężenia, określaną również jako korekcja płaskiego pola. Pozostałe pierścienie można stłumić poprzez przekształcenie w przestrzeń biegunową, gdzie stają się liniowymi paskami. Ocena porównawcza redukcji artefaktów pierścieniowych na obrazach tomografii rentgenowskiej wykazała, że ​​metoda Sijbersa i Postnova może skutecznie tłumić artefakty pierścieniowe.
Hałas
Jest to widoczne jako ziarno na obrazie i jest spowodowane niskim stosunkiem sygnału do szumu. Zdarza się to częściej, gdy stosuje się cienkie plasterki. Może również wystąpić, gdy moc dostarczana do lampy rentgenowskiej jest niewystarczająca do penetracji anatomii.
Wiatrak
Pojawienie się smug może wystąpić, gdy detektory przecinają płaszczyznę rekonstrukcji. Można to zmniejszyć za pomocą filtrów lub redukcji skoku.
Hartowanie belki
Może to dawać „wybrzuszony wygląd”, gdy skala szarości jest wizualizowana jako wysokość. Dzieje się tak, ponieważ konwencjonalne źródła, takie jak lampy rentgenowskie, emitują widmo polichromatyczne. Fotony o wyższych poziomach energii fotonów są zazwyczaj osłabione w mniejszym stopniu. Z tego powodu średnia energia widma wzrasta podczas mijania obiektu, często określanego jako „twardsze”. Prowadzi to do efektu coraz większego zaniżania grubości materiału, jeśli nie jest korygowane. Istnieje wiele algorytmów poprawiających ten artefakt. Można je podzielić na metody jedno- i wielomateriałowe.

Zalety

Skanowanie CT ma kilka zalet w porównaniu z tradycyjną dwuwymiarową radiografią medyczną . Po pierwsze, CT eliminuje nakładanie się obrazów struktur spoza obszaru zainteresowania. Po drugie, skany CT mają większą rozdzielczość obrazu , co pozwala na badanie drobniejszych szczegółów. CT może rozróżnić tkanki, które różnią się gęstością radiograficzną o 1% lub mniej. Po trzecie, skanowanie CT umożliwia wielopłaszczyznowe przeformatowane obrazowanie: dane skanowania można wizualizować w płaszczyźnie poprzecznej (lub osiowej) , czołowej lub strzałkowej , w zależności od zadania diagnostycznego.

Ulepszona rozdzielczość CT umożliwiła rozwój nowych dochodzeń. Na przykład angiografia CT pozwala uniknąć inwazyjnego wprowadzenia cewnika . Skanowanie CT może wykonać wirtualną kolonoskopię z większą dokładnością i mniejszym dyskomfortem dla pacjenta niż tradycyjna kolonoskopia . Wirtualna kolonografia jest znacznie dokładniejsza niż lewatywa barowa w wykrywaniu guzów i wykorzystuje niższą dawkę promieniowania.

CT jest techniką diagnostyczną o umiarkowanym lub wysokim napromieniowaniu . Dawka promieniowania dla konkretnego badania zależy od wielu czynników: skanowanej objętości, budowy ciała pacjenta, liczby i rodzaju sekwencji skanowania oraz pożądanej rozdzielczości i jakości obrazu. Dwa spiralne parametry skanowania CT, prąd lampy i skok, można łatwo regulować i mają ogromny wpływ na promieniowanie. Skanowanie CT jest dokładniejsze niż dwuwymiarowe radiogramy w ocenie przedniego zespolenia międzytrzonowego, chociaż nadal mogą nadmiernie odczytać zakres zespolenia.

Niekorzystne skutki

Nowotwór

Promieniowania stosowane w tomografii komputerowej może doprowadzić do uszkodzenia komórek ciała, w tym cząsteczek DNA , które mogą prowadzić do raka popromiennej . Dawki promieniowania otrzymane ze skanów CT są zmienne. W porównaniu z technikami rentgenowskimi o najniższej dawce, skany CT mogą mieć 100 do 1000 razy wyższą dawkę niż konwencjonalne promieniowanie rentgenowskie. Jednak prześwietlenie kręgosłupa lędźwiowego ma podobną dawkę jak tomografia głowy. Artykuły w mediach często wyolbrzymiają względną dawkę CT, porównując techniki rentgenowskie z najniższymi dawkami (prześwietlenie klatki piersiowej) z technikami CT z najwyższą dawką. Ogólnie, dawka promieniowania związana z rutynowym tomografem komputerowym jamy brzusznej ma dawkę promieniowania zbliżoną do średniej trzyletniej dawki promieniowania tła .

Ostatnie badania na 2,5 milionach i 3,2 milionach pacjentów zwróciły uwagę na wysokie skumulowane dawki przekraczające 100 mSv dla pacjentów poddawanych nawracającym tomografom komputerowym w krótkim okresie od 1 do 5 lat.

Niektórzy eksperci zauważają, że skany CT są znane jako „nadużywane” i „istnieje niepokojąco mało dowodów na lepsze wyniki zdrowotne związane z obecnym wysokim wskaźnikiem skanów”. Z drugiej strony niedawna praca analizująca dane pacjentów, którzy otrzymali wysokie dawki skumulowane, wykazała wysoki stopień właściwego stosowania. Stwarza to ważny problem ryzyka raka dla tych pacjentów. Co więcej, wysoce znaczącym odkryciem, które nie było wcześniej zgłaszane, jest to, że niektórzy pacjenci otrzymali dawkę >100 mSv z tomografii komputerowej w ciągu jednego dnia, co przeciwdziała istniejącej krytyce, jaką niektórzy badacze mogą mieć na temat skutków długotrwałej i ostrej ekspozycji.

Wczesne szacunki szkodliwości tomografii komputerowej opierają się częściowo na podobnych ekspozycjach na promieniowanie, jakich doświadczali osoby obecne podczas wybuchów bomby atomowej w Japonii po II wojnie światowej oraz pracownicy przemysłu nuklearnego . Niektórzy eksperci przewidują, że w przyszłości od trzech do pięciu procent wszystkich nowotworów będzie wynikiem obrazowania medycznego.

Australijskie badanie z udziałem 10,9 miliona osób wykazało, że zwiększona zachorowalność na raka po ekspozycji na tomografię komputerową w tej kohorcie wynikała głównie z napromieniowania. W tej grupie po jednym na 1800 skanów CT wystąpił nadmiar nowotworu. Jeśli ryzyko zachorowania na raka w ciągu życia wynosi 40%, to bezwzględne ryzyko wzrasta do 40,05% po CT.

Niektóre badania wykazały, że publikacje wskazujące na zwiększone ryzyko zachorowania na raka przy typowych dawkach tomografii komputerowej ciała obarczone są poważnymi ograniczeniami metodologicznymi i kilkoma wysoce nieprawdopodobnymi wynikami, z których wynika, że ​​nie ma dowodów na to, że tak niskie dawki powodują jakiekolwiek długoterminowe szkody.

W jednym z badań oszacowano, że aż 0,4% nowotworów w Stanach Zjednoczonych wynikało z tomografii komputerowej, a liczba ta mogła wzrosnąć nawet do 1,5 do 2% w oparciu o wskaźnik użycia tomografii komputerowej w 2007 r. Inni kwestionują te szacunki, ponieważ nie ma zgody, że niskie poziomy promieniowania stosowane w skanach CT powodują uszkodzenia. W wielu przypadkach stosuje się niższe dawki promieniowania, np. w badaniu kolki nerkowej.

Wiek osoby odgrywa znaczącą rolę w późniejszym ryzyku zachorowania na raka. Szacowane ryzyko zgonu z powodu raka w ciągu życia w wyniku TK jamy brzusznej u jednorocznego dziecka wynosi 0,1% lub 1:1000 skanów. Ryzyko dla osoby w wieku 40 lat jest o połowę mniejsze niż dla osoby w wieku 20 lat, przy znacznie mniejszym ryzyku u osób starszych. Międzynarodowej Komisji Ochrony Radiologicznej szacuje, że na ryzyko płód jest wystawiony na działanie 10 mGy (jednostka narażenia na promieniowanie), zwiększa częstość raka przed 20 rokiem życia, od 0,03% do 0,04% (w odniesieniu CT płuc angiografia odsłania płodu do 4 mGy). W przeglądzie z 2012 r. nie znaleziono związku między radioterapią a ryzykiem raka u dzieci, zauważając jednak istnienie ograniczeń w dowodach, na których opiera się przegląd.

Skany CT mogą być wykonywane z różnymi ustawieniami w celu zmniejszenia ekspozycji u dzieci, przy czym większość producentów tomografii komputerowej od 2007 roku ma wbudowaną tę funkcję. Ponadto niektóre warunki mogą wymagać ekspozycji dzieci na wiele skanów CT. Aktualne dowody sugerują informowanie rodziców o ryzyku związanym z pediatrycznym tomografem komputerowym.

Kontrastowe reakcje

W Stanach Zjednoczonych połowa skanów tomografii komputerowej to tomografia komputerowa z kontrastem przy użyciu dożylnie wstrzykniętych środków radiokontrastowych . Najczęstsze reakcje tych środków są łagodne, w tym nudności, wymioty i swędząca wysypka. Rzadko mogą wystąpić ciężkie reakcje zagrażające życiu. Ogólne reakcje występują u 1 do 3% z kontrastem niejonowym i 4 do 12% osób z kontrastem jonowym . Wysypki skórne mogą pojawić się w ciągu tygodnia u 3% osób.

Stare środki kontrastowe powodowały anafilaksję w 1% przypadków, podczas gdy nowsze, niskoosmolarne środki wywołują reakcje w 0,01–0,04% przypadków. Śmierć zdarza się u około 2 do 30 osób na 1 000 000 podań, przy czym nowsze środki są bezpieczniejsze. Istnieje większe ryzyko zgonu u kobiet, osób starszych lub w złym stanie zdrowia, zwykle w następstwie anafilaksji lub ostrego uszkodzenia nerek .

Środek kontrastowy może wywoływać nefropatię wywołaną kontrastem . Dzieje się tak u 2 do 7% osób, które otrzymują te leki, z większym ryzykiem u osób z istniejącą wcześniej niewydolnością nerek , cukrzycą lub zmniejszoną objętością wewnątrznaczyniową. Osobom z łagodnymi zaburzeniami czynności nerek zwykle zaleca się zapewnienie pełnego nawodnienia przez kilka godzin przed i po wstrzyknięciu. W przypadku umiarkowanej niewydolności nerek należy unikać stosowania kontrastu jodowego ; może to oznaczać użycie alternatywnej techniki zamiast CT. Osoby z ciężką niewydolnością nerek wymagające dializy wymagają mniej rygorystycznych środków ostrożności, ponieważ ich nerki mają tak mało funkcji, że dalsze uszkodzenia nie byłyby zauważalne, a dializa usunie środek kontrastowy; jednak zwykle zaleca się zorganizowanie dializy tak szybko, jak to możliwe po podaniu kontrastu, aby zminimalizować wszelkie niepożądane skutki kontrastu.

Oprócz kontrastu dożylnego, podczas badania jamy brzusznej często stosuje się środki kontrastowe podawane doustnie. Są one często takie same jak dożylne środki kontrastowe, tylko rozcieńczone do około 10% stężenia. Istnieją jednak doustne alternatywy dla kontrastu jodowanego, takie jak bardzo rozcieńczone (0,5–1% wag./obj.) zawiesiny siarczanu baru . Rozcieńczony siarczan baru ma tę zaletę, że nie powoduje reakcji alergicznych ani niewydolności nerek, ale nie może być stosowany u pacjentów z podejrzeniem perforacji lub uszkodzenia jelita, ponieważ wyciek siarczanu baru z uszkodzonego jelita może spowodować śmiertelne zapalenie otrzewnej .

Skutki uboczne środków kontrastowych , podawanych dożylnie w niektórych badaniach TK, mogą upośledzać czynność nerek u pacjentów z chorobą nerek , chociaż obecnie uważa się, że ryzyko to jest mniejsze niż wcześniej sądzono.

Skanuj dawkę

Badanie Typowa skuteczna
dawka
( mSv )
na całe ciało
Typowa dawka pochłonięta
( mGy )
do danego narządu
Roczne promieniowanie tła 2,4 2,4
Rentgen klatki piersiowej 0,02 0,01-0,15
Głowica CT 1-2 56
Mammografia przesiewowa 0,4 3
TK jamy brzusznej 8 14
TK klatki piersiowej 5–7 13
Kolonografia CT 6–11
TK klatki piersiowej, brzucha i miednicy 9,9 12
Angiogram TK serca 9-12 40-100
Lewatywa z baru 15 15
TK jamy brzusznej noworodka 20 20

Tabela przedstawia średnie narażenia na promieniowanie, jednak mogą występować duże różnice w dawkach promieniowania między podobnymi typami skanowania, gdzie najwyższa dawka może być nawet 22 razy wyższa niż najniższa. Typowe zdjęcie rentgenowskie na zwykłym kliszy obejmuje dawkę promieniowania od 0,01 do 0,15 mGy, podczas gdy typowa CT może obejmować 10–20 mGy w przypadku określonych narządów i do 80 mGy w przypadku niektórych specjalistycznych skanów TK.

Dla porównania, średnia światowa moc dawki z naturalnie występujących źródeł promieniowania tła wynosi 2,4  mSv na rok, co w praktyce równa się 2,4 mGy na rok w tym zastosowaniu. Chociaż istnieją pewne różnice, większość osób (99%) otrzymywała mniej niż 7 mSv rocznie jako promieniowanie tła. Obrazowanie medyczne w 2007 r. odpowiadało za połowę ekspozycji na promieniowanie osób w Stanach Zjednoczonych z tomografią komputerową, co stanowiło dwie trzecie tej kwoty. W Wielkiej Brytanii odpowiada za 15% narażenia na promieniowanie. Średnia dawka promieniowania ze źródeł medycznych wynosi ~0,6 mSv na osobę na całym świecie w 2007 roku. W przemyśle jądrowym w Stanach Zjednoczonych są ograniczone dawki 50 mSv rocznie i 100 mSv co 5 lat.

Ołów jest głównym materiałem używanym przez personel radiograficzny do ochrony przed rozproszonymi promieniami rentgenowskimi.

Jednostki dawki promieniowania

Dawka promieniowania podana w jednostkach szarych lub mGy jest proporcjonalna do ilości energii, którą napromieniowana część ciała ma pochłonąć, oraz do fizycznego efektu (takiego jak pęknięcia podwójnej nici DNA ) na wiązania chemiczne komórek przez promieniowanie rentgenowskie jest proporcjonalna do tej energii.

W raporcie dawki skutecznej stosuje się jednostkę siwerta . Jednostka siwertów, w kontekście skanów CT, nie odpowiada rzeczywistej dawce promieniowania pochłanianej przez skanowaną część ciała, ale innej dawce promieniowania z innego scenariusza, przy czym całe ciało pochłania inną dawkę promieniowania, a druga dawka promieniowania ma wielkość, szacuje się, że ma takie samo prawdopodobieństwo wywołania raka jak tomografia komputerowa. Tak więc, jak pokazano w powyższej tabeli, rzeczywiste promieniowanie, które jest pochłaniane przez skanowaną część ciała, jest często znacznie większe niż sugeruje to skuteczna dawka. Specyficzna miara, zwana wskaźnikiem dawki tomografii komputerowej (CTDI), jest powszechnie stosowana jako szacunkowa dawka pochłoniętego promieniowania dla tkanki w obszarze skanowania i jest automatycznie obliczana przez medyczne skanery CT.

Równoważna dawka jest skuteczna dawka przypadku, w którym całe ciało faktycznie wchłonąć taką samą dawkę promieniowania, a siwert urządzenie jest używane w raporcie. W przypadku napromieniania niejednorodnego, czyli napromieniania tylko części ciała, co jest typowe dla badań TK, zastosowanie samej tylko lokalnej dawki równoważnej zawyżałoby ryzyko biologiczne dla całego organizmu.

Skutki promieniowania

Większość negatywnych skutków zdrowotnych ekspozycji na promieniowanie można podzielić na dwie ogólne kategorie:

  • efekty deterministyczne (szkodliwe reakcje tkankowe) spowodowane w dużej mierze zabijaniem/nieprawidłowością komórek po wysokich dawkach;
  • efekty stochastyczne, tj. rak i efekty dziedziczne obejmujące albo rozwój raka u osobników narażonych na skutek mutacji komórek somatycznych, albo chorobę dziedziczną u ich potomstwa z powodu mutacji komórek rozrodczych (zarodkowych).

Dodatkowe ryzyko zachorowania na raka w ciągu życia przy pojedynczym tomografii komputerowej jamy brzusznej o wartości 8 mSv szacuje się na 0,05%, czyli 1 na 2000.

Ze względu na zwiększoną podatność płodów na promieniowanie, dawka promieniowania w tomografii komputerowej jest ważnym czynnikiem przy wyborze obrazowania medycznego w ciąży .

Nadmierne dawki

W październiku 2009 r. amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) rozpoczęła badanie tomografii komputerowej perfuzji mózgu (PCT) w oparciu o oparzenia popromienne spowodowane nieprawidłowymi ustawieniami w jednym konkretnym ośrodku dla tego konkretnego typu tomografii komputerowej. Ponad 256 pacjentów było narażonych na promieniowanie przez okres ponad 18 miesięcy. Ponad 40% z nich straciło kępki włosów i skłoniło redakcję do wezwania do zwiększenia programów zapewnienia jakości CT. Zauważono, że „chociaż należy unikać niepotrzebnego narażenia na promieniowanie, medycznie potrzebny skan CT uzyskany z odpowiednim parametrem akwizycji ma korzyści, które przewyższają ryzyko promieniowania”. Podobne problemy zgłaszano w innych ośrodkach. Uważa się, że te incydenty są spowodowane błędem człowieka .

Mechanizm

Skaner CT ze zdjętą pokrywą, aby pokazać elementy wewnętrzne. Legenda:
T: Lampa rentgenowska
D: Detektory rentgenowskie
X: Wiązka rentgenowska
R: Obrót suwnicy
Lewy obraz to sinogram, który jest graficzną reprezentacją surowych danych uzyskanych ze skanu CT. Po prawej stronie znajduje się próbka obrazu pochodząca z surowych danych.

Tomografia komputerowa działa przy użyciu generatora promieni rentgenowskich, który obraca się wokół obiektu; Detektory promieniowania rentgenowskiego są umieszczone po przeciwnej stronie koła od źródła promieniowania rentgenowskiego. Gdy promienie rentgenowskie przechodzą przez pacjenta, są one w różny sposób tłumione przez różne tkanki w zależności od gęstości tkanki. Wizualna reprezentacja uzyskanych surowych danych nazywana jest sinogramem, ale nie jest wystarczająca do interpretacji. Po zebraniu danych skanu, dane muszą zostać przetworzone przy użyciu formy rekonstrukcji tomograficznej , która wytwarza serię obrazów przekrojowych. Te przekrojowe obrazy składają się z małych jednostek pikseli lub wokseli.

Piksele w obrazie uzyskanym przez skanowanie CT są wyświetlane w postaci względnej gęstości promieniotwórczej . Sam piksel jest wyświetlany zgodnie ze średnim tłumieniem tkanki (tkanek), któremu odpowiada, w skali od +3,071 (największe tłumienie) do -1024 (najmniejsze tłumienie) w skali Hounsfielda . Piksel to dwuwymiarowa jednostka oparta na rozmiarze matrycy i polu widzenia. Gdy uwzględniona jest również grubość warstwy CT, jednostka nazywana jest wokselem , który jest jednostką trójwymiarową.

Woda ma tłumienie 0 jednostek Hounsfielda (HU), podczas gdy powietrze ma wartość -1000 HU, kość gąbczasta ma zwykle +400 HU, a kość czaszki może osiągnąć 2000 HU lub więcej (os temporale) i może powodować artefakty . Tłumienie implantów metalicznych zależy od liczby atomowej użytego pierwiastka: Tytan zwykle ma ilość +1000 HU, stal żelazna może całkowicie wygasić promieniowanie rentgenowskie i dlatego jest odpowiedzialna za dobrze znane artefakty liniowe w tomogramach komputerowych . Artefakty są spowodowane nagłymi przejściami między materiałami o małej i dużej gęstości, co skutkuje wartościami danych przekraczającymi zakres dynamiczny elektroniki przetwarzającej. Dwuwymiarowe obrazy CT są tradycyjnie renderowane w taki sposób, że widok wygląda tak, jakby patrzyło się na nie ze stóp pacjenta. Stąd lewa strona obrazu znajduje się po prawej stronie pacjenta i odwrotnie, podczas gdy przód na obrazie również jest przednią stroną pacjenta i odwrotnie. Ta wymiana zdań lewa-prawa odpowiada poglądowi, jaki w rzeczywistości mają lekarze, gdy znajdują się przed pacjentem.

Początkowo obrazy generowane w skanach CT znajdowały się w poprzecznej (osiowej) płaszczyźnie anatomicznej , prostopadłej do długiej osi ciała. Nowoczesne skanery umożliwiają przeformatowanie zeskanowanych danych na obrazy w innych płaszczyznach . Cyfrowe przetwarzanie geometrii może generować trójwymiarowy obraz obiektu wewnątrz ciała z serii dwuwymiarowych obrazów radiograficznych wykonanych przez obrót wokół stałej osi . Te przekrojowe obrazy są szeroko stosowane w diagnostyce medycznej i terapii .

Kontrast

Środki kontrastowe stosowane w tomografii rentgenowskiej, a także w prześwietleniach na zwykłym kliszy , nazywane są kontrastami radioaktywnymi . Radiokontrasty do CT są na ogół oparte na jodze. Jest to przydatne do podkreślenia struktur, takich jak naczynia krwionośne, które w innym przypadku byłyby trudne do odgraniczenia od otoczenia. Użycie materiału kontrastowego może również pomóc w uzyskaniu informacji funkcjonalnych o tkankach. Często zdjęcia są wykonywane zarówno z kontrastem radiowym, jak i bez niego.

Historia

Historia rentgenowskiej tomografii komputerowej sięga co najmniej 1917 roku wraz z matematyczną teorią transformaty Radona . W październiku 1963 William H. Oldendorf otrzymał patent USA na „aparat energii promieniowania do badania wybranych obszarów obiektów wewnętrznych zasłoniętych gęstym materiałem”. Pierwszy komercyjnie opłacalny skaner CT został wynaleziony przez Godfreya Hounsfielda w 1972 roku.

Etymologia

Słowo „tomografia” wywodzi się z greckiego tomu (plaster) i graphein (pisać). Tomografia komputerowa była pierwotnie znana jako „skanowanie EMI”, ponieważ została opracowana na początku lat 70. w oddziale badawczym EMI , firmy najlepiej znanej dziś z branży muzycznej i nagraniowej. Dopiero później znany jako komputerowej tomografii osiowej ( CAT lub CT ) i sekcja korpusowa röntgenography .

Termin „skan CAT” nie jest już używany, ponieważ obecnie skany CT pozwalają na rekonstrukcje wielopłaszczyznowe. To sprawia, że ​​„skan tomografii komputerowej” jest najbardziej odpowiednim terminem, który jest używany przez radiologów w powszechnym języku ojczystym, jak również w każdym podręczniku i każdej pracy naukowej.

W MeSH w latach 1977-1979 stosowano „komputerową tomografię osiową”, ale obecne indeksowanie wyraźnie zawiera w tytule „prześwietlenie”.

Termin sinogram został wprowadzony przez Paula Edholma i Bertila Jacobsona w 1975 roku.

Społeczeństwo i kultura

Kampanie

W odpowiedzi na rosnące zaniepokojenie opinii publicznej oraz postępy w zakresie najlepszych praktyk, w ramach Towarzystwa Radiologii Dziecięcej utworzono Alliance for Radiation Safety in Pediatric Imaging . We współpracy z American Society of Radiologic Technologists , American College of Radiology i American Association of Physicists in Medicine , Society for Pediatric Radiology opracowało i uruchomiło kampanię Image Gently Campaign, której celem jest utrzymanie wysokiej jakości badań obrazowych przy użyciu najniższych dawek. oraz najlepsze praktyki w zakresie bezpieczeństwa radiologicznego dostępne dla pacjentów pediatrycznych. Ta inicjatywa została zatwierdzona i zastosowana przez rosnącą listę różnych profesjonalnych organizacji medycznych na całym świecie i otrzymała wsparcie i pomoc od firm produkujących sprzęt używany w radiologii.

Po sukcesie kampanii Image Gently , American College of Radiology, Radiological Society of North America, American Association of Physicists in Medicine oraz American Society of Radiological Technologists rozpoczęły podobną kampanię, aby rozwiązać ten problem w populacji osób dorosłych o nazwie Image Mądrze .

Światowa Organizacja Zdrowia i Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej (MAEA) Organizacji Narodów Zjednoczonych zostały również pracuje w tej dziedzinie i mają bieżące projekty mające na celu rozszerzenie najlepszych praktyk i mniejszej dawce promieniowania pacjenta.

Rozpowszechnienie

Liczba tomografów komputerowych według kraju (OECD)
od 2017 r.
(na milion mieszkańców)
Kraj Wartość
 Japonia 111,49
 Australia 64,35
 Islandia 43,68
 Stany Zjednoczone 42,64
 Dania 39,72
  Szwajcaria 39,28
 Łotwa 39,13
 Korea Południowa 38,18
 Niemcy 35,13
 Włochy 34,71
 Grecja 34,22
 Austria 28,64
 Finlandia 24,51
 Chile 24.27
 Litwa 23,33
 Irlandia 19.14
 Hiszpania 18.59
 Estonia 18.22
 Francja 17.36
 Słowacja 17.28
 Polska 16.88
 Luksemburg 16.77
 Nowa Zelandia 16.69
 Republika Czeska 15,76
 Kanada 15.28
 Słowenia 15.00
 indyk 14,77
 Holandia 13.48
 Rosja 13.00
 Izrael 9.53
 Węgry 9.19
 Meksyk 5,83
 Kolumbia 1,24

Użycie tomografii komputerowej dramatycznie wzrosło w ciągu ostatnich dwóch dekad. Szacuje się, że w 2007 r. w Stanach Zjednoczonych wykonano 72 miliony skanów, co stanowi blisko połowę całkowitej dawki na mieszkańca z procedur radiologicznych i medycyny nuklearnej. Spośród tomografii komputerowej sześć do jedenastu procent wykonywanych jest u dzieci, co stanowi wzrost od siedmiu do ośmiu razy od 1980 roku. Podobny wzrost zaobserwowano w Europie i Azji. W Calgary w Kanadzie 12,1% osób zgłaszających się na pogotowie z pilną skargą przeszło tomografię komputerową, najczęściej głowy lub brzucha. Jednak odsetek osób, które otrzymały CT, różnił się znacznie w zależności od lekarza, który je obserwował, od 1,8% do 25%. Na oddziale ratunkowym w Stanach Zjednoczonych obrazowanie CT lub MRI wykonuje się u 15% osób z urazami w 2007 r. (wzrost z 6% w 1998 r.).

Największe wykorzystanie tomografii komputerowej odnotowano w dwóch obszarach: badań przesiewowych osób dorosłych (przesiewowe badanie TK płuc u palaczy, wirtualna kolonoskopia, TK serca i TK całego ciała u pacjentów bezobjawowych) oraz TK dzieci. Skrócenie czasu skanowania do około 1 sekundy, eliminujące konieczność pozostawania w bezruchu lub sedacji, jest jedną z głównych przyczyn dużego wzrostu populacji pediatrycznej (zwłaszcza w przypadku diagnozy zapalenia wyrostka robaczkowego ). Od 2007 roku w Stanach Zjednoczonych część skanów CT wykonywana jest niepotrzebnie. Niektóre szacunki podają tę liczbę na 30%. Istnieje wiele przyczyn takiego stanu rzeczy, w tym: obawy prawne, zachęty finansowe i pragnienie opinii publicznej. Na przykład, niektórzy zdrowi ludzie chciwie płacą za otrzymanie tomografii komputerowej całego ciała w ramach badań przesiewowych . W takim przypadku wcale nie jest jasne, czy korzyści przeważają nad ryzykiem i kosztami. Decyzja o tym, czy i jak leczyć incydentaloma jest skomplikowana, narażenie na promieniowanie nie jest bez znaczenia, a pieniądze na badania obejmują koszt alternatywny .

Producenci

Główni producenci urządzeń i sprzętu do tomografii komputerowej to:

Badania

Tomografia komputerowa ze zliczaniem fotonów jest obecnie rozwijaną techniką CT. Typowe skanery CT wykorzystują detektory integrujące energię; fotony są mierzone jako napięcie na kondensatorze, które jest proporcjonalne do wykrytego promieniowania rentgenowskiego. Jednak technika ta jest podatna na zakłócenia i inne czynniki, które mogą wpływać na liniowość zależności napięcia od natężenia promieniowania rentgenowskiego. Na detektory zliczające fotony (PCD) nadal wpływa szum, ale nie zmienia on zmierzonej liczby fotonów. PCD mają kilka potencjalnych zalet, w tym poprawę stosunku sygnału (i kontrastu) do szumu, zmniejszenie dawek, poprawę rozdzielczości przestrzennej oraz poprzez zastosowanie kilku energii, rozróżnienie wielu środków kontrastowych. PCD dopiero niedawno stały się możliwe do zastosowania w tomografach komputerowych dzięki ulepszeniom technologii detektorów, które są w stanie poradzić sobie z ilością i szybkością wymaganych danych. Od lutego 2016 r. CT zliczająca fotony jest używana w trzech lokalizacjach. Niektóre wczesne badania wykazały, że potencjał redukcji dawki CT zliczającej fotony w obrazowaniu piersi jest bardzo obiecujący. W świetle ostatnich odkryć wysokich dawkach skumulowanych pacjentom z nawracającymi TK nastąpił push do skanowania technologii i technik, które zmniejszają dawki promieniowania jonizującego dla pacjentów z sub milisiwert (sub-mSv w literaturze) Poziomy w CT proces, cel, który trwa.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki