Томография (греч. tomos кусок, слой + graphō писать, изображать) – метод послойного исследования органов человеческого тела с помощью средств лучевой диагностики. Различают методы Т. с использованием ионизирующего излучения, т. е. с облучением пациентов (обычная рентгеновская, или так называемая классическая, компьютерная рентгеновская и радионуклидная, или эмиссионная компьютерная, Т.), и не связанные с ним (ультразвуковая и магнитно-резонансная Т.). За исключением обычной рентгеновской, при всех видах томографии изображение получают с помощью встроенных в аппараты ЭВМ (компьютеров).

Линейная томография.

Линейная томография (классическая томография) – метод рентгенологического исследования, с помощью которого можно производить снимок слоя, лежащего на определённой глубине исследуемого объекта. Метод основан на синхронном перемещении в пространстве излучателя и рентгеновской кассеты в процессе рентгеновской съемки. Рентгенодиагностические аппараты для обычной рентгеновской Т. состоят из подвижной системы излучатель – рентгеновская кассета, механизма ее перемещения, устройства для размещения пациента, механических опор, электрических и электронных управляющих устройств.

Томографы подразделяют на продольные (выбранный слой параллелен продольной оси тела), поперечные (выбранный слой перпендикулярен оси тела человека) и панорамные (выбранный слой имеет форму изогнутой поверхности). В зависимости от положения тела пациента во время исследования томографы могут быть горизонтальными, вертикальными, наклонными, по характеру перемещения подвижной системы излучатель – рентгеновская кассета – линейными, нелинейными, круговыми и комбинированными. Томографы обеспечивают получение на пленке рентгеновского изображения только необходимого слоя. Устранение ненужных теней происходит за счет синхронного перемещения системы излучатель-кассета относительно некоторой пространственной оси и объекта исследования. Оптимальный результат достигается перемещением подвижной системы по сложным криволинейным траекториям. Наибольшее распространение получили продольные горизонтальные линейные томографы на основе стационарных рентгеновских аппаратов, оснащенных специальным механизмом для перемещения излучателя и кассеты. К таким томографам относится также универсальный линейный томограф, позволяющий проводить исследования в вертикальном и наклонном положениях. Наиболее близкую к современной линейной томографии систему предложил Маер, в 1914 году он предложил двигать рентгеновскую трубку параллельно телу больного. При синхронном движении трубки и кассеты только необходимый слой получается четким на пленке, потому что только его вклад в общую тень остаётся неподвижным относительно плёнки, всё остальное — смазывается, почти не мешая проводить анализ полученного изображения. В настоящее время доля последнего метода в исследованиях уменьшается в связи со своей относительно малой информативностью. На линейных томограммах удается обнаружить не видимые на обычных рентгенограммах детали анатомического строения органа или патологического процесса, которые при обычном рентгеновском исследовании скрыты вследствие суперпозиции (наложения) теневых образований. Для получения панорамных снимков челюсти и других частей черепа применяют панорамные нелинейные томографы.

Магнитно-резонансная томография.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) – томографический метод исследования внутренних органов и тканей с использованием физического явления ядерного магнитного резонанса – метод основан на измерении электромагнитного отклика ядер атомов водорода на возбуждение их определённой комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряжённости.

Явление, названное ЯМР, было открыто в 1946 г. двумя независимыми группами исследователей в Гарвардском и Стэндфордском университетах (Великобритания). Суть его состояла в том, что ядра некоторых атомов, находясь в магнитном поле под действием внешнего электромагнитного поля, способны поглощать энергию, а потом испускать ее в виде радиосигнала. За это открытие Ф. Блоч и Е. Персель в 1952 г. были удостоены Нобелевской премии. В 1973 г., используя явление ЯМР, П. Лутебур впервые получил изображение двух наполненных водой капилляров; именно с этого началось развитие ЯМР-томографии. И уже в 1982 г. на Международном конгрессе радиологов в г. Париже (Франция) были представлены первые ЯМР-томограммы живого человека. Метод ЯМР-томографии основан на способности ядер некоторых атомов вести себя как магнитные диполи, в т.ч. обладать магнитным моментом. Эти свойства имеют ядра, содержащие нечетное число нуклонов, в частности водород (Н), углерод (С), фтор (F) и фосфор (Р). Протон находится в постоянном вращении, образуя вокруг себя магнитное поле с определенным магнитным моментом, или спином. При помещении вращающихся протонов в постоянное магнитное поле происходит ориентирование оси их вращения вдоль силовых линий этого поля, или прецессирование. Если одновременно в виде импульса приложить дополнительное радиочастотное поле, то ось ориентации прецессирующего протона повернется в зависимости от продолжительности импульса на 90° или 180°. При прекращении радиочастотного импульса протон возвращается в исходное положение (наступает его релаксация), что сопровождается выделением порции энергии. Время релаксации протона строго постоянно. При этом различают два времени релаксации: Т-1 после поворота на 180° и Т-2 после поворота на 90°. Как правило, показатель Т-1 больше, чем Т-2.

С помощью специальных приборов можно зарегистрировать сигналы (резонансное излучение) от релаксирующих протонов и на их анализе построить представление об исследуемом объекте. МР-характеристиками объекта служат три параметра: плотность протонов, время Т1 и Т2. Плотность протонов зависит от концентрации элемента (как правило, водорода) в исследуемом объекте и характеризуется амплитудой принимаемого сигнала.

В медицинских томографах по ряду причин используется регистрация ЯМР на протонах — ядрах атомов водорода, входящих в состав молекулы воды. В силу того, что используемый в МРТ метод чрезвычайно чувствителен даже к незначительным изменениям концентрации водорода, с его помощью удается не только надежно идентифицировать различные ткани, но и отличать нормальные ткани от опухолевых.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) обеспечивает точное изображение всех тканей организма, в особенности мягких тканей, хрящей, межпозвоночных дисков и мозга. Даже самые незначительные воспалительные очаги могут быть обнаружены на МРТ. Структуры с низким содержанием воды (кости или легкие) не поддаются томографии из-за низкого качества изображения. Система для магнитно-резонансной томографии. Она состоит из томографа и ЭВМ. В свою очередь основу томографа составляет магнит, создающий статическое магнитное поле, катушки дополнительного возбуждения и приемник сигналов. По мощности магнитного поля выделяют томографы: – с ультраслабым магнитным полем (до 0,02 Тесла); – со слабым магнитным полем (от 0,1 до 0,5 Тесла); – со средним полем (от 0,5 до 1 Тесла); – с сильным полем (от 1 до 1,5 Тесла); – со сверхсильным полем (от 2 Тесла и выше). Основной магнит томографа полый, в нем имеется туннель, в котором на автоматически управляемом столе с координатной системой располагается пациент. Для приложения импульса дополнительного радиочастотного поля и возбуждения протонов внутри основного магнита устанавливается дополнительная катушка, являющаяся одновременно и приемником сигналов релаксации протонов. При воздействии радиочастотных импульсов на ориентированные в постоянном магнитном поле протоны происходит их возбуждение, сопровождаемое поглощением энергии. После окончания импульса происходит их релаксация, сопровождающаяся выделением энергии в виде MP-сигнала. Этот сигнал принимается специальными устройствами и подается на мощную ЭВМ, где после анализа полученных данных составляется картина пространственного распределения источников его излучения – ядер водорода.

В современных томографах для создания постоянного магнитного поля используются либо резистивные магниты больших размеров, либо сверхпроводящие магниты. Резистивные магниты дают сравнительно небольшую напряженность магнитного поля – около 0,2-0,3 Тесла. Установки с такими магнитами компактны (могут разместиться в обычном рентгенологическом кабинете) и просты в эксплуатации, но дают изображение небольшого разрешения. Сверхпроводящие магниты создают магнитное поле до 30 Тесла, что позволяет получать изображение значительного разрешения. Однако они требуют глубокого охлаждения – до -269°С, что достигается помещением магнита в систему из последовательных камер с жидкими гелием и азотом и в вакуумную камеру. Подобные системы занимают значительно больше места и требуют специальных отдельных помещений и обслуживания (ежемесячные эксплуатационные расходы составляют приблизительно 60 тыс. евро). К тому же они значительно сложнее и дороже и в производстве, и в эксплуатации. Возможно, последние достижения физики в области сверхпроводящих материалов позволят добиться существенного прогресса в конструировании томографов со значительной напряженностью магнитного поля.

Для получения изображения определенного слоя тканей организма градиенты магнитного поля вращают вокруг объекта исследования, осуществляя таким образом его сканирование. Полученные сигналы преобразуются в цифровые и поступают в память ЭВМ.

Характер МР-изображения определяется тремя факторами: плотностью протонов и временем релаксации Т1 и Т2. При этом основной вклад в создание изображения вносит именно анализ времени релаксации, зависящего (в отличие от плотности протонов) от большого количества физических и химических характеристик объекта. Так, серое и белое мозговое вещество отличаютс я по концентрации воды всего на 10%, в то время как продолжительность релаксации протонов в них различается в 1,5 раза, что позволяет четко различать их на получаемом изображении. Время релаксации и плотность протонов, находящихся в жидкостях, жировом веществе, головном и спинном мозге, мышцах, паренхиматозных органах, костях и кальцификатах, а также здоровых тканях и опухолях существенно различаются. Соответственно этим различиям интенсивность MP-сигнала значительно варьирует, давая изображение (Т1) от ярко-белого у жидкостей и жира до черного у костей. Следовательно, на основе анализа этих сигналов удается получать достаточно контрастные послойные изображения объекта. При этом изображения, полученные на основе анализа времени релаксации Т1 и Т2, относятся друг к другу как негатив к позитиву, что позволяет в зависимости от задачи исследования оптимальным способом контрастировать те или иные ткани. При МРТ, как и при рентгенологическом исследовании, можно применять искусственное контрастирование тканей. С этой целью используют вещества, обладающие парамагнетическими свойствами. Они изменяют время релаксации жидкостей, благодаря чему контрастность изображения существенно повышается. Особенно информативно контрастирование при диагностике новообразований и воспалительных очагов, в которых концентрация и интенсивность обмена жидкости, а, следовательно, и контрастного вещества зачастую выше, чем в здоровых тканях. Показания к проведению МРТ Показания определяются особенностями МРТ – неинвазивностью и способностью визуализировать любые мягкотканые структуры биологического объекта. Это делает МРТ единственным информативным неинвазивным методом, если рентген, УЗИ, эндоскопия остаются бессильными. Большую часть исследуемых пациентов МРТ составляют больные с симптомами поражения ЦНС. При помощи МРТ можно детально рассмотреть тонкие структуры головного мозга, оценить их форму, размеры, однородность, васкуляризацию. Возможно выявление новообразований, участков ишемии, кровоизлияний или воспалительных очагов. В отличие от далеко небезопасной миелографии представляется возможной визуализация спинного мозга и спинномозговых нервов, оценка их структуры, формы, особенностей кровоснабжения. С помощью МРТ неинвазивно исследуется наличие не только компрессионных поражений спинного мозга, но и интрадуральных интрамедуллярных опухолей, дегенеративных, воспалительных, васкулярных, некоторых метаболических нарушений спинного мозга, не изменяющих его контуров и, следовательно, невидимых на миелограммах. В случаях опухолей оболочек спинного мозга можно оценить их распространенность в окружающих тканях. Удается диагностировать не обнаруживаемые на миелограммах поражения корешков спинномозговых нервов. МРТ позволяет не только локализовать патологический очаг в спинном или головном мозге, но и распознать его природу, распространенность. Используя ЯМР-томографию, можно выполнить ангиографию сосудов головного и спинного мозга даже без введения контрастного вещества. Можно сказать, что в диагностике большинства патологий головного и спинного мозга МРТ является экспертным методом, при этом с минимальным риском для здоровья пациента.

Еще одна область применения МРТ в ветеринарии – диагностика заболеваний опорно-двигательной системы. Если патологические изменения костей и суставов в большинстве случаев можно диагностировать рентгенологически, то нарушения мягкотканых структур – мышц, сухожилий, связок, суставных капсул, периферических нервов, сосудов – зачастую остаются для врача вне досягаемости. При помощи МРТ можно диагностировать онкологические, воспалительные, дегенеративные заболевания костей и суставных структур на ранних, не доступных для рентгенографии, стадиях. В диагностике тендосиновитов, травм сухожилий, некоторых артрозов, артритов, невритов, миозитов и других причин хронических, рецидивирующих хромот МРТ оказывается незаменимой. Так, например, разрыв или тендосиновит сухожилия двуглавой мышцы плеча — одни из наиболее частых причин непроходящей хромоты на грудную конечность — четко видны при проведении МРТ, в то время как при рентгенографии они выявляются лишь на поздней стадии, когда развивается минерализация сухожилия. Аналогичная ситуация складывается при развитии саркомы мягких тканей конечностей.

Компьютерная томография.

Компьютерная томография – это метод исследования, относящийся к лучевой диагностике, основанный на получении множественных последовательных срезов заданной анатомической зоны. Метод основан на эффекте ослабления рентгеновского излучения при его прохождении через структуры различной плотности. Наиболее плотная ткань в человеческом организме – костная, наименьшую плотность имеет легочная ткань. Компьютерные томографы – установки, с помощью которых производится компьютерная томография. Первые томографы были пошаговыми – т.е. во время одного перемещения стола (шага) выполняется один скан, далее трубка переустанавливается и происходит следующий идентичный цикл: 1 передвижение стола = 1 скан. Спиральные компьютерные томографы предусматривают выполнение серии сканов: во время непрерывного движения стола через гентри (устройство, в котором помещена рентгеновская трубка) производится серия сканов с заданными параметрами, во время которых трубка движется вокруг тела пациента по спирали. Толщина 1 сегмента, 1 изображения при спиральной КТ может достигать очень малых величин – 1 мм и менее. Существуют разные типы спиральных томографов: односрезовый томограф – это самый простой томограф, на котором во время одного оборота трубки получается одна «картинка» (существуют 2-, 4-, 6-, 8-, 16-, 32-, 64-, 128-, 256- и более срезовые томографы).

КТ-плотность – величина, измеряемая в единицах Хаунсфилда (ЕдН), особенная для определенных органов и тканей. По ее изменениям относительно нормальных (стандартных) значений делается вывод о морфологических нарушениях. Например: плотность почечной ткани плюс 40 ЕдН, на фоне ее выявляется участок жировой плотности (минус 70 ЕдН) – признак опухоли жирового строения (ангиомиолипома, липома, липосаркома).

Преимущества спиральной КТ по сравнению с другими методами исследования: – неинвазивность (по сравнению с рентгеновской цистернографией, вентрикулографией, миелографией, бронхоскопией, бронхографией, торакоскопией, методикой «шарящего катетера», лапароскопией); – высокая точность – часто позволяет поставить правильный диагноз на основе анализа выявленных морфологических изменений; – доступность (большая распространенность рентгеновских компьютерных томографов по сравнению с количеством МР-томографов, относительно небольшая стоимость исследования, быстрота.

СКТ (спиральная КТ) черепа, головного и спинного мозга: – ценная возможность визуализировать головной мозг (в дополнение к таким методам, как УЗИ плода и новорожденного – через большой родничок, определения М-эхо, МРТ); – ранняя диагностика аномалий развития головного мозга;– раннее определение типа нарушения мозгового кровообращения – ишемия или кровоизлияние – для назначения правильного лечения (в том числе тромболизиса в сроки до формирования зоны ишемии, т.е. при необратимых изменениях головного мозга); – исключение внутричерепных гематом при ЧМТ, определения смещения костных фрагментов в полость черепа и т. д. – определение характера зоны воспаления при менингитах, энцефалитах, визуализация абсцессов, определение (с высокой долей вероятности) природы воспаления – гнойное, паразитарное; – скрининг для исключения опухолей у пациентов с неврологическими нарушениями.

Возможности СКТ органов грудной полости (ОГП): – визуализация изменений в легких размерами от 1 мм; – оценка изменения средостения – КТ проводится с в/в усилением, для контрастирования сосудов средостения, их лучшей дифференцировки от окружающих тканей: жировой клетчатки средостения, л/узлов, патологических образований средостения; – неинвазивная оценка воздухоносных путей вплоть до субсегментарных бронхов. Ограничения: невозможность задержки дыхания у пациента, невозможность принять горизонтальное положение из-за одышки.

СКТ органов брюшной полости (ОБП) проводится с в/в усилением и обеспечивает высокую точность оценки изменений паренхиматозных органов: – для контрастирования сосудов брюшной полости (аортография, ангиография почечных сосудов); – для лучшего выявления и дифференцировки патологических образований от неизмененной окружающей паренхимы.

Противопоказания к выполнению СКТ: – невозможность задержки дыхания пациентом; – невозможность принять горизонтальное положение; – излишняя тучность пациента (на определенных томографах – небольшой диаметр окна гентри, ограничения стола томографа по массе тела пациента), гиперпневматизация кишки, большое количество выпота в плевральной полости, непереносимость контрастного вещества (тяжелые аллергические реакции на введение контрастного вещества в анамнезе, аллергические проявления при использовании йода).

СКТ позвоночника и спинного мозга позволяет: – определить тяжесть травматических изменений позвоночника, в том числе, характера смещения костных отломков в позвоночный канал; – исследовать позвоночника у детей со сколиозами – как один из главных моментов предоперационного планирования; – исключить первичную или (чаще) вторичную опухоль позвоночника; – диагностировать грыжи диска, ее локализацию, размер, степень сужения позвоночного канала и сдавления спинного мозга, планировать дальнейшее лечение – консервативное или хирургическое.