Плотность металла на кт
Обновлено: 18.05.2024
Зачастую, получив заключение специалиста касательно проведенного исследования (КТ либо МРТ какого-либо отдела тела) приходится сталкиваться с непонятными большинству людей терминами и определениями. Цель данной статьи – по возможности более полно осветить основные понятия, используемые докторами при расшифровке КТ (перечислим их ниже).
Шкала Хаунсфилда
– количественное отображение способности различных объектов (тканей, органов, воды, газа, металла и т. д.) ослаблять рентгеновское излучение. За точку отсчета принята способность к ослаблению излучения дистилированной водой, ее «рентгеновская плотность» по шкале Хаунсфилда равна нулю. Плотность жира приблизительно равна – 100…-120 единиц Хаунсфилда, плотность газа -1000 единиц. Плотность крови по данной шкале колеблется в диапазоне 50…75 единиц (в зависимости от содержания гемоглобина – чем больше, тем выше плотность), плотность костей 400…600 единиц, плотность металлов может достигать 1000 и более единиц Хаунсфилда. На изображениях представлены примеры рентгеновской плотности различных тканей и органов человека при компьютерной томографии (по шкале Хаунсфилда, слева направо): печени (+60), крови (+58), жира (-100), губчатой кости (+300).
Гиподенсный (гиподенсивный)
– объект, рентгеновская плотность которого (по шкале Хаунсфилда) ниже по сравнению с окружающими тканями. Так, например, плотность хронической субдуральной гематомы будет ниже по сравнению с веществом мозга и оболочками – она будет гиподенсивной. Гиподенсивным также будет, например, кистозный метастаз в печени либо ангиомиолипома в почке. Чаще всего при КТ гиподенсные участки выглядят темными (но не всегда). Примеры гиподенсных объектов при компьютерной томографии: слева красной стрелкой отмечен газ в межпозвонковом диске («эффект вакуума»), имеющий плотность -1000 единиц, синей стрелкой отмечен внутрипеченочный желчный проток, имеющий меньшую плотность по сравнению с паренхимой печени. Справа красной стрелкой выделен узел (грыжа) Шморля. Выбухающий межпозвонковый диск имеет плотность +90 единиц, в то время как плотность тела позвонка около +250 единиц.
Гиперденсный (гиперденсивный)
– объект высокой (по сравнению с окружающими тканями) плотности. Так, кости всегда гиперденсивны по сравнению с окружающими их мышцами. Гиперденсивна также гемангиома в печени в артериальную фазу контрастирования. И, «свежая» субдуральная гематома будет гиперденсивной по сравнению с веществом мозга. На КТ гиперденсные участки обычно выглядят светлыми (но есть и исключения). Примеры гиперденсивных объектов при компьютерной томографии головного мозга: слева выделено обызвествленное сосудистое сплетение (нормальная КТ-картина), имеющее плотность + 400 единиц Хаунсфилда, справа (этот же пациент) выделен слабо гиперденсный участок плотностью +55 единиц, соответствующий сгустку крови, расположенному в субдуральном пространстве.
Изоденсный (изоденсивный)
Электронное окно
– часть диапазона шкалы Хаунсфилда, предназначенная для визуализации определенных анатомических объектов, структур, органов. Так, например, выделяют легочное электронное окно, в котором можно хорошо визуализировать ткань легкого, увидеть небольшие очаги в нем (в среднем -400 единиц Хаунсфилда), мягкотканное окно, предназначенное для визуализации структур средостения (40 единиц, ширина окна 1500), мозга (40-60 единиц, ширина окна 100-120), органов брюшной полости (60-80 единиц), костей (300-400 единиц). На изображениях представлен аксиальный срез грудной клетки, полученный у одного и того же пациента, в различных электронных окнах (слева направо): в легочном, мягкотканном (для средостения), и в костном.
Аксиальный срез
– изображение объекта (тела человека или животного), полученное в плоскости, перпендикулярной срединной линии тела. Так, для простоты восприятия можно представить себе поперечное сечение тела – под углом 90 градусов к его оси. На аксиальных срезах можно изучать соотношение структур человеческого тела, их взаимное расположение, размеры и т. д. Схематичное отображение аксиальной плоскости тела и срез, полученный в данной плоскости.
Корональный (фронтальный) срез
– изображение объекта, полученное во фронтальной плоскости. При этом задняя часть тела (дорсальная) отделена (мысленно) от передней (вентральной). Фронтальная плоскость всегда перпендикулярна аксиальной. Чтобы более наглядно представить себе данную плоскость, проведите мысленно срез тела через голову, плечи, верхние конечности, грудь, живот, таз и нижние конечности – вы получите корональный (фронтальный) срез. Корональная (фронтальная) плоскость тела и срез, полученный в данной плоскости.
Сагиттальный срез
– изображение объекта в сагиттальной плоскости. Сагиттальная плоскость перпендикулярна аксиальной и фронтальной, она разделяет тело на две симметричные половины – правую и левую. Схема и срез в сагиттальной плоскости (КТ).
Онлайн-консультация, Расшифровка снимков, Второе мнение - информационные, а не медицинские услуги.
Для постановки диагноза и назначения плана лечения следует записаться на очный прием к специалисту
Плотность металла на кт
а) Терминология:
1. Синонимы:
• КТ: эффект увеличения жесткости излучения или эффект размытия изображения
• МРТ: артефакт магнитной восприимчивости
2. Определения:
• Снижение качества изображений, связанное с наличием в зоне исследования металлических протезов/имплантов
• Магнитная восприимчивость:
о Частичное намагничивание материала в условиях наведенного внешнего магнитного поля
о В области металлов, не обладающих ферромагнитными свойствами, изменение магнитного поля сканера приводит к появлению местных электрических токов
о Наличие в поле исследования тканей с различной магнитной восприимчивостью в условиях однородного магнитного поля ведет к:
- Искажению магнитного поля и, как следствие, к искажению получаемых изображений
- Появлению артефактов магнитной восприимчивости, состоящих из двух дополнительных компонентов:
Геометрические искажения + потеря сигнала в результате смещения фазы
б) Визуализация:
1. Общие характеристики:
• КТ: артефакты от металлических объектов, связанные с особенностями алгоритма реконструкции изображений (фильтра):
о Силы тока рентгеновской трубки (в мА)
о Пиковое напряжение на трубке и питч
о Состав металла, форма и положение объекта
о Полихроматическая природа рентгеновских лучей, излучаемых рентгеновской трубкой, в сочетании с элиминацией низкоэнергетических фотонов ведет к появлению артефактов усиления жесткости излучения:
- Это темные полосы в областях, содержащих плотные объекты, к которым относятся, например, кости
- Эффекты частичного объема или «недолет» фотонов в результате ослабления их энергии при прохождении через плотные (металлические) объекты в зоне исследования → артефакты размытия:
Мелкие → в виде теней, крупные → вид грубых полос и темных участков, где изображение отсутствует
Являются результатом ослабления рентгеновского излучения при прохождении его через металлические конструкции, хирургические скобки и клипсы, депозиты кальция
о Металлические объекты вызывают выраженное ослабление излучения, в результате которого изображение в некоторых областях полностью утрачиваются
о Отсутствие части данных или пустые проекции приводят к появлению на конечных изображениях классической картины «сияющей звезды» или полосовидных артефактов
о Материалы с низкими коэффициентами ослабления рентгеновского излучения характеризуются менее выраженными артефактными искажениями изображений:
- Пластик (наименьший коэффициент) < титан < тантал < нержавеющая сталь < кобальт-хромовый сплав (наибольший коэффициент)
о Состав металла, его объем, положение — наиболее важные факторы, определяющие выраженность наблюдаемых на КТ-изображениях артефактов
• При выборе того или иного металла всегда следует отдавать предпочтение некоему компромиссному варианту:
о Титановая проволока позволяет максимально снизить число артефактов на КТ-изображениях (по сравнению с кобальт-хромом или сталью), однако она в то же время обладает и наименьшей прочностью
о Титановые винты и кейджи по сравнению с танталовыми также характеризуются менее выраженными артефактами, однако если принять во внимание вопросы биосовместимости, то тантал может оказаться предпочтительней
• Выраженность металлических артефактов можно снизить путем увеличения пиковых значений напряжения на рентгеновской трубке (кВ), разряда трубки (мА*с), узкой коллимации лучей и создания тонких срезов:
о Увеличение напряжения всегда ведет к увеличению лучевой нагрузки на пациента, что необходимо учитывать при выполнении исследования у детей, лиц молодого возраста, а также у пациентов, подвергавшихся в течение короткого времени многим исследованиям
о Артефакты конусности лучевого пучка, вызванные особенностями геометрии мультиканальных КТ-сканеров можно снизить за счет более узкой коллимации лучевого пучка и уменьшения питча
• Способы ослабления выраженности артефактов, связанных с металлоконструкциями:
о Более толстые срезы, изменение алгоритмов реконструкции и расширение шкалы КТ-чисел (Хаунсфилда)
• МРТ: вопросы безопасности:
о Наличие в теле пациента импланта из нержавеющей стали не несет никакой опасности, однако следует понимать, что такие импланты становятся источниками грубых артефактов, которые могут сделать получаемые изображения неинформативными (особенно это касается изделий из стали с низким содержанием никеля)
о Титан и тантал являются источниками примерно одинаковых артефактов, которые в значительно меньшей по сравнению с нержавеющей сталью степени влияют на качество изображений
• Стандартные методы снижения выраженности МР-артефактов:
о Быстрые спин-эхо (SE) последовательности лучше, чем стандартные, которые в свою очередь лучше, чем градиентные
о Расширение области сканирования о Расширение передающих частотных полос:
- Увеличение специфических уровней абсорбции
о Расширение принимающих частотных полос:
- Снижение отношения сигнал/шум (SNR)
о Уменьшение размеров вокселя
о Ориентация направления кодирования частоты вдоль длинной оси металлоконструкции (так, чтобы артефакт проецировался на саму конструкцию)
о Низкая напряженность магнитного поля
о STIR-последовательности являются альтернативным методом подавления жировой ткани, который в меньшей степени зависит от однородности основного магнитного поля
• Локализация артефактов:
о Артефакты от межтеловых кейджей, вентральных пластин + винтов, других металлических конструкций локализуются в области межпозвонковых дисков
о Артефакты от педикулярных винтов проецируются в области корней дуг позвонков
о Артефакты от задних стабилизирующих стержней, межостистых проволочных фиксаторов располагаются в области задних элементов позвонков
• Размеры:
о Вариабельны
• Морфология:
о Центральная зона низкого сигнала, нечеткие границы, пространственные искажения сигнала, неровная периферическая зона усиления сигнала
2. Рентгенологические данные:
• Рентгенография:
о Позволяет оценить положение металлоконструкций
3. КТ при металлических артефактах:
• Бесконтрастная КТ:
о Отсутствие части данных вследствие поглощения лучей металлическими имплантами приводят к появлению на конечных изображениях классической картины «сияющей звезды» или полосовидных артефактов
5. Несосудистые интервенционные рентгенологические исследования:
• Миелография:
о Может применяться в случаях, когда большое количество артефактов препятствуют получению информативной МР-картины
о Исследование в условиях флюороскопии для выбора наиболее информативных (в условиях экранирования части структур металлоконструкциями) проекций
6. Рекомендации по визуализации:
• Наиболее оптимальный метод диагностики:
о Наиболее оптимальные режимы МР-исследования: FSE > стандартный SE > GRE
• Протокол исследования:
о КТ: тонкосрезовая спиральная КТ позволяет получить более качественные изображения, чем использовавшиеся ранее КТ-сканеры (с дискретным формированием каждого среза)
о МРТ: оптимальные режимы исследования не должны включать градиентное эхо:
- Предпочтительными являются режимы FSE
- В оптимальном режиме FSE промежутки между эхо должны оставаться короткими (длина эхо-трейна при этом не имеет большого значения)
- Эффективны режимы одноимпульсного FSE с использованием только половины данных пространства Фурье (HASTE)
- Не следует прибегать к гибридным режимам исследования, включающим GRE и SE-компоненты
- Частоты, используемые для селективного насыщения жировой ткани, в условиях металлоконструкций обеспечивают очень низкое качество изображений
- Ориентация направления кодирования частоты вдоль длинной оси педикулярного винта позволяет снизить выраженность артефактов (за исключением области за верхушкой винта)
(Слева) MPT: артефакт от протеза шейного межпозвонкового диска. Эффекты искажения изображений в наибольшей степени выражены в направлении кодирования частот.
(Справа) На томограмме этого пациента визуализируется артефакт магнитной восприимчивости от межтелового кейджа. Факторы, влияющие на характер регистрируемых артефактов, включают состав металла (металлы, не обладающие ферромагнитными свойствами, являются источником менее выраженных артефактов), размеры импланта (артефакты от более крупных имплантов могут в большей степени экранировать окружающие структуры) и ориентация металлического объекта относительно направления внешнего магнитного поля.
в) Дифференциальная диагностика металлических артефактов позвоночника:
1. Костная ткань/остеофиты:
• Низкая интенсивность сигнала и четкие границы во всех режимах исследования: жировой костный мозг может характеризоваться высокой интенсивностью Т1-сигнала
2. Газ:
• Отсутствие протонов → отсутствие сигнала
• Пузырьки газа в эпидуральном или субарахноидальном пространстве ятрогенного происхождения
• Феномен вакуума при дегенеративных изменениях межпозвонковых дисков
3. Гематома:
• Низкая интенсивность Т2-сигнала, связанная с накоплением дезоксигемоглобина
4. Грыжа диска:
• Дегидратация или кальцификация диска, приводящие к снижению интенсивности сигнала
• Пузырьки газа вследствие феномена вакуума в области смежных участков диска
(Слева) МРТ после корпорэктомии С5 с пластикой опорным костным трансплантатом из малоберцовой кости: нет артефактов магнитной восприимчивости. Винты в телах смежных позвонков несколько искажены. Размеры артефактов увеличиваются пропорционально увеличению угла между длинной осью винта и направлением основного магнитного поля.
(Справа) МРТ после подзатылочной краниэктомии и окципитоспондилодеза с фиксацией пластиной Выраженность артефактов можно уменьшить за счет уменьшения области сканирования, использования матриц высокого разрешения, уменьшения толщины среза и высокой мощности градиента.
г) Патология. Общие характеристики:
• Этиология:
о При передних дискэктомиях шейного отдела позвоночника достаточное для появления артефактов количество частичек металла может появляться в зоне контакта с костью металлических сверел или аспирационных катетеров:
о Источниками артефактов магнитной восприимчивости после дискэктомий и спондилодезов на шейном уровне могут быть микроскопические частички никеля, меди и цинка
д) Клинические особенности:
1. Клиническая картина:
• Наиболее распространенные симптомы/признаки:
о Обычно бессимптомное течение, обычные послеоперационные изменения
2. Демография:
• Возраст:
о Любой
• Пол:
о Половая предрасположенность отсутствует
• Эпидемиология:
о В 5% случаев дискэктомий на уровне шейного отдела позвоночника металлические артефакты, наблюдаемые при лучевых методах исследования, ограничивают визуализацию дурального мешка на этом уровне
(Слева) Артефакт магнитной восприимчивости при исследовании в режиме SE/FSE (потеря и искажение сигнала) проецируется вдоль направления кодирования частот.
(Справа) С целью минимизации выраженности артефактов направление кодирования частот следует ориентировать вдоль длинной оси металлоконструкций (так, чтобы артефакт проецировался на эти металлоконструкции). При наличии в поле исследования педикулярных винтов направление кодирования частот должно быть ориентировано спереди назад. Расширение частотной полосы приемника, максимальное увеличение длины эхо-трейна, уменьшение толщины срезов и времени эхо также позволяют уменьшить выраженность артефактов магнитной восприимчивости.
е) Диагностическая памятка:
1. Следует учесть:
• После передней дискэктомии/спондилодеза на уровне шейного отдела позвоночника в зоне костного блока всегда обнаруживается небольшое число металлических артефактов:
о Они являются результатом контакта металлических инструментов с костной тканью
• Размеры МР-артефактов от педикулярных винтов коррелируют с уменьшением соотношения между размерами области сканирования и числа пикселей в направлении кодирования частот
2. Советы по интерпретации изображений:
• Минимизировать выраженность артефактов от педикулярных винтов позволяет ориентирование градиента кодирования частот параллельно длинной оси винта и использование режимов FSE
• При наличии в области исследования металлоконструкций достаточно выполнять срезы толщиной 3-4 мм, более тонкие срезы могут быть менее информативны вследствие большей выраженности артефактов
а) Определение:
• Объект внешнего происхождения, который удерживается в тканях организма
б) Визуализация инородного тела:
1. Общая характеристика:
• Лучший диагностический критерий:
о Рентгеноконтрастный объект неправильной формы на рентгенограмме, совпадающий по плотности с металлом, стеклом или пластмассой
о Линейный, гиперэхогенный объект с окружающим ободком на УЗИ
• Локализация:
о Наиболее часто в кистях, но может встретиться в любом месте
• Морфология:
о Объект (например, пуля, шуруп, скоба) часто распознается на основании рентгенологической картины
2. Рентгенологические данные инородного тела:
• При рентгенографии можно обнаружить 80% всех инородных тел
• Металл и стекло (даже бессвинцовое) являются рентгеноконтрастными относительно мягких тканей:
о Это заблуждение, что на рентгенограмме можно обнаружить только свинцовое стекло
о >90% стеклянных инородных тел видны на рентгенограммах, хотя иногда пропускаются
• Дерево и пластмасса часто имеют такое же поглощение, что и мышца/вода и не обнаруживаются на рентгенограммах:
о Лишь 15% деревянных инородных тел видны на рентгенограммах
о Большой фрагмент пористого дерева может содержать достаточно воздуха, что создает светлый дефект в мягких тканях
(Слева) На рентгенограмме в боковой проекции голеностопного сустава у мужчины 41 года с глубоким порезом после взрыва бутылки в мусорном прессе визуализируется крошечный осколок стекла на уровне травмы. На рентгенограмме обычно видны даже очень маленькие фрагменты стекла.
(Справа) На косой рентгенограмме визуализируется согнутый металлический гвоздь,проходящий через деревянный брусок и в среднюю фалангу третьего пальца. Обратите внимание на очень низкую плотность дерева, которое содержит значительное количество воздуха; небольшие деревянные инородные тела бывает сложно обнаружить на стандартных рентгенограммах. (Слева) На латеральной рентгенограмме визуализируется рентгеноконтрастное инородное вещество в мягких тканях ладонной поверхности указательного пальца. Травмы при использовании краскораспылителя с проникновением в кожу имеют такую типичную картину вследствие рентгеноконтрастного вещества у пациента. Краска может распространяться по межклеточному пространству на большие расстояния.
(Справа) На поперечном ультразвуковом снимке визуализируется ладонная поверхность дистального пальца у пациента с непрерывными выделениями в течение нескольких недель после укола шипом чертополоха. Легко заметить фрагмент 3,5-мм длинного шипа, который находится в гипоэхогенной отечной мягкой ткани. (Слева) При цветовой допплерографии у этого же пациента определяется повышенная васкуляризация, указывающая на умеренную воспалительную реакцию, ассоциированную с этим инородным телом.
(Справа) На рентгенограмме запястья в заднепередней проекции у юноши 17 лет, поступившего в психиатрическое отделение, визуализируются металлические инородные тела, которые он ввел в мягкие ткани тыла кисти. Обратите внимание на кончик шариковой ручки и две согнутые скрепки. Боковая проекция (не показана) подтвердила тыльную локализацию и сопутствующий отек мягких тканей.
3. КТ при инородном теле:
• Металл и стекло обладают высоким поглощением:
о Металл может вызвать появление значительных линейных артефактов
• Дерево изначально имеет низкое поглощение вследствие содержания воздуха:
о Длительно находящееся в организме дерево приобретает свойства высокого поглощения вследствие абсорбции компонентов крови и экссудата
4. МРТ при инородном теле:
• Обычно не требуется, но иногда полезна в острых случаях:
о Дорогой метод, занимает много времени
о Металл вызывает образование артефакта, может помешать определению точной локализации
о Другие вещества имеют различную видимость в острых случаях
о В ряде случаев полезна для планирования хирургического доступа
• Т1 ВИ FS + MR полезно при оценке осложнений инородного тела:
о Воспалительная реакция:
- Инородное тело более заметно как центральный дефект при контрастировании реактивной ткани
- Может быть полезной при выявлении небольших инородных тел на МРТ
- Полезна в подострый период
о Абсцесс
о Остеомиелит
о Гранулема
о Образование рубца
• Металлическое инородное тело → артефакт восприимчивости
• Дерево и стекло создают геометрические участки отсутствия сигнала, но не артефакт восприимчивости:
о Дерево имеет меньшую интенсивность относительно скелетной мышцы как на Т1 ВИ, так и Т2 ВИ частотах
• Не следует использовать для поиска металлических инородных тел в особенно важной локализации, например глаза или ЦНС
о Ферромагнитные материалы могут смещаться магнитным полем с катастрофическими последствиями
(Слева) На боковой рентгенограмме виден фрагмент металлической иголки , расположенный над пяточной костью. На основании этой одной проекции можно предположить, что иголка может находиться в кости или медиальнее или латеральнее нее.
(Справа) Рентгенография в осевой косой проекции выполнена у этого же пациента для определения локализации металлического фрагмента. Здесь можно видеть иголку расположенную латеральне латерального края пяточной кости и в прилежащих мягких тканях. В этом случае УЗИ будет также информативным. (Слева) На серии сагиттальных МР-томограмм T2W FS от латерального края к медиальному в стопе восьмилетней девочки, которая наступила на зубочистку несколько недель назад, виден удлиненный участок отсутствия сигнала, соответствующий деревянной палочке, окруженный гноем. Отек костного мозга в третьей плюсневой кости свидетельствует об остеомиелите.
(Справа) На серии продольных косых МР-томограмм Т2ВИ FS у этой же пациентки виден деревянный фрагмент, косо проходящий через стопу, и остеомиелит третьей плюсневой кости. (Слева) На осевой КТ у мужчины 33 лет после прокола деревянным фрагментом, отброшенного станком, который обрабатывает деревянные бруски, визуализируется деревянное инородное тело, проходящее через спинномозговой канал. В большинстве деревянных инородных тел присутствует значительное количество воздуха, а в этом случае наблюдается поглощение аналогичное воздуху вдоль входного пути.
(Справа) На сагиттальной КТ с реформатированием у этого же пациента видна часть деревянного инородного тела и переломы позвонков.
5. УЗИ при инородном теле:
• Высокочастотные датчики (↑ разрешения, ↓ проникновения) более чувствительные, чем низкочастотные:
о Квалификация исследователя является ограничивающим фактором
о При острой травме открытая рана и повреждение тканей может ограничить доступ и оценку посредством УЗИ
о Сообщалось, что воздух и кальцификаты приводят к ложноположительным результатам в остром случае
• Все инородные тела изначально гиперэхогенные:
о Деревянные инородные тела со временем становятся менее эхогенными:
- 87% чувствительности и 97% специфичности для деревянных инородных тел при размере 2,5 мм
- 93% и 97%, соответственно, для 5-мм деревянных инородных тел
• Более заметны вследствие гипоэхогенного ободка грануляционной ткани, отека или кровотечения:
о Ободок обычно образуется через > 24 часа после внедрения инородного тела
• Эхографические артефакты могут быть полезны при идентификации:
о Объекты с неровной поверхностью (например, дерево) имеют четкую заднюю акустическую тень
о Объекты с гладкой поверхностью (например, стекло, металл) имеют нечеткую тень и артефакты реверберации
о Пластмассовые инородные тела менее эхогенные, но имеют выраженную заднюю тень и обычно визуализируются
6. Рекомендации по визуализации:
• Лучший метод визуализации:
о Рентгенограммы в нескольких проекциях для определения локализации инородного тела:
- Недорого
- Быстро
- Лучевая нагрузка низкая в конечностях
о УЗИ является следующим этапом при отрицательном результате рентгенографии:
- Интраоперационное эхографическое сопровождение также можно использовать во время хирургического удаления
- Особенно, в подостром случае для оценки внедрившегося фрагмента (например, осколок, игла)
• Рекомендация по протоколу:
о Рентгенография мягких тканей (т.е. низкие кВ и высокие мА) может быть более чувствительной при небольших неметаллических инородных телах
(Слева) На боковой рентгенограмме визуализируется большой металлический гвоздь в проекции коленного сустава. По этой одной проекции невозможно понять, проникает ли гвоздь в мыщелки бедра или находится в коленном суставе.
(Справа) Косая рентгенограмма у этого же пациента свидетельствует, что гвоздь может находиться в суставе, но отсутствие пересечения гвоздя с мыщелками бедра исключает возможность его проникновения в дистальный эпифиз бедра. (Слева) На передне-задней рентгенограмме у этого же пациента видно, что гвоздь проходит через внесуставные латеральные мягкие ткани. Отсутствие воздуха в полости сустава при этом исследовании также является ключевым моментом, указывающим, что объект не проник в суставную полость.
(Справа) На сагиттальной МРТ Т1ВИ у пациента, который наступил на стекло, определяется треугольная область отсутствия сигнала между двумя маркерами на коже. На рентгенограммах инородное тело не было обнаружено. На Т1ВИ иногда сложно выявить инородное вещество без использования внутривенного контрастирования. (Слева) На фронтальной МРТ PDВИ FS у этого же пациента определяется отсутствие сигнала прямоугольной формы в мягких тканях подошвы стопы, окруженной легким реактивным отеком. Реакция мягких тканей вокруг внедренного объекта может помочь выявить его на чувствительных к жидкости частотах, но может отсутствовать в течение нескольких дней после травмы.
(Справа) На сагиттальной МРТ Т1 C+FS у этого же пациента определяется постконтрастное усиление сигнала реактивной грануляционной ткани вокруг фрагмента, что делает его значительно заметнее.
в) Дифференциальная диагностика инородного тела:
1. Артефакт рентгеновской пленки с усиливающим экраном:
• Не удастся провести триангуляцию до постоянной анатомической локализации
• Современные цифровые рентгеновские системы не дают лучшего результата
2. Имплантированные объекты:
• Хирургический шов, клипса или скобка
г) Патология:
1. Общая характеристика:
• Этиология:
о Инородные тела конечностей почти всегда обусловлены проникающей травмой
- Может проявиться остро, особенно, в отделение интенсивной терапии
- Незаживающая рана, стойкая боль, выделения из раны вынуждают пациента обратиться за первичной медицинской помощью через неделю после удаления инородных тел (например, осколок, игла)
о Краскораспылители и шприц-прессы вызывает множество травм пальцев ежегодно:
- Указательный палец повреждается наиболее часто, поскольку его располагают над отверстием разливочного стакана
- Вводимое под давлением содержимое пробивает канал в мягких тканях:
Канал обычно следует за влагалищами сухожилий сгибателей в ладонь
- Разбавитель масла или краски вызывает образование рентгенопрозрачной полоски
- Краситель обычно рентгеноконтрасгный, проходит между тканевыми плоскостями
• Сопутствующие патологические изменения:
о Переломы, травма сосуда/кровотечение или травма нерва при проникающей травме
2. Макроскопические и хирургические особенности:
• Дерево: 36%
• Стекло: 23%
• Металл: 20%
• Другое (пластмасса, камень и т.д.): 21%
д) Клинические особенности инородного тела:
1. Проявления:
• Типичные признаки/симптомы:
о Боль и/или опухоль
о В некоторых случаях без симптомов:
- Случайная находка при исследовании, проведенном по другой причине
• ± анамнез проникающей травмы со слов пациента
• Пропущенные инородные тела являются лидирующими причинами жалоб на врачебные ошибки у врачей дежурного отделения:
о Лечащие врачи пропускают 38% инородных тел при оказании первой помощи
о 13% проявляются в виде осложнения
• Среднее время удержания инородного тела: 7 месяцев:
о 43% удаляется в течение одной недели
о 11% сохраняется > 1 года
2. Демография:
• Эпидемиология:
о 40% инородных тел в кисти (самое частое место) связаны с трудовой деятельностью
3. Течение и прогноз:
• Может перемещаться локально
• Осложнения:
о Инфекция
о Замедленное заживление раны
о Образование гранулемы
о Повреждение нервно-сосудистого пучка вследствие местной воспалительной реакции
о Потеря функции
о Может проникнуть в кровеносный сосуд и попасть в сердце ± малый круг кровообращения
4. Лечение:
• Инородное тело можно оставить на месте, если оно неподвижно, клинически не проявляется, не угрожает функции ± трудно удалить вследствие малого размера
• Следует удалить, если оно вызывает реакцию, крупное, причиняет дискомфорт пациенту или находится около жизненно важных структур:
о Постоянные выделения, инфекция часто требуют визуализации и удаления
е) Диагностическая памятка:
1. Следует учесть:
• Предшествующий эпизод проникающей травмы
2. Советы по интерпретации изображений:
• Триангулируют расположение инородного тела, по меньшей мере, в рентгенографических проекциях
3. Рекомендации по отчетности:
• Измеряют размер объекта
• Описывают среднюю глубину от поверхности кожи, отношение к анатомическим ориентирам:
о Особенно, на УЗИ, которые могут быть не ясны направившему врачу
Статья
Основы компьютерной томографии
В 1886 году, на следующий год после открытия Вильгельмом Рентгеном «икс-лучей», знаменитый изобретатель Томас Эдисон публично заявил, что намерен получить первый рентгеновский снимок «живого мозга». Однако уже через несколько недель работы великому ученому пришлось признать свою неудачу — ему так и не удалось создать технологию, позволяющую рентгеновским лучам «заглянуть внутрь» плотной структуры костей черепа, сохранив данные о мягкой ткани мозга. Такой возможности человечеству пришлось подождать до конца следующего века, пока в 1972 году не был предложен метод компьютерной томографии.
Сегодня компьютерная томография считается сравнительно простым, доступным и повсеместно используемым диагностическим методом.
Принцип получения изображений
Компьютерная томография базируется на рентгеновском излучении и его детектировании. Это особый вид электромагнитного излучения, которое способно проходить через непрозрачные для обычного света среды. Нужно помнить, что это излучение:
- ослабляется в среде (тканях) тем больше, чем плотнее среда, сквозь которую они прошли;
- имеет непрямой ионизирующий эффект, то есть отрыв электронов от атомов вещества, через которое проходит рентген-излучение, что и обуславливает лучевую нагрузку на пациента при исследовании;
Линию, по которой проходит рентген-излучение от излучателя к детектору, как правило называют осью х, линию, которая проходит, проще говоря, от «право» к «лево» для пациента — осью у, а линию «верх-низ» пациента, то есть толщину среза — осью z.
В современном компьютерном томографе рентгеновская трубка совершает спиральное вращение вокруг тела пациента в аксиальной плоскости, постоянно генерируя излучение. Если точнее, трубка вращается по кругу, и одновременно с этим непрерывно смещается вперед или назад стол с пациентом.
В традиционных пошаговых томографах происходит цикл «вращение — шаг стола — вращение».
При этом пучок излучения сформирован в виде тонкого веера — широкий по оси у, узкий по оси z. Проходя сквозь тело пациента, рентгеновское излучение ослабляется соответственно плотности ткани, через которую оно прошло, затем попадает на детекторы и регистрируется.
Детекторы в современных КТ-аппаратах расположены в несколько рядов, причем наружный ряд шире, чем внутренний. Это позволяет многократно регистрировать излучение от каждого среза, получая более точные данные и сокращая время исследования. В наиболее распространенных на сегодня типах томографов может быть от 4 или 16 до 320 рядов детекторов, как в представленном фирмой Toshiba в 2007 году AQUILION ONE. Когда Вы слышите термин «16-срезовый КТ», имеется ввиду именно количество рядов детекторов. Детекторы могут быть расположены дугой напротив излучателя и вращаться одновременно с трубкой (томографы 3-го поколения), а могут быть неподвижными и занимать всю окружность, в то время как вращается только рентгеновская трубка (4-е поколение томографов).
А дальше начинается именно то, за что Аллан Кормак и Годфри Хаунсфилд получили Нобелевскую премию в 1979 году: на основе имеющихся данных о том:
- какое количество излучения покинуло рентгеновскую трубку;
- какое количество излучения зарегистрировалось детекторами;
- и где находилась трубка и детекторы в каждый момент времени происходит реконструкция и построение изображений с помощью итеративных алгоритмов.
Для реконструкции используются данные от каждого луча, который проходил через выбранное поле обзора от трубки до детектора. Коэффициент ослабления для каждой точки изображения рассчитывают с помощью усреднения значений ослабления для всех лучей, пересекающих эту точку. Полученные таким образом данные называют исходными, или «сырыми». Эти необработанные данные уже представляют изображения срезов, отображенные в оттенках серой шкалы, однако нуждаются в дальнейшей обработке.
Шкала Хаунсфилда
Во время реконструкции изображения каждому пикселю приписывается числовое значение, выраженное в единицах ослабления, или единицах Хаунсфилда, которое определяется тем, насколько ослабляется луч, проходя через данный воксель (единицу объема) — проще говоря, эта шкала показывает примерную плотность вещества.
Само изображение среза, каким мы увидим его на экране, получается благодаря тому, что каждый пиксель будет отображен каким-то оттенком серого в зависимости от плотности вокселя и настроек окна. Шкала Хаунсфилда начинается со значения –1000 HU (hounsfield unit) для воздуха, значение 0 HU задано для воды, жир занимает значения от –120 до –90 HU, нормальная ткань печени — 60–70 HU, кровь — 50–60, костная ткань — 250 и выше. Верхний предел шкалы колеблется от +1000 до более чем +3000 для разных томографов. Программы-просмотрщики КТ-изображений всегда имеют возможность вычислить среднюю плотность выделенной области, ведь отличить разницу в 10–15 HU «на глаз» трудно, но разница эта может быть значима, например, для диагностики жирового гепатоза, степени накопления новообразованием контраста и т. д.
Для визуальной оценки КТ-изображений важны настройки окна. Дело в том, что человеческий глаз не способен различить несколько тысяч оттенков серого, и, чтобы различить близкие по значению плотности, но все же разные структуры, изображение рассматривают в определенном окне. Например, ширина костного окна — 2000 HU, уровень — 500 HU. Это значит, что структуры плотностью 500 HU отобразятся на экране в виде средне-серого цвета, значениям 500 HU до –500 HU будут присвоены оттенки от средне- до очень темно-серого, а структуры плотностью ниже –500 будут отображены слишком темными, чтобы четко их дифференцировать. Структуры плотность выше 1500 HU будут, соответственно, слишком светлыми.
Но вернемся к полученным в результате первичной алгебраической обработки данным. Если перевести «сырые» данные в изображения, то они получатся нерезкими и с размытыми контурами, поэтому для дальнейшей обработки применяют математическую фильтрацию с усилением контуров (конволюцию).
Кернель, или ядро конволюции заложено в протоколе исследования и обработки данных, однако радиолог может менять его по своему усмотрению, задав более «жесткий» или «мягкий» кернель. Например, для сред с высоким естественным контрастом (ткань легкого, костные структуры) применяют жесткий кернель, для органов брюшной полости (низкий естественный контраст) — мягкий. Есть возможность применить разный кернель конволюции к одному и тому же массиву сырых данных, например, после сканирования головы пациента с подозрением на черепно-мозговую травму создать одну серию изображений с жестким кернелем для четкой визуализации костей черепа, а вторую — с мягким кернелем, на ней будут хорошо визуализированы ткани мозга и мозговых оболочек. Каждая серия анализируется радиологом отдельно.
Еще один важный параметр реконструкции изображения — толщина среза. Его минимальное значение определено параметрами сканирования (проще говоря, толщиной луча). Тонкие срезы используются там, где нужно визуализировать множество мелких контрастных структур — например, при томографии височной кости. Однако чем тоньше срезы, тем больше время сканирования и лучевая нагрузка на пациента.
Для дальнейшей удобной работы с полученными после первичной обработки исходными данными в КТ применяют инструменты постпроцессинга. Наиболее частые — это мультипланарная реконструкция (MPR), позволяющая из аксиальных сканов построить коронарные и саггитальные изображения.
Проекция максимальной интенсивности (MIP) строится таким образом: для каждой координаты XY представлен только пиксель с наивысшим номером Хаунсфилда вдоль оси z, так что в одном двумерном изображении наблюдаются все самые плотные структуры в данном объеме. MIP используют для визуализации костных структур или контрастированных сосудов.
Другой метод — 3D-рендеринг, позволяющий восстановить из исходных данных, подходящих по определенный критерий (чаще всего это также структуры наивысшей плотности — кости и кровь, содержащая контрастное вещество) трехмерную модель. Работая на станции, радиолог может рассматривать модель со всех сторон и «отрезать» лишние фрагменты изображений. Одним из видов 3D рендеринга является виртуальная эндоскопия — технология, позволяющая вывести в трехмерном изображении полый орган (чаще всего проводят виртуальные колоноскопию и бронхоскопию). Это исследование не заменяет реальной скопической процедуры, но может предоставить дополнительные данные или помочь в планировании реальной процедуры.
4D-рендеринг широко используется в основном для КТ-исследования сердца. Для этой технологии необходим томограф с возможностью синхронизировать сканирование и сердечный ритм пациента; используются томографы 4-го поколения либо мультисрезовые томографы с количеством детекторов от 64 и выше. Сканирование проводится в разные фазы сердечного цикла, затем из полученных изображений строится последовательность 3D-моделей, по очереди соединенных в «фильм», позволяющий отследить изменения во время сердечного цикла.
Для большинства исследований в КТ используют контрастные вещества (КВ) — вещества, содержащие йод и повышающие значения плотности среды, в которой находятся. В настоящее время выделяют ионные и неионные, мономерные и димерные йодсодержащие рентгеноконтрастные средства. Ионные КВ имеют повышенную осмолярность и в настоящее время не рекомендованы для парентерального контрастирования из-за высокой частоты побочных эффектов. Ионные КС могут быть использованы для перорального контрастирования, сиалографии (контрастирования слюнных желез) и т.д.
Существуют различные методики КТ-исследования с помощью контрастного препарата.
«Классическая» многофазная КТ предполагает введение сравнительно большого (обычно от 70 до 120 мл) контрастного средства со скоростью 3–4 мл/с. За этим следует несколько сканирований нужной области в определенные моменты времени — фазы. Например, исследование печени при подозрении на новообразование чаще выполняется в нативную (бесконтрастную), артериальную (контрастное вещество преимущественно в артериях, 15–40 с от начала введения), портовенозную (КВ в системе портальной вены и печеночных венах, 55–60 с) и отсроченную, или паренхиматозную (несколько минут после введения КВ) фазы. Полученные изображения позволяют не только оценить анатомию сосудов органа, но и дифференцировать найденные образования по характеру накопления КВ.
Образование активно накапливает контраст и в артериальную фазу «светится» интенсивнее остальной паренхимы, а в венозную и отсроченную фазы контраст «вымывается» и образование выглядит менее плотным или таким же по плотности, как и остальная паренхима? Вероятно, это гиперваскулярная опухоль или метастаз. Не накапливает контраст (или накапливает в пределах 10 HU) и выглядит гиподенсным во всех фазах? Скорее всего, это киста.
Учитывая накопление КВ в определенных фазах, характер этого накопления, а также размеры, расположение и структуру образования, рентгенолог делает предположение о характере образования. Внутривенное контрастирование используется также для проведения КТ-ангиографии.
Перфузионная КТ используется чаще всего для диагностики нарушений мозгового кровообращения и нарушений перфузии миокарда, а также для оценки раннего ответа на химиотерапию. Эта методика позволяет отграничить зону некроза от пенумбры — зоны обратимой ишемии. Перфузионная КТ может быть выполнена на любом мультиспиральном компьютерном томографе, однако, чем больше он имеет детекторов, тем большую зону можно охватить при сканировании. Начальным этапом выполнения перфузионной КТ является нативное сканирование для исключения геморрагии, а также для выявления иной патологии головного мозга. Перфузионная КТ выполняется после внутривенного болюсного введения 40–50 мл контрастного препарата и 2030 мл физиологического раствора со скоростью 5 мл/с. После внутривенного болюсного введения контрастного препарата выполняются многократные сканирования на одном или нескольких уровнях, следующие друг за другом с минимальными промежутками времени или при непрерывной работе рентгеновской трубки. Общая длительность перфузионного исследования составляет около 1 минуты. Для получения графика контрастного усиления (зависимость плотности в единицах Хаунсфилда от времени) для каждого воксела в зоне интереса необходимо зарегистрировать множественные фазы и находить зоны, где скорость кровотока и времени транзита контрастного препарата не соответствуют объему кровотока, что и будет показателем обратимой ишемии.
Можно выделить несколько основных факторов, затрудняющих чтение томограммы:
- бывает сложно «узнать» анатомические структуры, рассматривая их на аксиальных срезах;
- затруднять чтение могут также артефакты (чаще встречаются артефакты от движения и от присутствия металлических объектов);
- эффекты частного объема.
О последних поговорим подробнее.
Один срез на экране представляет собой плоскостное изображение, построенное из пикселей. Однако нужно помнить, что одному пикселю на экране соответствует трехмерный воксель в реальной жизни и толщина этого вокселя соответствует толщине среза.
Допустим, в срез попала структура, которая на всей толщине среза имеет приблизительно одинаковую ширину, например, сосуд. В данном случае проблем не возникает, и структура будет иметь на сканах четкие контуры.
Но что, если срез пришелся на край позвонка? В воксель попала часть позвонка и часть межпозвоночного диска. Они имеют разную плотность и немного разные размеры. Полученные от вокселей данные суммировались, и в результате на скане появляется структура с нечеткими контурами, плотность которой представляется средней между плотностью позвонка и диска.
Еще один пример: округлой формы образование или лимфоузел. При сканировании в срез попадает часть лимфоузла, остальное — окружающая жировая клетчатка. На скане мы увидим нечеткую округлую структуру, а если захотим измерить ее плотность, значения будут средними между реальной плотностью узла и плотностью жира.
Если структура имеет коническую форму и сужается «в срезе», она также будет иметь нечеткие контуры. Примером может служить размытость контуров почки в области полюсов на томограммах. Такая же размытость появится, если, например, сосуд «делает поворот» в срезе.
Исходя из сказанного, можно дать несколько советов врачу или студенту, который осмелился открыть диск с КТ-исследованием пациента (или сесть за рабочую станцию радиолога) и проанализировать его самостоятельно:
- Пользуйтесь атласами посрезовой и специальными атласами КТ- и МРТ-анатомии наряду с обычными анатомическими атласами;
- Не анализируйте только аксиальные срезы: откройте в просмотрщике несколько окон и прослеживайте интересующую Вас структуру на аксиальных, сагиттальных и корональных срезах одновременно;
- Внимательно проанализируйте изображения, используя разные настройки окна, чтобы хорошо изучить структуры разной плотности; вы увидели образование легкого в «легочном» окне? Изучив его, перейдите в «костное» окно, чтобы выявить возможные метастазы в костные структуры;
- Также внимательно изучите исследование в разных фазах контрастирования; некоторые образования могут иметь схожую с окружающей тканью плотность на бесконтрастных сканах и выделяться только после введения контраста;
- Узнайте, проводилось ли пациенту контрастное исследование до проведенного КТ? Возможно, он проходил рентгеноскопию с применением сульфата бария, и увиденные вами ярко светящиеся области в просвете кишечника — это остатки бариевой взвеси; пациенту проводилось КТ с внутривенным контрастированием накануне? Контрастное вещество может оставаться в мочевыводящих путях (время его выведения зависит от используемого препарата и функции почек), а в случае экстравазации контрастного средства — в мягких тканях пациента;
- Держите в памяти тот факт, что больной во время исследования лежит на спине. Поэтому, например, жидкость в плевральной полости не собирается в плевральных синусах, а «растекается» по нижней стенке плевральной полости;
- Будьте внимательны, проводя денситометрию: помните, что в срез может попадать не только интересующая Вас структура, особенно, если эта структура небольших размеров из-за эффектов частного объема. Всегда измеряйте плотность в нескольких разных областях органа; проводите денситометрию только на бесконтрастных сканах (или сравнивайте показатели денситометрии на при нативном и контрастном исследовании; в этом случае следите, чтобы показатели были взяты из одной области). Интерпретировать результаты денситометрии также следует с осторожностью: жидкость высокой плотности в плевральной полости может быть кровью, транссудатом, гноем, смесью крови и экссудата и т. д; повышение плотности ткани печени — следствием цирротических изменений, диффузной формы злокачественного образования, а может быть и следствием нарушения обмена веществ, например, в виде отложений меди при болезни Вильсона-Коновалова.
А потому — главное правило: оценивайте изменения комплексно. Отмечайте не только изменение плотности, но и форму, объем, структуру органа; положение, форму, распространенность, контуры и структуру найденного образования и паттерн контрастного накопления. Сопоставляйте обнаруженные изменения с данными анамнеза и лабораторных исследований пациента. И помните, что любой метод имеет ограничения.
Читайте также: