Co to jest tomografia komputerowa?

The tomografia komputerowa lub komputerowa tomografia osiowa (tomografia komputerowa lub tomografia komputerowa) jest techniką obrazowania, za pomocą której można obserwować różne wewnętrzne części ciała. Służy głównie do wykrywania anomalii w strukturze organizmu i diagnozowania.

Działa poprzez połączenie serii zdjęć rentgenowskich wykonanych pod różnymi kątami. Później są one przetwarzane przez komputery w celu utworzenia poprzecznych (osiowych) obrazów ciała.

Promieniowanie rentgenowskie to promieniowanie elektromagnetyczne, które przechodzi przez nieprzezroczyste ciała do światła, tworząc obrazy za nimi. Zdjęcia rentgenowskie pokazują wnętrze ciała w czarno-białych odcieniach, ponieważ każdy rodzaj tkanki pochłania różne ilości promieniowania.

W tomografii komputerowej uzyskuje się bardziej szczegółowe obrazy struktur wewnętrznych. Pozwala to pracownikowi służby zdrowia zajrzeć do wnętrza ciała, wyglądając jak jabłko, gdy przecinamy je na pół.

Pierwsze maszyny TC działały tylko po jednym cięciu naraz, ale większość nowoczesnych skanerów działa kilka jednocześnie. Może się to wahać od 4 do 320 cięć. Najnowsze maszyny mogą osiągnąć 640 cięć.

Ta procedura oznaczała prawdziwą rewolucję w diagnostyce od czasu odkrycia promieni X. Ponieważ tkanki miękkie, naczynia krwionośne i kości można obserwować w różnych obszarach ciała.

Tomografia komputerowa została opracowana przez brytyjskiego inżyniera Godfreya Hounsfielda i amerykańskiego inżyniera Allana Cormacka. Za swoją pracę otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1979 roku.

Ta technika stała się podstawowym filarem w diagnostyce chorób medycznych. Dzięki niemu możesz uzyskać między innymi obrazy głowy, pleców, rdzenia kręgowego, serca, brzucha, kolan, klatki piersiowej ....

Prawie wszystkie dziedziny medycyny skorzystały z zastosowania tej techniki, zdołając porzucić inne irytujące, niebezpieczne i bolesne procedury. Przede wszystkim, gdy sprawdza się, że tomografia komputerowa zapewnia bezpieczniejszą, prostszą i mniej kosztowną diagnozę.

Jedną z dziedzin, w których tomografia komputerowa ma więcej reperkusji, są badania układu nerwowego. Kilka lat temu możliwość uzyskania obrazów mózgu z taką precyzją była nie do pomyślenia.

Pozwoliło to na przełom w istniejącej wiedzy na temat funkcjonowania mózgu.

Jak działa mechanizm tomografii komputerowej?

Pierwsze urządzenie do tomografii komputerowej, które działało skutecznie i miało zastosowanie kliniczne, zostało wykonane przez Hounsfield w 1967 r. Ten inżynier pracował dla firmy EMI, która zajmowała się produkcją płyt i urządzeń muzycznych.

Hounsfield chciał zrekonstruować radiologiczną gęstość ludzkiego ciała z szeregu pomiarów pochodzących z transmisji wiązki światła rentgenowskiego.

Udało mu się wykazać, że było to możliwe dzięki umiarkowanym dawkom promieniowania. Mogłoby to osiągnąć dokładność 0,5%, co znacznie przewyższało normalne procedury radiologiczne.

Pierwsze urządzenie zostało zainstalowane w Szpitalu Atkinsona Morleya w 1971 roku. Podczas gdy w 1974 roku na Uniwersytecie Georgetown uzyskano pierwsze badanie CT całego ciała..

Od tego czasu poprawiają się i dziś jest kilku producentów. Obecne urządzenia kosztują w przybliżeniu od 250 000 do 800 000 EUR.

Promienie rentgenowskie przechodzą przez materiały, a uzyskane obrazy zależą od substancji i stanu fizycznego materiałów. Są prześwietlone tkanki, to znaczy przepuszczają promienie rentgenowskie i wyglądają na czarne. Podczas gdy substancje nieprzezroczyste dla promieniowania, absorbują promienie X i wyglądają na białe.

W ludzkim ciele można zaobserwować 4 gęstości. Gęstość powietrza (hypodense) jest obserwowana na czarno. Gęstość tłuszczu (isodense) jest szara. Gęstość kości (hyperdense) wygląda na białą. Gęstość wody może być szaro-czarna, chociaż jeśli dodasz środek kontrastowy, będzie on wyglądał na biały.

Środkiem kontrastowym jest substancja, która jest połykana lub wstrzykiwana w taki sposób, że badane struktury są lepiej widoczne.

Poziomy gęstości promieniowania ludzkich tkanek są mierzone w skalach jednostek Hounsfielda (HU), jako hołd dla jego twórcy.

Tomografia komputerowa opiera się na rozmieszczeniu różnych wiązek promieni rentgenowskich pod różnymi kątami, które są stosowane do obserwowanego obszaru.

Elementy tomografii komputerowej

Sprzęt wykorzystywany w tomografii komputerowej składa się z trzech systemów:

System zbierania danych

Są to elementy wykorzystywane w eksploracji pacjenta. Składa się z generatora wysokiego napięcia podobnego do generatora stosowanego w tradycyjnej radiologii. Pozwala to na stosowanie lamp rentgenowskich obracających się z dużą prędkością.

Konieczne jest także stanowisko, czyli nosze, na których znajduje się pacjent i mechanizmy, które go poruszają. Nosze są niezbędne, ponieważ pozwalają pacjentowi czuć się wygodnie i nie ruszać się.

Materiał noszy nie powinien zakłócać promieni rentgenowskich, dlatego używa się włókna węglowego. Jego silnik jest bardzo precyzyjny i gładki, dzięki czemu nie promieniuje dwa razy w tym samym obszarze.

Kolejnym elementem jest lampa rentgenowska, która generuje promieniowanie jonizujące, podobnie jak tradycyjne radiogramy. Istnieją również detektory promieniowania, które przekształcają promienie X w sygnały cyfrowe, które komputer może przetłumaczyć. Znajdują się one w kształcie korony, wokół otworu, w którym umieszczony jest pacjent.

System przetwarzania danych

Składa się głównie z komputera i elementów używanych do komunikacji z nim (monitor, klawiatura, drukarka itp.)

Komputer z zebranych sygnałów wykonuje obliczenia matematyczne, które są przechowywane. Pozwala to na wizualizację i późniejszą modyfikację.

W pierwszych testach przeprowadzonych przez Hounsfield rekonstrukcja każdego obrazu trwała prawie 80 minut. Obecnie, w zależności od formatu obrazu, komputer rozwiązuje jednocześnie około 30 000 równań, aby zrekonstruować obraz. Dlatego potrzebujesz potężnego sprzętu.

Technologia umożliwiła obliczenie, aby wykonać rekonstrukcję obrazu w około 1 sekundę.

Ponieważ obecne komputery są cyfrowe, aby pracować z obrazem, należy go zredukować do zestawu liczb, które zawierają maksymalną możliwą ilość informacji. Aby to osiągnąć, obraz jest podzielony na małe kwadraty, tworząc matrycę.

Każdy kwadrat nazywany jest „pikselem”, a informacja o każdym z nich jest wartością liczbową. Zawiera liczby, które reprezentują jego położenie na osi X i na osi Y macierzy. Również trzeciej osi, która wskazuje poziom szarości.

W ten sposób możliwe jest zmniejszenie istniejących informacji na obrazie do liczb. Im mniejsze kwadraty macierzy i im większa liczba szarości, tym bardziej szczegółowe będą dostarczone informacje i tym bardziej będą przypominały rzeczywisty obraz.

W tomografii komputerowej najczęściej używane macierze to 256 x 256 i 512 x 512 pikseli. Kwadraty tworzące macierz są liczne. Na przykład w macierzy 256 x 256 mielibyśmy 65 536 pikseli.

System prezentacji i przechowywania danych

Dane są wyświetlane na ekranach. Niektóre zespoły mają dwa, jeden dla technika, który wykonuje test, a drugi dla lekarza, który bada lub modyfikuje uzyskany obraz.

Różne mechanizmy są również używane do rejestrowania obrazów i ich archiwizacji. Promienie rentgenowskie mogą być drukowane w podobny sposób jak konwencjonalna procedura wywoływania.

Ewolucja

Tomografia komputerowa rozwiązuje pewne problemy konwencjonalnej radiografii. Podczas gdy w tym obrazie możliwe jest odróżnienie 4 poziomów gęstości (powietrza, wody, tłuszczu i wapnia), w CT można uzyskać do 2000 gęstości szarości.

W konwencjonalnej radiologii uzyskuje się obraz o trzech osiach w przestrzeni na dwuwymiarowej folii. Implikuje to nakładanie się prześwietlonych elementów. W CT uzyskuje się znacznie dokładniejszy obraz trzech osi, eliminując superpozycję.

Im większe zakresy badań przeprowadzane przez system, tym większe dane i większa wierność rzeczywistości. Jednak liczba skanów jest ograniczona czasem potrzebnym do ich wykonania, a także narażeniem pacjenta na promieniowanie. Ponieważ jest to szkodliwe, aby otrzymywać go przez długi czas.

Z tego powodu systemy komputerowej tomografii poprawiały się za każdym razem, przechodząc przez następujące procesy:

Pierwsza generacja

Pierwsza generacja CT składała się z cienkiej i wąskiej wiązki promieniowania z pojedynczym detektorem. Wyciągnięcia były szerokie, a eksploracja trwała nieco ponad 4 minuty.

Po przesunięciu rurki detektora dokonano kolejnego zamiatania, aby pokryć cały obszar. Dane te były przechowywane na komputerze.

Druga generacja

Druga generacja charakteryzuje się tym, że istnieje większa liczba detektorów (30 lub więcej). Umożliwiło to 18-sekundowe czasy tłumaczenia, dzięki którym można uzyskać dobre wyniki.

Trzecia generacja

Trzecie pokolenie opracowało koronę stałych detektorów. Składa się z łuku ponad 40 stopni.

Ruchy translacyjne rury są tłumione i tylko się obracają. Wraz z tym rozwojem osiągnięto czasy 4 sekund.

Dzisiaj opracowano helikalną tomografię komputerową, w której występuje ciągła ekspozycja poprzez liczne detektory. Nosze pacjenta poruszają się z dużą precyzją.

Dzięki temu w ciągu kilku sekund możliwe jest wykonanie tomograficznych cięć całej czaszki lub klatki piersiowej. Ponadto zaawansowane systemy komputerowe umożliwiają przetwarzanie tych danych niemal natychmiast.

Najnowsze tomografy pozwalają generować trójwymiarowe obrazy z informacji uzyskanych z dwuwymiarowych cięć tomograficznych.

Jak to się robi??

Aby wykonać tę procedurę, pacjent musi usunąć wszelkie metalowe lub inne elementy, które mogą zakłócać badanie, takie jak okulary lub protezy dentystyczne..

Pracownik służby zdrowia może dostarczyć pacjentowi specjalny barwnik zwany środkiem kontrastowym. Służy on do wyraźniejszego wykrywania wewnętrznych struktur za pomocą promieni rentgenowskich.

Kontrastowy materiał na zdjęciach jest biały, co pozwala na podkreślenie naczyń krwionośnych, tkanek lub innych struktur. Środek kontrastowy może być dostarczany w postaci napoju lub wstrzykiwany w ramię. Wyjątkowo stosuje się obrzęki, które należy wprowadzić do odbytnicy.

Pacjent musi położyć się na noszach. Lekarze i technicy znajdują się w sąsiednim pokoju, pokoju kontrolnym. W nim jest komputer i monitory. Pacjent może komunikować się z nimi za pośrednictwem interkomu.

Nosze delikatnie przesuwają się wewnątrz skanera, a urządzenie rentgenowskie obraca się wokół pacjenta. Każdy obrót generuje liczne obrazy cięć jego ciała.

Procedura może trwać od 20 minut do 1 godziny. Ważne jest, aby pacjent był całkowicie nieruchomy, aby ruch nie wpłynął na eksplorację.

Następnie radiolog zbada obrazy. Jest to lekarz specjalizujący się w diagnostyce i leczeniu chorób z technik obrazowania.

Aplikacje

Tomografia komputerowa ma wiele zastosowań w prawie wszystkich dziedzinach medycyny, przydaje się także w neuronauce.

Służy zwłaszcza do eksploracji szyi, kręgosłupa, brzucha, miednicy, ramion, nóg itp..

Ponadto można uzyskać obrazy narządów wewnętrznych ciała, takich jak wątroba, trzustka, jelita, nerki, pęcherz moczowy, nadnercza, płuca, serce, mózg itp. Może również analizować naczynia krwionośne i rdzeń kręgowy.

Główne zastosowania tomografii komputerowej to:

- CT klatki piersiowej: Może wykryć problemy w płucach, sercu, przełyku, tętnicy aortalnej lub tkankach w środku klatki piersiowej. W ten sposób można znaleźć infekcje, raka płuc, zator płucny i tętniaki.

- Brzuch CT: Dzięki tej procedurze można znaleźć ropnie, guzy, infekcje, powiększone węzły chłonne, obce przedmioty, krwawienie, zapalenie wyrostka robaczkowego, zapalenie uchyłków itp..

- CT dróg moczowych: Tomografia komputerowa nerek, moczowodów i pęcherza nazywana jest urografią. Dzięki tej technice można znaleźć kamienie w nerkach, kamieniach pęcherza moczowego lub przeszkodach w drogach moczowych.

Pirelografia dożylna (IVP) jest rodzajem tomografii komputerowej, w której wykorzystuje się środek kontrastowy do wykrywania niedrożności, zakażeń lub innych chorób dróg moczowych..

- CT wątroby: w ten sposób można znaleźć guzy, krwotoki lub inne choroby wątroby.

- Trzustka CT: jest stosowany do wykrywania guzów trzustki lub zapalenia trzustki (zapalenie trzustki).

- CT pęcherzyka żółciowego i dróg żółciowych: mogą być przydatne do znalezienia kamieni żółciowych, chociaż ogólnie stosuje się USG.

- Miednica TC: wykryć problemy w narządach znajdujących się w tym obszarze. U kobiet służy do badania macicy, jajników i jajowodów. Dla człowieka, prostaty i pęcherzyka nasiennego.

- Ramię lub noga TC: Dzięki temu możesz wykryć problemy w ramieniu, łokciu, ręce, biodrze, kolanie, kostce, stopie. Dzięki temu można rozpoznać zaburzenia mięśni i kości jako złamania.

- Z drugiej strony tomografia jest niezbędnym przewodnikiem planować operacje lub radioterapie.

- Przydatne jest również kontrolowanie skuteczność zabiegów które są realizowane.

- Tomografia komputerowa mózgu służy również do wykrywania krwawień, uszkodzeń mózgu lub złamań czaszki. Służy do diagnozowania tętniaków, skrzepów krwi, udarów, guzów, wodogłowia, a także wad rozwojowych lub chorób czaszki.

Ryzyko

Istnieje niewiele zagrożeń związanych z tomografią komputerową. Jednak ryzyko zachorowania na raka można zwiększyć, ponieważ w tej procedurze dochodzi do narażenia na promieniowanie jonizujące wyższe niż w konwencjonalnych radiogramach.

Ryzyko to jest bardzo niskie, jeśli istnieje tylko jedna eksploracja. Ryzyko wzrasta u dzieci, zwłaszcza jeśli jest to wykonywane na klatce piersiowej i brzuchu.

Mogą również wystąpić reakcje alergiczne na środek kontrastowy; głównie do określonego składnika, jodu. W każdym przypadku większość reakcji jest bardzo łagodna i może prowadzić do wysypek lub świądu. Aby temu przeciwdziałać, lekarz może przepisać alergię lub lek sterydowy.

Ten skan nie jest wskazany dla kobiet w ciąży, ponieważ może on zaszkodzić dziecku. W takich przypadkach może być zalecany inny test, taki jak obrazowanie ultradźwiękowe lub rezonans magnetyczny.

Referencje

1. Chen, M. Y. M., Pope, T. L., Ott, D. J., Cabeza Martínez, B., Méndez Fernández, R., i Arrazola, J. (2006). Podstawowa radiologia Madryt itp.: McGraw-Hill Interamericana.
2. Tomografia komputerowa (CT) Skanowanie ciała. (21 sierpnia 2015). Pobrane z Webmd: webmd.com.
3. Tomografia komputerowa. (25 marca 2015). Otrzymany z Mayo Clinic: mayoclinic.org.
4. Davis, L. M. (19 września 2016 r.). Skanowanie CT (CAT Scan, Computerized Axial Tomography). Pobrane z zdrowia emedicine.
5. Erkonen, W. E. i Smith, W. L. (2010). Radiologia 101: Podstawy i podstawy badań obrazowych (wyd. 3). Philadelphia: Wolters Kluwer / Lippincott Williams & Wilkins.
6. Gil Gayarre, M., Delgado Macías, M. T., Martinez Morillo, M., i Otón Sánchez, C. (2005). Podręcznik radiologii klinicznej (2. wyd.). Madryt: Elsevier.
7. McKenzie, J. (22 listopada 2016 r.). Tomografia komputerowa (CT). Źródło: Insideradiology: insideradiology.com.au.
8. Ropper, A.H., Brown, R.H., Adams, R.D. i Victor, M. (2007). Zasady neurologii Adamsa i Victora (wyd. 8). Meksyk; Madryt itp.: McGraw Hill.
9. Ross, H. (25 lutego 2016 r.). Skanowanie tomografii komputerowej (CT). Źródło z Healthline: healthline.com.