Развитие компьютерной томографии и прогресс лучевой диагностики

02.02.2018

Развитие компьютерной томографии и прогресс лучевой диагностики

Лучевая диагностика (рентгенология) является одной из относительно “молодых” областей медицины. Ее история началась всего
лишь 110 лет назад, в 1985 г., после великого открытия В.К. Рентгена.

Лучевая диагностика (рентгенология) является одной из относительно “молодых” областей медицины. Ее история началась всего лишь 110 лет назад, в 1985 г., после великого открытия В.К. Рентгена. В сравнении с историей развития медицины этот промежуток очень мал. Однако вклад рентгенологии в становление и развитие современной медицины трудно переоценить.

Особенно большие изменения в этой специальности, преобразившие ее до неузнаваемости, произошли за послед ние 25 лет.

Лучевая диагностика превратилась в крупную область медицины. Профессионалы, работающие в этой области, сегодня имеют в своих руках целый спектр современных методов диагностики и лечения. Эти изменения стали возможными благодаря внедрению в медицину последних достижений научнотехнического прогресса, взаимодействию фундаментальных и клинических дисциплин. Для лучевой диагностики очень велика роль технических инноваций, которые позволяют поновому взглянуть на многие проблемы диагностики и лечения.

Внедрение практически всех основных методов лучевой диагностики отмечено Нобелевскими премиями. Первая Нобелевская премия была присуждена, как известно, основателю рентгенологии В.К. Рентгену, в дальнейшем премии были присуждены специалистам, заложившим фундамент радиоизотопной диагностики (супруги Кюри, А. Беккерель,Дж. Де Хевеши, К.Д. Андерсон), ангиографии (В. Форссман, А. Курнард и Д. Ричардс), компьютерной томографии (КТ) (Г. Хаунсфилд,М. Кормак). Совсем недавно, в 2003 г., Нобелевская премия в области медицины была вручена создателям магнитнорезонансной томографии (МРТ) – П. Лаутербуру и П. Мансфилду. Без сомнения, этот список будет продолжен.

В первые десятилетия развития рентгенологии эта специальность основывалась на проекционных методах получения медицинских изображений, таких как рентгенография, урография, ангиография, планарная сцинтиграфия. На сегодняшний день “лицо”этой специальности составляют методы, дающие возможность выполнять серии срезов(томографические) – КТ, МРТ, однофотонная эмиссионная компьютерная томография(ОФЭКТ), позитронэмиссионная томография (ПЭТ), ультразвуковые исследования(УЗИ) [1–8]. Кроме того, все методы лучевой диагностики сейчас стали цифровыми. Согласно мировой статистике, наибольшее число исследований сейчас выполняется с помощью УЗИ, КТ и МРТ (рис. 1). Для последних двух методик отмечаются самые быстрые темпы роста объема исследований. КТ является одним из наиболее используемых в современной медицине лучевых методов диагностики. В России имеется уже около 1000 КТ различных конструкций.




По мнению большинства специалистов, создание КТ по своей значимости сопоставимо с открытием рентгеновских лучей.

Прототиптомографа – прибора, дающего послойные изображения человеческого тела – был установлен в Лондоне в 1971 г. Он был создан инженером Годфри Хаунсфилдом (Godfrey Hounsfield), работавшем на звукозаписывающей компании ЭМИ (EMI).

Первая модель этого аппарата использовалась только для исследований головного мозга. В 1975 г. был создан рентгеновский компьютерный томограф для исследования всего тела. Успех внедрения в медицинскую практику КТ превзошел все ожидания.

Именно с этого периода началось триумфальное шествие томографических методов диагностики. Методы математического моделирования (метод обратных проекций и преобразование Фурье) стали использоваться не только для рентгеновской, но и для других видов томографий (радионуклидной, магнитнорезонансной, ультразвуковой). Эта особенность объединяет современные методы лучевой диагностики, несмотря на то что используются различные физические принципы и источники излучений.

Первые КТ были “шаговыми” т.е. система “трубка – детекторы” делала оборот в одну сторону и останавливалась (дальнейшее движение ограничивали высоковольтные кабели), при этом стол перемещался на толщину среза.

Затем следовала пауза и трубка с детекторами делала оборот в противоположную сторону.

Клиническое применение КТ ограничивалось относительно длительным временем получения одной томограммы (среза) – около 2–4сек, так как при исследовании протяженных анатомических областей могли возникать артефакты от движений пациента, дыхания, перистальтики. Было трудно выполнять исследования с внутривенным контрастированием,так как контрастное вещество быстро вымывалось из исследуемой области.

В 1989 г. это ограничение удалось преодолеть. Благодаря сложным техническим инновациям КТ перестала быть “шаговой” – исследования стали возможны при одной задержке дыхания пациентом – появилась спиральная компьютерная томография (СКТ).

Это событие определило ведущую роль метода как универсальной и стандартизированной методики. При СКТ постоянно включенная рентгеновская трубка безостановочно вращается вокруг непрерывно движущегося стола.КТ стала объемной, что исключало риск пропустить мелкие патологические очаги или структуры, что случалось при традиционной КТ из-за разной глубины вдоха при задержке дыхания пациентом. Кроме того, методика стала стандартизованной, так как применение правильного протокола исследования гарантирует, что повторное исследование на любом другом аппарате даст идентичный результат.

Это исключительно важно как для контроля за развитием или регрессией процесса, так и для проведения скрининга.

С этого времени КТ стала применяться как универсальный метод диагностики. При СКТ появилась возможность быстро выполнять исследование в определенную фазу прохождения контрастного вещества через сосуды (артериальную, венозную), что привело к созданию новой методики – методики КТангиографии.

В 1998 г. был сделан еще один шаг вперед в развитии метода – появились мультиспиральные КТ (МСКТ) [6, 7, 12]. Системы первого поколения могли выполнять одновременно 4 среза толщиной от 0,5 мм за один оборот трубки(длительность его равнялась 0,5 с). Сейчас системы с 4–16 спиралями составляют основной парк томографов.

В 2003–2004 гг. появились системы с 32–64 спиралями и временем оборота трубки, равным 0,3 с, что позволяет говорить о таких приборах как понастоящему объемных томографических системах.

Правда, для подавляющего большинства клинических применений КТприборы с 4–8–16 рядами детекторов более чем достаточны. Уже у лучших 4спиральных систем была достигнута изотропность объемных элементов изображений (“вокселов”) – то есть все три их размера стали одинаковыми (0,5×0,5×0,5 мм). Сокращение времени исследования, например, легких, с 20–30 с до 5–10 с не имеет практического значения, так как время самой томографии (секунды) ничтожно по сравнению с подготовкой, укладкой пациента и обработкой результатов исследования.

КТ стала использоваться в областях, ранее недоступных для нее. КТангиография позволяет получать с высоким пространственным разрешением изображения сосудов протяженных анатомических областей – вплоть до изображений коронарных артерий и аортокоронарных шунтов (рис. 2, 3). После появления СКТ и МСКТ КТангиопульмонография стала ведущим методом диагностики тромбоэмболии легочной артерии.



С помощью МСКТ, выполняемой в различные фазы прохождения контрастного препарата через исследуемый орган, можно лучше выявлять и характеризовать патологические очаги. Кроме того, быстрая объемная КТ позволяет изучать перфузию и микроциркуляцию изучаемых органов.

Изучение перфузии особенно актуально для диагностики заболеваний головного мозга и сердца (рис. 4).



Быстрая объемная томография в сочетании со специальными методами трехмерной обработки изображений дает возможность получать изображения их внутреннего просвета и стенок практически так же, как эндоскопия.

Появились методики КТколоноскопии,бронхоскопии, пельвиоуретероскопии, цистоскопии, ларингоскопии и подобные (рис. 5)[10]. Например, доказано, что диагностическая эффективность КТколоноскопии практически сопоставима с таковой традиционной фиброволоконной колоноскопии. Учитывая быстроту выполнения и необременительность КТколоноскопии для пациентов, целесообразно применение этого метода для скрининга рака толстой кишки.


СКТ и МСКТ стали незаменимыми методами неотложной диагностики при травмах,переломах костей (рис. 6), нарушениях мозгового кровообращения, расслоениях аорты и других состояниях, опасных для жизни. Даже при неясном диагнозе они дают возможность буквально за 1–2 мин поставить правильный диагноз или определить направление диагностического поиска. КТ существенно сокращает диагностический алгоритм, зачастую заменяя собой целую группу методов диагностики.




Например, при заболеваниях почек она позволяет видеть конкременты, оценивать форму и расположение почек,диагностировать очаговые и диффузные поражения паренхимы почек, выполнять ангиографию почечных сосудов, оценивать выделительную функцию органов и изучать состояние чашечек, лоханок,мочеточников и мочевого пузыря. Таким образом, в большинстве случаев КТ заменяет собой обзорную рентгенографию, экскреторную урографию, сцинтиграфию, ангиографию и эндоскопию.

В последние годы быстрые методики компьютерной томографии – электроннолучевая компьютерная томография (ЭЛТ) и МСКТ стали использоваться для скрининга коронарного атеросклероза.

Эта методика основывается на выявлении и стандартизованном количественном анализе микрокальцинатов в атеросклеротических бляшках (рис. 7). В многочисленных клинических и лабораторных исследованиях было установлено, что микрокальцинаты в липидных бляшках можно обнаружить уже на ранних стадиях их развития.

Проведенные в Институте кардиологии РКНПК МЗ и СР РФ и за рубежом работы показывают, что для предсказания риска наличия гемодинамически значимых стенозов и будущих сердечнососудистых осложнений ЭЛТ и МСКТ имеют высокие показатели чувствительности и специфичности для диагностики атеросклероза и ИБС.

Все это привело к тому, что два года назад появилось новое направление скрининга с помощью КТ – так называемая томография всего тела. Ее возникновение также связано с развитием МСКТ, так как за очень короткое время можно выполнить томографическое исследование всего тела, что дает возможность выявить скрытую патологию. Отделы томографии ММА им. И.М. Сеченова и Института кардиологии РКНПК МЗ и СР РФ являются пионерами использования КТ всего тела в нашей стране. Единственным ограничением к широкому внедрению этой методики является опасения избыточной лучевой нагрузки.

Однако при использовании современных моделей КТ с технологиями ограничения лучевой нагрузки ее величина относительно невелика, и даже при КТ всего тела она эквивалентна воздействию естественного фона радиации за 1–2 года.

В настоящее время в медицине происходит глобальная переоценка роли целого ряда методов лечения и диагностики. При большинстве заболеваний диагностика преимущественно(80–100%) основывается именно на методах медицинской визуализации. Специалисты получевой диагностике должны играть роль экспертов по рациональному использованию методов диагностики и выбору оптимальной стратегии обследования пациента. Современные томографические методы диагностики(КТ, МРТ, УЗИ) позволяют получать великолепные диагностические изображения, практически идентичные реальной анатомии. Появились термины “виртуальная анатомия”,“виртуальная хирургия”. Однако основная цель современной лучевой диагностики – непросто создание “красивых изображений”,а использование всего потенциала нового поколения медицинской техники для быстрой и точной диагностики и снижения заболеваемости и смертности населения.

Распространенное мнение о том, что современные методы лучевой диагностики являются “эффективными, но слишком дорогими”глубоко ошибочно. Благодаря техническим усовершенствованиям радикально изменились подходы к последовательности применения методов диагностики. Все реже используется многоступенчатая схема “от простого – к сложному”.

Наиболее целесообразным оказывается применение одногодвух наиболее эффективных диагностических методов.

С этой точки зрения существенные затраты системы здравоохранения на лучевую диагностику не выглядят избыточными, скорее наоборот. В западных странах они достигают 12–16% от бюджета здравоохранения, в нашей стране эти цифры гораздо ниже.

Для того чтобы лучевая диагностика сделала следующий шаг вперед, необходимо развитие так называемой молекулярной лучевой диагностики, когда становится возможным очень раннее выявление болезней на основе обнаружения “больных” клеток или даже молекул. На сегодняшний день эта цель может быть реализована с помощью радионуклидных методов (ПЭТ), однако возможно использование и новейших методик МРТ и МСКТ.

Таким образом, подходы к использованию различных методов лучевой диагностики должны основываться, с одной стороны, на клинической и диагностической целесообразности, а с другой, – на анализе взаимоотношения “эффективность–затраты”.

Развитие службы лучевой диагностики должно учитывать как эти современные тенденции в применении новых методов, так и структуру заболеваемости населения и реальные потребности службы здравоохранения.

С. К. Терновой,В. Е. Синицын 

Институт кардиологии им. А. Л. Мясникова РКНПК  МЗ и СП РФ

Список литературы

1.Беленков Ю.Н., Терновой С.К., Синицын В.Е.Магнитнорезонансная томография сердца и сосудов. М.:Видар, 1997.

2.Дадвани С.А., Терновой С.К., Синицын В.Е., Артюхина Е.Г.Неинвазивные методы диагностики в хирургии брюшной аорты и артерий нижних конечностей.М.: Видар, 2000.

3.Терновой С.К., Синицын В.Е.Спиральная компьютерная и электроннолучевая томография. М.: Видар,1998.

4.Терновой С.К., Синицын В.Е., Гагарина Н.В.Неинвазивная диагностика атеросклероза коронарных артерий. М.: Атмосфера, 2003.

5.Gourtsoyiannis N.C., Rosn P.R.RadiologicPathologic Correlations from Head to Toe. Understanding the Manifestations of Disease. Springer, Berlin, 2005.

6.Jeremic B.Advances in Radiation Oncology in Lung Cancer. Springer, Berlin, 2005.

7.Margulis A.Modern Imaging of the Alimentary Tube.Springer, Berlin, 1998.

8.Prokop M.Spiral and Multislice Computed Tomography of the Body. Thieme, Berlin, 2003.
Теги: компьютерная томография
234567 Начало активности (дата): 02.02.2018 09:46:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова:  Компьютерная томография, лучевая диагностика, рентгенология, ОФЭКТ, МРТ, УЗИ
12354567899